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一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法

阅读：196发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法。该方法以润湿速度为基础指标、接触角为优选指标、临界胶束浓度为经济指标来衡量降尘剂的润湿性能，通过分析各衡量指标的内在作用机理，提出以润湿度Favc全面表征降尘剂润湿粉尘的性能；根据润湿度Favc的大小用以评估降尘剂对粉尘的润湿能力，润湿度Favc值越大，则其润湿粉尘性能越优，反之则越差。本发明给出了评估降尘剂润湿粉尘性能的定量指标及层级判定依据，为科学表征和客观评估降尘剂的润湿性能提供了一种新方法，在矿山、建材、冶金、建筑等行业的粉尘防治中有广泛的适用性。，下面是一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法，其特征在于，它以润湿速度为基础指标、接触角为优选指标、临界胶束浓度为经济指标来衡量降尘剂的润湿性能，包括以下步骤：
a.取采自产尘点的粉尘样品，筛分出直径小于1.0mm的粉尘试样，将筛选出来的粉尘试样置于真空干燥箱中进行干燥处理；
b.取粉尘试样少许，加压成片，将尘片置于接触角测定仪上测定尘片与降尘剂溶液的接触角a(°)；
c.配制50mL降尘剂溶液于烧杯，竖直放置漏斗，并用胶纸片封住漏斗下端口，将m g粉尘样倒入漏斗，移去胶纸片，同时用秒表计时，待粉尘刚没入液面以下时，停止计时，记下此时秒表的时间t，由此测算出润湿速度v＝m/t(mg/s)；
d.另配制一系列不同浓度的降尘剂溶液，待完全溶解后，置于表面张力仪上，分别测其表面张力，根据不同浓度降尘剂溶液的表面张力值，画出表面张力─浓度变化曲线，在表面张力突变的拐点处的降尘剂浓度即为临界胶束浓度c(mmol/L)；
e.根据以上求出的a、v、c值，利用以下公式计算润湿度Favc：
式中：α─临界角，取72～108゜；β─速度因子，取0.1～0.2s/mg；γ─浓度系数，取26～
39mmol/L；a─降尘剂溶液的接触角，单位：°；v─降尘剂溶液对粉尘的润湿速度，单位：mg/s；c─降尘剂溶液的临界胶束浓度，单位：mmol/L；
f.根据计算得到的润湿度Favc值，润湿度值Favc越大，相应粉尘润湿性能越好，反之则越小。
2.根据权利要求1所述的一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法，其特征在于，所述步骤f中根据计算得到的润湿度Favc值，对降尘剂润湿粉尘性能进行等级划分，判据如下：
I级：Favc＞8.1，润湿性能优；
II级：3.2＜Favc≤8.1，润湿性能良；
III级：1.8＜Favc≤3.2，润湿性能中；
IV级：Favc≤1.8，润湿性能差。

说明书全文

一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种评价降尘剂性能的方法，具体是一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法，属于粉尘防治技术领域。

背景技术

[0002] 粉尘是矿山、建筑、建材、冶金等行业的主要职业危害，广泛导致尘肺病。水喷雾等湿式防尘措施是目前最常用的技术，在粉尘防治中发挥了重要作用。但由于水的表面张力较大且呼吸性粉尘大多具有疏水性，导致其降尘效率较低且用水量较大。向水中加入降尘剂而降低水的表面张力、增加粉尘的亲水性是提高喷雾降尘效果的一条重要途径，如近年来兴起的煤层注湿润剂溶液减尘、湿润剂溶液喷雾降尘、泡沫降尘等技术。在这些技术中，降尘剂的润湿性能直接影响粉尘防治效果，但由于目前缺少能科学表征和量化评价降尘剂润湿性能的方法，导致在降尘剂的研制中存在较大盲目性，给这些技术的发展和应用带来较大制约。如目前通常单纯以接触角大小或沉降时间表征降尘剂的润湿能力，指标单一，特别是缺少对润湿性能的经济性评价，片面追求表面张力的降低，造成降尘剂制备和使用成本高昂。

发明内容

[0003] 技术问题：本发明的目的是针对上述现有技术的不足，本发明提供一种科学、全面、定量化的降尘剂润湿性能评估方法。

[0004] 技术方案：为了实现上述目的，本发明一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法，包括以下步骤：

[0005] a.取采自产尘点的粉尘，筛选出直径小于1.0mm的粉尘试样，将筛选出的粉尘试样置于真空干燥箱中进行干燥处理；

[0006] b.取粉尘试样少许，加压成片，将尘片置于接触角测定仪上测定尘片与降尘剂溶液的接触角a(°)；

[0007] c.配制50mL降尘剂溶液于烧杯，竖直放置漏斗，并用胶纸片封住漏斗下端口，将mg粉尘样倒入漏斗，移去胶纸片，同时用秒表计时，待粉尘刚没入液面以下时，停止计时，记下此时秒表的时间t，由此测算出润湿速度v＝m/t(mg/s)；

[0008] d.另配制一系列不同浓度的降尘剂溶液，待完全溶解后，置于表面张力仪上，分别测其表面张力，根据不同浓度降尘剂溶液的表面张力值，画出表面张力─浓度变化曲线，在表面张力突变的拐点处的降尘剂浓度即为临界胶束浓度c(mmol/L)；

[0009] e.根据以上求出的a、v、c值，利用以下公式得出：

[0010]

[0011] 式中：α─临界角，取72～108゜；β─速度因子，取0.1～0.2s/mg；γ─浓度系数，取26～39mmol/L；a─降尘剂溶液的接触角，单位：°；v─降尘剂溶液对粉尘的润湿速度，单位：
mg/s；c─降尘剂溶液的临界胶束浓度，单位：mmol/L；

