SDBS溶液对赵庄煤表面润湿作用机理的研究

孟筠青^1,2,3，夏捃凯^1,2，牛家兴^1,2，孟含燮^1,2，阚李浩^1,2

1. 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院2. 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室3. 中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室

摘 要：采用原子力显微镜（AFM）实验研究了十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液浓度对赵庄煤表面水化膜厚度的影响规律,基于赵庄煤-SDBS-水三相动力学模型,从分子尺度揭示了SDBS溶液对煤表面的润湿机理.结果表明:随着SDBS溶液浓度的增加,赵庄煤表面水化膜厚度呈现先增加后减小的变化规律,当SDBS溶液质量分数为0.050%时,煤表面水化膜厚度达到最大值13.7 nm,分子模拟结果表现出与实验相同的变化规律,验证了模拟的合理性.结合表面活性剂吸附构型图和径向分布函数（RDF）分析结果,揭示了SDBS分子中疏水尾部垂直于煤分子表面,亲水头部伸向水中的取向问题.通过RDF分析得出SDBS分子最容易吸附在赵庄煤分子中由多个苯环构成的芳香环上,且苯环的中间位置是最佳吸附位点（C吸附位点）.当表面活性剂分子个数逐渐增多时,SDBS分子尾部与C吸附位点之间的距离先减小后增大,与实验所得水化膜厚度变化趋势相同.

关键词：赵庄煤;水化膜;润湿机理;SDBS;分子动力学;