• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
中低阶煤官能团对煤润湿性影响实验研究
  • 作者

    严敏岳敏林海飞闫冬洁魏嘉宁秦雪燕张瑾

  • 单位

    西安科技大学 安全科学与工程学院教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室西安工程大学环境与化学工程学院

  • 摘要

    煤层注水可有效抑制煤矿开采过程中瓦斯大量涌出,其抑制效果主要取决于煤层的润湿特性。煤的化学结构是影响煤体润湿性的重要因素之一,为研究中低阶煤体官能团与其润湿性之间关系,对典型中低阶煤样进行煤质特征分析,采用Nicolet iN10 傅里叶变换显微红外光谱仪得到煤样官能团参数。本文以去离子水在煤表面固-液-气交界处接触角的大小来表征煤体润湿性强弱,采用JC2000D接触角测量仪得到煤样接触角大小;Zeta电位可反映煤样润湿性和煤表面官能团电离程度,以此建立煤样亲水性官能团(羟基官能团、其他含氧官能团)与接触角、Zeta电位的关系。实验结果表明:随着煤变质程度增加,煤样亲水性官能团强度逐渐减小,中阶煤亲水性官能团峰高较低阶煤降低0.13,吸收峰面积减小58.91;亲水性官能团与煤样接触角为负相关关系,即随着亲水性官能团吸收峰强度增大其接触角逐渐减小,从中阶煤艾维尔沟煤样到低阶煤屯堡煤样,接触角减小8.27 °;亲水性官能团与煤样Zeta电位呈一阶指数衰减函数关系,其相关系数高达0.95以上,即随着亲水性官能团吸收峰面积增大其Zeta电位绝对值逐渐增大,煤样表面负电性强,煤体亲水性好。其中,羟基官能团对煤润湿性影响较大,自缔合羟基形成的氢键是主要影响煤体润湿的因素;其他含氧官能团中的羧基、醚键等亲水性官能团在分子间作用力下与水分子结合,表现出较强的活力,提高了煤体亲水性。

  • 关键词

    官能团分峰拟合润湿性Zeta电位接触角

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