[0012] f.根据计算得到的润湿度Favc值，润湿度值Favc越大，相应粉尘润湿性能越好，反之则越小。

[0013] 进一步的，所述步骤f中，对粉尘的润湿性能进行等级划分为：

[0014] I级：Favc＞8.1，润湿性能优；

[0015] II级：3.2＜Favc≤8.1，润湿性能良；

[0016] III级：1.8＜Favc≤3.2，润湿性能中；

[0017] IV级：Favc≤1.8，润湿性能差。

[0018] 有益效果：本发明综合降尘剂润湿粉尘能力的表征参数——接触角、润湿速度、润湿时间和临界胶束浓度CMC，分析其内在作用，提出一种新的无量纲数——润湿度Favc，用以全面地表征润湿性能。接触角测量值不仅是润湿性的一种直观量度，也是粉尘亲水性的一种直接表现形式；润湿速度，即指单位时间内降尘剂溶液完全润湿粉尘的质量，润湿速度越高，表明该降尘剂溶液润湿性越好，因此，润湿速度是用于评价降尘剂溶液润湿效果的指标之一；临界胶束浓度CMC也是表征润湿效果的一个基本参数，它不仅可以表征降尘剂溶液对粉尘的润湿性能，而且可以评价降尘剂溶液的经济效果，临界胶束浓度越小，越经济，故将临界胶束浓度也作为一个表征参数是非常重要的。本发明以润湿速度作基础指标、接触角作优选指标、临界胶束浓度作经济指标，创造性地提出可以全面、完整、准确表征润湿性能的参数润湿度——Favc，并给出定量化的指标和层级判据，实现了降尘剂性能评价从笼统片面到定量全面的重要转变，在矿山、建材、冶金、建筑等相关行业的粉尘防治中有广泛的适用性。附图说明

[0019] 图1为本发明实施步骤示意图。

具体实施方式

[0020] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0021] 实施例1：一种定量评估降尘剂润湿粉尘性能的方法，步骤如下：选取某煤矿褐煤样品进行破碎并筛选，选取直径小于1.0mm的煤粉，对煤粉进行干燥处理。接着取新鲜煤粉少许，加压成片，用接触角测定仪测定尘片与降尘剂溶液的接触角，得到a＝42゜。之后量取50mL降尘剂溶液十烷基磺酸钠于烧杯，竖直放置漏斗，并用胶纸片封住漏斗下端口，将50mg煤粉倒入漏斗。移去胶纸纸片，同时用秒表计时，待煤粉刚好没入液面以下时，停止计时，记下此时秒表的时间t＝5s，由此得出润湿速度v＝10mg/s。与此同时，制配降尘剂溶液浓度分别为0mmol/L(水)、1mmol/L、3mmol/L、4mmol/L、5mmol/L、6mmol/L、7mmol/L、8mmol/L、
10mmol/L、12mmol/L,待完全溶解后，置于表面张力仪上，分别测其表面张力，表面张力值如下表：

[0022]

[0023] 根据不同浓度降尘剂溶液的表面张力值，画出表面张力─浓度曲线，如图1所示，在表面张力突变的拐点处即为临界胶束浓度c＝5mmol/L；

[0024] 根据求出的a、v、c值，代入公式并取α＝90，β＝32，γ＝0.15，得出各参数值如下表：

[0025]a/(゜) v/(mg/s) c/(mmol/L) Favc
42 10 5 10.04

[0026] Favc＝10.04，即此降尘剂溶液的降尘效果等级为优，这和现场的效果一致。此值可以直观反映粉尘的润湿性能，通过重复的测试，发现该方法具有很好的代表性以及可比性。

[0027] 实施例2：采取某矿长焰煤样品，十烷基硫酸钠降尘剂溶液，下面步骤与实施例1相同，此处省略。

[0028] 取α＝90，β＝32，γ＝0.15，得到各变量如下表：

[0029]a/(゜) v/(mg/s) c/(mmol/L) Favc
62 8 20 4.25

[0030] Favc＝4.25，即此降尘剂溶液的降尘效果等级为良，从现场测试效果来看，此降尘剂溶液润湿效果确实劣于十烷基磺酸钠溶液。

[0031] 实施例3：采取某矿不沾煤样品，十烷基苯磺酸钠降尘剂溶液，步骤同实施例1，此处省略。

[0032] 取α＝90，β＝32，γ＝0.15，得到各变量如下表：

[0033]a/(゜) v/(mg/s) c/(mmol/L) Favc
110 5 70 2.02

[0034] Favc＝2.02，即此降尘剂溶液的降尘效果等级为中，从现场测试效果来看，此降尘剂溶液润湿效果较差，不利于降尘润湿。

[0035] 实施例4：采取某矿岩尘样品，十二烷基三甲基溴化铵降尘剂溶液，步骤同实施例1，此处省略。

[0036] 取α＝90，β＝32，γ＝0.15，得到各变量为下表：

[0037]a/(゜) v/(mg/s) c/(mmol/L) Favc
140 2 110 1.23

[0038] Favc＝1.23，即此降尘剂溶液的降尘效果等级为差，从现场测试效果来看，此降尘剂溶液润湿效果很差，非常不利于降尘润湿。

[0039] 综合以上四种降尘剂溶液对不同煤样的润湿性能效果测试结果，对比如下表：

[0040]

[0041] 本发明将降尘剂对粉尘的润湿性能全面考虑，综合接触角、润湿速度和临界胶束浓度等性能参数的优点，得出新的可以直观反映润湿性能的参数润湿度Favc，对降尘剂润湿粉尘的性能给出定量的评价指标以及层级划分依据，提供了一种科学评估润湿性能的新方法，在矿山、建材、冶金、建筑等行业粉尘防治中有广泛的适用性。

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