颗粒气泡黏附科学:基于AFM和DWFA的颗粒气泡间疏水作用力研究

• 作者: 刘炯天 孙伟 曹亦俊 桂夏辉 邢耀文 韩海生
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 颗粒-气泡 黏附 疏水力 AFM DWFA
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 页码范围: 1580-1585
• 页数: 6页
• 分类号: TP94
• 字数: 2419字
• 语种: 中文

摘要

为探索颗粒气泡体系疏水力的长程及短程来源机制,分别采用原子力显微镜(AFM)和浮选动态润湿膜分析仪(DWFA)对气泡与同一疏水玻璃基板间的疏水力进行测试.AFM发现气泡与亲水性玻璃基板间的相互作用力为单调斥力作用,体系不存在诱发液膜失稳的引力作用项.疏水性颗粒气泡间的液膜是不稳定的,当AFM负载力到达19.3 nN时,力曲线中观察到了明显的跳入黏附现象.疏水玻璃与气泡间的疏水力以3.50 nm的衰减长度按单指数模型衰减,液膜在32.96 nm临界破裂厚度处破裂.该疏水力倾向于一种短程力(＜50 nm),其源自界面的水分子重排熵效应.DWFA法同样发现亲水性玻璃基板与气泡间的液膜是稳定的,当总分离压力与气泡内部拉普拉斯压力相等时,液膜到达133 nm的平衡膜厚度.疏水性玻璃基板与气泡间的液膜是不稳定的,液膜发生快速薄化并分别在185 nm临界膜厚处破裂.对疏水力进行定量求解发现该力以47.30 nm的衰减长度衰减,所获得的疏水力为一种长程作用力,该力源于固液界面纳米气泡空化效应.AFM和DWFA排液试验中所用的气泡尺寸分别为微米级及毫米级,疏水力受气泡本身的尺寸影响,与气泡表面的毛细波传播有关,在吸引力作用下大气泡表面会形成更强烈的毛细波震荡.由于疏水界面水分子的热力学不稳定性,这种界面波动会诱发疏水固液界面空化气泡的析出,增加了引力作用程.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	曹亦俊	中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心	94	1455	20.0	34.0
3	桂夏辉	中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心	51	635	15.0	24.0
4	孙伟	中南大学资源加工与生物工程学院	191	1635	20.0	28.0
5	韩海生	中南大学资源加工与生物工程学院	25	98	5.0	9.0
6	邢耀文	中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心	22	110	6.0	9.0