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表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究

严敏, 杨婷, 林海飞, 闫冬洁, 李泳, 霍世豪

严 敏,杨 婷,林海飞,等. 表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(10):129−139

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1765
引用本文:

严 敏,杨 婷,林海飞,等. 表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究[J]. 煤炭科学技术,2023,51(10):129−139

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1765

YAN Min,YANG Ting,LIN Haifei,et al. Experimental study on the influence of surfactant foam properties on the slow release of gas in coal[J]. Coal Science and Technology,2023,51(10):129−139

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1765
Citation:

YAN Min,YANG Ting,LIN Haifei,et al. Experimental study on the influence of surfactant foam properties on the slow release of gas in coal[J]. Coal Science and Technology,2023,51(10):129−139

. DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1765

表面活性剂泡沫性能对煤中瓦斯缓释影响试验研究

基金项目: 

国家自然科学基金资助项目(52274228,51874236);陕西省教育厅青年创新团队建设研究资助项目(21JP073)

详细信息
    作者简介:

    严敏: (1983—),女,四川南充人,副教授,博士。E-mail:minyan1230@xust.edu.cn

  • 中图分类号: TD712

Experimental study on the influence of surfactant foam properties on the slow release of gas in coal

Funds: 

National Natural Science Foundation of China (52274228,51874236); Research Funding Project for Youth Innovation Team Construction of Shaanxi Provincial Department of Education (21JP073)

  • 摘要:

    煤炭资源开采过程中,与煤伴生的瓦斯异常涌出可能会导致严重的瓦斯超限,引发煤矿瓦斯灾害或温室效应等问题。已有诸多研究表明煤层注表面活性剂溶液是有效且重要的治理瓦斯手段之一。表面活性剂与气体混合易产生稳定泡沫,关于泡沫性能对瓦斯解吸影响相关研究较少,本文研究表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释规律的影响。选取十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和烷基糖苷(APG0810)2种表面活性剂进行试验,测定溶液表面张力、黏度、发泡性、稳定性及泡沫形态。利用自行研制的试验装置开展表面活性剂泡沫性能对甲烷气体缓释效应影响的试验研究。试验结果表明:随着表面活性剂质量分数增加,液体表面张力起初降低幅度较大,发泡率有明显升高现象,稳泡性也逐渐增强。接近临界胶束浓度时降低幅度减缓,发泡性和稳泡性升高趋势变得平缓。表面活性剂质量分数为0.15%时,在注入空气后SDBS和APG0810发泡高度分别为44 mm和40 mm,且SDBS泡沫半衰期最大为786.5 s。溶液泡沫发泡率和半衰期与其对甲烷缓释效应相关度较大,相同质量分数下SDBS对甲烷的缓释效果普遍优于APG0810,表面活性剂溶液质量分数0.15%时,10 min内APG0810和SDBS对瓦斯缓释率分别约为37.4%和12.7%,2 h内SDBS对瓦斯缓释率仍有约50.84%。研究为探究表面活性剂抑制煤中甲烷解吸及其机理提供一个新的角度,可为矿井瓦斯防治,煤炭绿色开采提供一定的理论支撑。

    Abstract:

