煤尘严重威胁着矿工的职业安全与健康，煤低表面能的特性造成煤尘难以被水润湿，通常在水中加入表面活性剂提高煤尘的润湿效果，但使用表面活性剂可能存在着成本加重、污染水体、破坏局部生态平衡等问题。微纳米气泡水具有低表面张力的特性，然而微纳米气泡水对煤体的润湿特性及其增润机制不清楚，其限制着微纳米气泡水的工业性应用。基于此，本文研究了微纳米气泡水对煤体的润湿特性，揭示了微纳米气泡水对煤体的增润机制，研究结果表明：微纳米气泡水的散射光强、溶氧量及ζ电位及表面张力随微纳米气泡水的循环制备时间呈先增加后减小的趋势，15min时达到最大值，制备时间过长会导致气泡相互之间兼并；基于微纳米气泡水处理前后煤的工业分析、元素分析、13C-NMR分析、FTIR分析及XPS分析结果，建立了微纳米气泡水浸润前后煤的分子结构模型，分子式分别为C106H64N2O5和C105H70N2O6，桥碳比均为0.48，其与微纳米气泡水处理前后13C-NMR图谱所计算的桥碳比0.475和0.476一致；微纳米气泡水处理后的煤，煤分子中含有羧基，其与FTIR、XPS分析结果一致；对于微纳米气泡水处理后的煤水微观润湿体系，煤水交界面以下水分子相对浓度较大，煤水交界面以上水分子相对浓度峰值较小，水分子的聚集程度高，分散程度小，煤与水的相互作用能大，煤水接触角小，微纳米气泡水能够提高对煤体的润湿效果；随着润湿时间的增加，煤水之间的接触角随之减小，接触面的宽度逐渐增加。研究结果对于采用微纳米气泡水进行煤尘治理奠定理论基础。

1 微纳米气泡水的基本特性测试
1.1 微纳米气泡水丁达尔效应的量化表征
1.2 微纳米气泡水的溶氧量及ζ电位特性测试结果
1.3 微纳米气泡水的表面张力测试结果
2 微纳米气泡水对煤的润湿特性
3 微纳米气泡水处理前后煤中组分变化及煤分子结构模型的构建
3.1 微纳米气泡水处理前后煤的工业分析及元素分析结果
13C-NMR谱图测试结果'>3.2 微纳米气泡水处理前后煤的13C-NMR谱图测试结果
3.3 微纳米气泡水处理前后煤的FTIR红外光谱测试结果
3.4 微纳米气泡水处理前后煤的XPS测试结果
3.5 微纳米气泡水处理前后煤分子结构模型的构建
4 微纳米气泡水对煤体的增润机制
4.1 静电势分析
4.2 煤水微观润湿体系的建模过程
4.3 水分子的相对浓度分布及径向分布函数
4.4 相互作用能及煤-水微观润湿体系接触角
5 结论

岳基伟,廖杰,张雷林,等.微纳米气泡水对煤体的润湿特性及其增润机制[J/OL].煤炭学报,1-16[2025-02-21].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.1438.