液滴/气泡与微结构表面的粘附机制研究

发布时间：2021-08-03 00:38

　　矿物表面疏水性是影响浮选效果的一个很重要因素,而表面疏水性不仅会受到表面化学性质的影响,矿物表面形貌也会影响其疏水性。并且,实际矿物表面多是非均匀光滑的,因此很有必要研究液滴、气泡与粗糙表面在粘附过程中的相互作用。为了揭示液滴、气泡与微结构表面的粘附机制,本研究中在聚二甲基硅氧烷（PDMS）固体表面上制造了规则、单一结构的表面形貌,包括微孔、微柱体、凹槽微结构。通过微天平测力系统与CCD相机相结合,对多种光滑表面以及三种微结构（粗糙）表面与液滴在粘附过程中的作用力进行直接测量,并将作用力的测量值与理论计算值进行对比分析。首先,对液滴与光滑固体表面作用力计算理论公式的有效性进行验证。固体表面与液滴的相互作用力由表面张力（FS）和毛细力（凡）两部分组成。结果证明理论公式可以计算光滑表面与液滴的相互作用力,其有效性得到验证。其次,基于三相接触线的可视化探究液滴与各向同性（微孔、微柱体）微结构表面作用力计算的理论公式。分别选取Pore 55和Pillar 510两个样品作为微孔和微柱体结构样品的代表,直接观测三相接触线后退时的形貌。在微孔结构表面三相接触线是连续的,整体比较平滑;在微柱体结构表... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：173 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

前进角和后退角铡量方法示意图tlalFigure2-2SchematicDiagramoftheMeasurementofAdvancingandRecedingContactAngleatlat

Ｆｉｇｕｒｅ?２－６?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｃｏｋｉｎｇ?ｃｏａｌ??由图２－４可知，氧化煤和岩浆浸入煤的表面形貌比较类似，都以鳞片状结构??８??

但是液膜薄化的水力动力学以及固体表面形貌扮演着重要的角色。??Ｇｕｖｅｎ等［３２］利用经过改性的玻璃微珠进行浮选研宄，结果发现浮选速率随着??颗粒表面纳米级别的微凸体尺寸的增加而增大（图２－７）。他们认为这是由于粗糙??的表面加速了液膜的薄化和破裂过程。因此气泡粘附的时间减小，浮选速率和回??收率增加。同时，他们基于铺展的ＤＬＶＯ理论建立一个气泡与颗粒相互作用的??模型来定量分析疏水性微凸体对气泡颗粒相互作用的影响。通过理论模型发现，??即使是分布在颗粒表面的纳米级别的疏水性微凸体都会对气泡与颗粒作用能垒??的数量级产生影响（图２－８），能垒的降低将大大的增加颗粒和气泡的粘附概率。??０．５????Ａ??０，４?ｅｔｃｈｅｄ?？？？？■??§?０＿３?－?ｑ??二?ｑ－＇?ａｂｒａｄｅｄ??＇ａ?０．２?－?＾??ｉ??°?ｓｍｏｏｔｈ?Ａ??■，Ｚ?？??ｏ．ｉ?？?＾?〇??ｇ?＂?‘ｚ．〇?＊＂’’??＜＞一???１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??Ｔｉｍｅ?［ｓ］??图２－７不同表面粗糙


本文编号：3318583