    In the process of mining coal resources, the abnormal emission of gas associated with coal may lead to serious gas overrun, and trigger problems such as gas disaster or greenhouse effect. Many studies have shown that injecting surfactant solutions into coal seam is one of the effective and important means of gas management. Surfactant mixed with gas is easy to form stable foam. However, there are few studies on the influence of foam properties on gas desorption. Therefore, this paper studied the influence of surfactant foam properties on the slow release law of gas. Two surfactants, sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) and alkyl glycoside (APG0810), were selected to test the surface tension, viscosity, foaming, stability and foam morphology of solutions. The effects of surfactant foam properties on gas release was investigated using a self-developed experimental apparatus. The experimental results shown that with the increase of surfactant mass fraction, the surface tension of liquid decreased greatly at first, the foaming rate increased obviously, and the foaming stability increased gradually. When approaching the critical micelle concentration, the decrease amplitude of surface tension slowed down, and the foaming and foaming stability increased gently. At a mass fraction of 0.15%, the foaming heights of SDBS and APG0810 after air injection were 44 mm and 40 mm, respectively, and the maximum half-life of SDBS foam was 786.5 s. The slow release effect of solution foam on gas was well correlated with its foaming rate and half-life. At the same mass fraction, SDBS was generally better than APG0810 in the slow release of gas. At a mass fraction of 0.15%, the gas slow release rate of APG0810 and SDBS within 10 min were about 37.4% and 12.7%, respectively, and that of SDBS within 2 h was still about 50.84%. This study can provide a new perspective to investigate the inhibition and its mechanism of gas desorption in coal by surfactants, and also a certain theoretical support for the prevention and control of gas in mines and the green mining of coal.

  • 粉煤灰是燃煤过程中的烟气到达烟囱之前由静电除尘器捕获下来的飞灰,是我国大宗固体废弃物之一,年产量超过5亿t,每年约有1亿t因无法合理利用而废弃堆积[1]。粉煤灰长期堆积不仅占用大量土地,而且对周围水资源、土壤、大气和生态环境等产生一系列负面影响。因此,粉煤灰资源化利用不仅可以消除对环境的不利影响,还可以创造一定的经济价值。目前,我国粉煤灰资源化利用途径主要集中在建材领域,其中粉煤灰的含炭量是制约其建材利用的瓶颈,因此如何实现粉煤灰高效炭灰分离是其资源化利用的关键[2]

    浮选是粉煤灰脱炭最经济有效的方法之一[3-4],但由于粉煤灰中未燃炭表面氧化程度高[5-6],疏水性差,易形成稳定的水化膜,导致常规烃类油捕收剂难以有效吸附到未燃碳表面,提高粉煤灰表面疏水性,造成粉煤灰浮选药耗量大,脱炭困难[7-9]。因此,开发适用于粉煤灰浮选脱炭的高效捕收剂是粉煤灰资源化利用研究中亟待解决的技术难题。

    近年来,国内外学者们对粉煤灰颗粒表面性质及浮选脱炭高效药剂开发进行了大量研究。研究发现,未燃炭表面含有大量含氧官能团,表面性质与低阶煤相似。因此有学者提出借鉴低阶煤浮选中极性药剂与非极性药剂的协同吸附机理,可在粉煤灰浮选脱炭体系中添加杂极性捕收剂能够改善未燃炭表面疏水性,从而改善浮选效果[10-12]。进一步地,由于杂极性捕收剂具有低成本、效率高等优点被学者们广泛研究。DRZYMALA等[13]探索了4-十二烷基苯酚(DDP)和十六烷(HXD)作为捕收剂对美国华盛顿港粉煤灰脱炭的浮选效果,该药剂经过一次浮选可使烧失量由25%下降到6%。YANG等[14] 针对陕西某火力电厂粉煤灰浮选脱炭研究,采用废弃炸油作捕收剂改善其浮选效果,发现废弃炸油含有丰富的C=O基团,可以促进捕收剂在未燃炭表面吸附,增强未燃炭表面的疏水性,改善浮选效果。LI等[15]对比柴油和杂极性捕收剂H511对湖南某发电厂粉煤灰的浮选效果,发现H511是一种含有脂肪醇和脂环的化合物,其可以有效地黏附在未燃炭表面,降低未燃炭表面电位,缩短气泡与未燃炭颗粒之间的诱导时间,增加黏附概率;同时还发现H511捕收剂具有良好的起泡性能,有利于精矿二次富集,得到更好的浮选指标。ZHOU等[16]对比了十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、吐温80和TX-100对内蒙古准噶尔粉煤灰的浮选效果,发现产品的烧失量与表面活性剂的类型有很强的相关性。上述研究表明,杂极性捕收剂在炭回收率、尾灰烧失量等指标上更具优势,但是其药耗量大、成本高以及存在环境污染等问题难以满足工业生产要求。

    基于此,笔者选用2种生物柴油捕收剂(1600型和1030型)和传统捕收剂柴油,对粉煤灰进行浮选脱炭试验研究。通过对比各捕收剂对粉煤灰的浮选脱炭效果,并结合红外光谱、气相色谱-质谱联用、包覆角测试以及吸附量测试等揭示了该捕收剂强化粉煤灰浮选机理,为开发适用于粉煤灰绿色、高效浮选脱炭捕收剂提供策略和指导。

    试验样品取自四川省江油市某粉煤灰堤坝,样品烧失量为12.51%,高于用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T 1596—2017)中10%烧失量的最低使用标准,样品的粒度组成见表1。采用X射线光电子能谱仪(Thermo Scientific K-Alpha,美国)分析样品表面C元素结合形式的相对含量,结果如图1表2所示。

    表  1  粉煤灰粒度组成分析
    Table  1.  Size composition analysis of coal fly ash
    粒级/mm 产率/% 烧失量/%
    +0.5 1.06 14.75
    0.5~0.25 6.67 18.34
    0.25~0.125 22.70 14.58
    0.125~0.074 17.31 10.83
    0.074~0.045 14.59 12.52
    −0.045 37.68 10.94
    合计 100.00 12.51
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    图  1  粉煤灰表面C1s分峰拟合
    Figure  1.  The C1s fitting spectra of coal fly ash surface
    表  2  粉煤灰表面C1s拟合结果
    Table  2.  The C1s fitting results of coal fly ash surface
    基团 C—C/C—H C—O C=O O=C—O
    含量/% 47.47 33.23 5.13 14.17
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    样品的主导粒级为0.25~0.125 mm和−0.045 mm,随着粒度的变化,烧失量变化不大,说明未燃炭颗粒均匀存在于各个粒级。粉煤灰的最佳浮选粒级为−0.074 mm[17],而样品中−0.074 mm粒级占比仅为52.27%;加之样品表面存在大量含氧官能团,疏水性差,因此药剂的选择性对粉煤灰浮选脱炭尤为重要。

    浮选试验所用起泡剂为仲辛醇,捕收剂为柴油、生物柴油1600型和1030型以及1600型与1030型复配捕收剂。其中,生物柴油由废弃油脂提炼。

    采用XFD-1.0L型实验室单槽浮选机进行单元浮选试验。浮选试验条件:矿浆质量浓度80 g/L,浮选机搅拌转速为1 800 r/min,刮板转速为15 r/min,充气量为0.1 m3/(m2·min),调浆时间为2 min,加入捕收剂搅拌1 min,加入仲辛醇搅拌30 s,刮泡时间为3 min。试验结束后,将浮选精煤与尾煤分别过滤,烘干,称重,烧灰,计算炭脱除率和烧失量。试验中,起泡剂用量为200 g/t,捕收剂用量为200、300、400、500和600 g/t。随后还对1600型和1030型等2种生物柴油进行质量复配比为1∶1、2∶1、1∶2、3∶1和1∶3的浮选试验。

    包覆角是颗粒黏附气泡后圆弧对应的圆心角,被用来评价颗粒的可浮性。测试对象为0.25~0.125 mm的粉煤灰颗粒。具体步骤为:将2 g粉煤灰颗粒与用量为200 g/t的捕收剂(柴油、1600型、1030型和复配捕收剂)在叶轮转速为1 800 r/min的条件下搅拌2 min,然后将样品移入有机玻璃槽中,加入200 mL去离子水,利用磁力搅拌器以1 000 r/min调浆2 min,待矿浆澄清后,通过注射器产生气泡。之后利用磁力搅拌器以250 r/min分别搅拌矿浆10、20、40、80、160 s,矿浆澄清后利用工业相机记录颗粒-气泡黏附情况,计算包覆角[18-19]

    采用K100表面张力仪(KRUSS,德国)进行饱和吸附量测量试验。测量前,将80 g粉煤灰加入到浮选槽(XFD-1.0L)中,在叶轮转速为1 800 r/min的条件下调浆2 min,随后加入用量为200 g/t的捕收剂(柴油、1600型、1030型和复配捕收剂)搅拌1 min,然后将过滤后的样品在40 ℃下低温干燥48 h。每次测量时,将2 g样品加入到Washburn管中,管底部放置圆形滤纸,将管缓慢降至去离子水液面以下2 mm处,得到各样品的饱和吸附量。测量时的工作温度固定在(24±1) ℃。

    采用多重光散射仪(Formulaction,法国)对捕收剂-粉煤灰颗粒体系进行颗粒团聚行为分析。试验采用光源是波长为880 nm的近红外脉冲光源,2个同步光学传感器分别接受透射光和背散射光。在扫描过程中,近红外光遇到颗粒团聚体时,会发生散射现象,根据散射光的强度和角度计算颗粒的大小。测试对象为0.045~0.010 mm的粉煤灰颗粒。具体步骤为:将80 g/L的粉煤灰矿浆与200 g/t的捕收剂(柴油和复配捕收剂)在叶轮转速为1 800 r/min的条件下搅拌2 min,然后将样品移入样品池中,近红外脉冲光源在0~40 mm的样品池高度范围内,由下至上进行扫描,共扫描60 min。

    采用傅里叶变换红外光谱仪(Thermo Scientific,美国)测定粉煤灰样品和捕收剂(柴油、1600型、1030型和复配捕收剂)的红外光谱。试验采用KBr压片法,测量范围为400~4 000 cm−1,分辨率为4 cm−1。其中,粉煤灰样品的红外光谱测定是将粉煤灰与KBr质量比为1∶100混合后研磨压片;捕收剂剂的红外光谱测定是用注射器滴1滴捕收剂于预先压制成型的KBr片上。

    采用气相色谱-质谱联用仪(岛津GCMS-QP2020 NX,日本)生物柴油捕收剂的主要化学组成。升温程序为从初始色谱柱温度50 ℃升温到350 ℃,溶剂延迟时间为4 min,共计35 min,载气是氦气。化合物鉴定通过对照NIST17数据库,用峰面积归一化法计算被检化合物的相对质量分数。

    图2为不同捕收剂及其用量下对江油粉煤灰的浮选脱炭试验结果。图2a为不同捕收剂条件下浮选尾灰烧失量的变化趋势。由图2a可知,随着捕收剂用量从200 g/t增加至600 g/t,柴油捕收剂的浮选尾灰烧失量从9.47%降低至6.91%;1600型捕收剂的浮选尾灰烧失量从5.89%降低至4.09%;1030型捕收剂的浮选尾灰烧失量从5.34%降低至4.31%。在相同药剂用量下,生物柴油捕收剂尾灰烧失量均低于柴油,并且在某些药剂用量下尾灰烧失量<5%,达到I级粉煤灰标准。

    图  2  捕收剂种类和用量对粉煤灰浮选指标的影响
    Figure  2.  Influence of collector type and dosage on flotation index of coal fly ash

    图2b为不同捕收剂条件下炭脱除率的变化趋势。随着捕收剂用量从200 g/t增加至600 g/t,柴油捕收剂的炭脱除率从32.50%增加至50.31%;1600捕收剂的炭脱除率从58.89%增加至73.55%;1030捕收剂的炭脱除率从66.10%增加至73.09%。通过图2可以看出,在相同药剂用量下,生物柴油捕收剂尾灰烧失量、炭脱除率指标均优于柴油,表明生物柴油捕收剂有利于促进粉煤灰中未燃炭的浮选回收。

    图2可知1600型和1030型捕收剂在400 g/t的用量下均获得良好的浮选指标,为了进一步探索2种捕收剂作用下的浮选效果,将2种捕收剂进行复配探索其对浮选指标的影响。图3为在400 g/t的用量下1600和1030复配捕收剂不同复配比的浮选试验结果。

    图  3  不同复配比捕收剂对粉煤灰浮选指标的影响
    Figure  3.  Influence of collector with different compounding ratio on flotation index of coal fly ash

    图3可知,随着1600型捕收剂占比增加,可以得到更低的尾灰烧失量和更高的炭脱除率,在质量复配比为3∶1时,尾灰烧失量为3.31%,炭脱除率为80.11%,达到了最佳浮选指标。图4为复配比为3∶1时捕收剂不同用量下对江油粉煤灰的浮选试验结果。随着捕收剂用量从100 g/t增加至500 g/t,尾灰烧失量先降低后增加,从5.59%降低至3.19%,而后增加至3.52%;炭脱除率先增加后降低,从63.41%增加至80.71%,而后降低至78.61%。在200 g/t用量下,尾灰产率达到了81.96%,尾灰烧失量达到4.93%<5%,达到I级粉煤灰标准。

    图  4  复配捕收剂用量对粉煤灰浮选指标的影响
    Figure  4.  Influence of compound collector dosage on flotation index of coal fly ash

    综上所述,生物柴油1600型和1030型复配捕收剂在粉煤灰的浮选过程中具有良好的选择性。在质量复配比为3∶1,用量为200 g/t时,浮选指标与药剂用量达到了最佳的平衡,最具推广应用价值。

    包覆角的大小反映颗粒与气泡的作用强度,决定回收率的高低。图5为不同捕收剂处理后包覆角测试结果,包覆角随搅拌时间的增加而增大;不同捕收剂处理后,包覆角大小为柴油<1600型<1030型<复配药剂。说明生物柴油捕收剂的加入改善了粉煤灰中未燃炭颗粒表面疏水性,从而加强其与气泡间的附着,使之更容易黏附在气泡表面上浮成为浮选泡沫产品。

    图  5  不同捕收剂处理后包覆角测试结果
    Figure  5.  Test results of wrap angle after treatment with different collectors

    对去离子水的饱和吸附量测试可以反映不同捕收剂处理后的粉煤灰对去离子水的吸附性能,表征粉煤灰表面疏水性的差异。图6为不同捕收剂处理后饱和吸附量测试结果。结果显示药剂的加入可以明显增强粉煤灰中未燃炭表面疏水性且增强效果为复配药剂>1600型捕收剂>1030型捕收剂>柴油。这表明,生物柴油捕收剂的加入可以降低对去离子水的吸附量,改善粉煤灰表面疏水性,结合包覆角测试结果,可以证明增加粉煤灰浮选回收率的原因是强化了未燃炭与气泡的黏附。

    图  6  不同捕收剂处理后饱和吸附量测试结果
    Figure  6.  Test results of saturated adsorption capacity after treatment with different collectors

    颗粒团聚行为测试结果如图7所示,3种样品在样品池中部均发生了背散射光强度下降的情况,由于试验样品粒度大于600 nm,说明均发生了颗粒团聚现象。分析结果如图8所示,随着时间的增加,颗粒团聚尺寸均为复配药剂>柴油>原样。这表明复配药剂的加入可以有效改善0.045~0.010 mm的较细粉煤灰颗粒表面的疏水性,使其形成较大的团聚体,提高其与气泡的碰撞概率,降低水流夹带的影响,从而达到提产降灰的效果。

    图  7  颗粒团聚行为测试结果
    注:△T为透射光强度变化量;△BS为背散射光强度变化量。
    Figure  7.  Test results of particle agglomeration behavior

    红外光谱测试结果如图9所示,其中3467 cm−1为—OH伸缩振动吸收峰[20]28462964 cm−1为烷烃C—H伸缩振动吸收峰,1742 cm−1为羧酸、酯、酮等的C=O伸缩振动峰,13771460 cm−1为CH3/CH2的吸收带[21-22]1071 cm−1为醚键C—O伸缩振动吸收峰,726~888 cm−1为苯环上=CH的面外弯曲振动吸收峰[8],460 cm−1和560 cm−1处为高岭土吸收峰[23]。测试结果表明粉煤灰表面含有大量极性含氧官能团和芳香环结构,生物柴油较柴油不仅含有芳香环等非极性结构,而且还含有极性含氧官能团。

    图  8  颗粒团聚分析
    Figure  8.  Particle agglomeration analysis
    图  9  粉煤灰与不同捕收剂的红外光谱
    Figure  9.  FTIR spectrum of coal fly ash and different collectors

    结合红外光谱的分析结果可知,粉煤灰表面的芳香环结构(非极性位点)可与捕收剂的芳香环等非极性结构结合,而生物柴油捕收剂的极性含氧官能团还可与粉煤灰表面的含氧官能团(极性位点)通过氢键结合,促进了生物柴油捕收剂在粉煤灰表面的罩盖以及极性位点的改性,增加了粉煤灰表面的疏水性,提高了粉煤灰的可浮性。

    气相色谱-质谱联用技术是分析油类药剂的有效方法之一[24]。通过表3表4可以看出,生物柴油捕收剂除了含有正十六烷、正十七烷和正二十一烷等长链烃类化合物,还含有大量的酯、羧酸和醇类化合物。其中,酯、羧酸和醇类化合物具有一端极性、另一端非极性的结构特点。

    表  3  1600型捕收剂的气相色谱-质谱分析结果
    Table  3.  GC/MS analysis of 1600 collector
    保留时间/min 物质 质量分数/%
    15.101 正十六烷 4.57
    17.313 正十七烷 30.17
    17.376 植烷 2.69
    20.245 正二十一烷 37.97
    21.136 正二十二烷 3.26
    23.613 碳酸二乙基己酯 6.04
    25.107 14-羟基十八酸 3.64
    26.023 20-羟基二十烷酸 2.89
    28.215 油酸十四烷醇酯 8.77
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    表  4  1030型捕收剂的气相色谱-质谱分析结果
    Table  4.  GC/MS analysis of 1030 collector
    保留时间/min 物质 质量分数/%
    20.386 反-9-十八碳烯酸甲酯 40.88
    20.533 硬酯酸甲酯C18 3.83
    22.057 顺-13-二十烯酸甲酯 6.93
    22.279 花生酸甲酯 8.83
    23.671 芥酸甲酯 2.86
    23.872 山嵛酸甲酯 6.60
    25.176 cis-15-十四酸甲酯 2.42
    25.348 木蜡酸甲酯 5.25
    26.467 正三十六烷 2.04
    30.268 β-谷甾醇 2.11
      注:仅统计分析质量分数大于2%的物质。
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    结合红外光谱和气相色谱-质谱联用结果,得到生物柴油强化粉煤灰的浮选机理如下:生物柴油捕收剂中的长链烷烃化合物可与粉煤灰表面的疏水位点发生作用,生物柴油捕收剂中的酯、羧酸和醇类化合物的极性端可与粉煤灰表面的亲水位点通过氢键发生作用,对亲水位点进行罩盖,使其疏水端暴露在矿浆中,故对粉煤灰表面亲水位点进行改性,提高了粉煤灰表面疏水性。相比,柴油捕收剂仅能与粉煤灰表面的疏水位点进行作用,故而难以提高粉煤灰表面疏水性和得到更好的浮选指标。

    1)使用生物柴油捕收剂浮选粉煤灰可以得到良好的浮选指标。对比柴油捕收剂,炭脱除率提高约25%,且精矿灰分更低;同时,使用生物柴油捕收剂可以得到尾灰烧失量<5%的I级粉煤灰。

    2)将2种生物柴油捕收剂1600和1030复配进行粉煤灰脱炭浮选试验,可以在更低的药剂消耗量下得到更加优质的浮选指标。其中,炭脱除率高于单一生物柴油捕收剂,精矿灰分低于单一生物柴油捕收剂,也可以得到尾灰烧失量<5%的I级粉煤灰。在质量复配比为3∶1,用量为200 g/t时,浮选指标与药剂用量达到了最佳的平衡,最具推广应用价值。

    3)生物柴油捕收剂中的酯、羧酸和醇类化合物的极性端可与粉煤灰表面的亲水位点通过氢键发生作用,对亲水位点进行罩盖,使其疏水端暴露在矿浆中,对粉煤灰表面亲水位点进行改性,增加了粉煤灰表面疏水位点数量,使其细颗粒更易团聚,提高其与气泡的碰撞概率,降低水流夹带的影响,从而提高了粉煤灰的可浮性以及降低了泡沫产品的灰分。

  • 图  1   试验流程

    Figure  1.   Flow chart of experiment

    图  2   试验装置示意

    Figure  2.   Schematic diagram of experimental setup

    图  3   表面活性剂溶液泡沫中气体体积计算模型示意

    Figure  3.   Schematic of calculation model for volume of gas in surfactant solution foam

    图  4   溶液表面张力随表面活性剂溶液质量分数变化

    Figure  4.   Surface tension of solution as a function of mass fraction

    图  5   不同表面活性剂溶液黏度随表面活性剂溶液质量分数变化

    Figure  5.   Viscosity of different surfactants with mass fraction changes

    图  6   不同表面活性剂溶液泡沫表观图像

    Figure  6.   Surface image of the solution foam of different surfactants

    图  7   泡沫液膜厚度随两种表面活性剂溶液质量分数变化

    Figure  7.   Thickness of the foam layer varies with the quality of the two surfactants

    图  8   不同气体注入表面活性剂后泡沫高度随溶液质量分数变化

    Figure  8.   Variation of foam height with solution mass fraction after injection of surfactant with different gases

    图  9   不同气体注入表面活性剂后泡沫半衰期随溶液质量分数变化

    Figure  9.   Change of foam half-life with solution mass fraction after injection of surfactant with different gases

    图  10   表面活性剂对甲烷缓释效应随溶液质量分数变化

    Figure  10.   Slow release effect of surfactant on methane varies with the mass fraction of solution

    图  11   表面活性剂对氮气缓释效应随溶液质量分数变化

    Figure  11.   Slow-release effect of surfactant on nitrogen varies with the mass fraction of solution

    图  12   表面活性剂对CO2释效应随溶液质量分数变化

    Figure  12.   Slow-release effect of surfactant on carbon dioxide varies with the mass fraction of solution

    图  13   表面活性剂泡沫对甲烷缓释作用随时间变化

    Figure  13.   Effect of surfactant foam on methane release changes with time

    图  14   泡沫中甲烷体积与泡沫高度拟合曲线

    Figure  14.   Fitting curve of methane volume in foam to foam height

    图  15   泡沫中甲烷体积与泡沫半衰期拟合曲线

    Figure  15.   Fitting curve of methane volume in foam and foam half-life

    表  1   表面活性剂溶液泡沫对甲烷缓释效应与泡沫性质拟合关系式

    Table  1   Relationship between the sustained release of methane from surfactant foam and the properties of foam

    拟合曲线拟合函数A1A2X0dxR2
    A y=A2+(A1A2)/[1+exp((xx0)/dx)] 9.687 44.361 45.007 0.257 0.92331
    B 7.086 176270.532 141.641 11.646 0.95339
    C 9.482 43.624 36.223 1.571 0.98867
    D 6.306 75035.688 164.646 15.560 0.95426
    E −11671.335 58.708 −3651.964 687.295 0.94357
    F 9.880 31.795 183.425 7.979 0.93439
    G −17568.916 55.415 −4369.566 734.007 0.94929
    H 9.880 31.597 212.279 12.023 0.93439
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-24
  • 网络出版日期:  2023-09-12
  • 刊出日期:  2023-10-19

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