基于响应面法的煤尘抑尘剂配方的优化研究

Ｓｔｕｄｙｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｄｕｓｔｆａｌｌａｇｅｎｔ ｂａｓｅｄｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ
ＹＡＮＪｉｅ１，２，３，ＹＡＮＧＹｏｎｇｚｈｕ１，ＤＵＡＮＬｏｎｇ１， ＺＨＡＮＧＨｅｎｇ１，ＸＩＥＪｕｎ１，２，３，ＳＨＵＸｉｎｑｉａｎ２
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ Ｔｅｃｈｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；
收稿日期：２０１８１２１１ 修改稿日期：２０１９０１１７ 基金项目：国家自然科学基金（５１０７４１７０）；２０１８年张家口市科技局指令项目（１８１１００９Ｂ１６） 作者简介：阎杰（１９８０－），女，辽 宁 锦 州 人，副 教 授，博 士，硕 士 生 导 师，主 要 从 事 大 气 污 染 与 控 制 工 程 的 研 究。 电 话：
煤炭 在 开 采 及 运 输 过 程 中 会 产 生 大 量 煤 尘， 不仅严重影 响 矿 工 身 体 健 康，在 矿 井 中 大 量 煤 尘 亦可引发爆炸威胁煤矿安全 。 ［１３］ 因此，在产煤行 业，矿井煤尘被列为五大自然灾害之一 。 ［４６］ 国内 外学者致力 于 防 尘 工 作 的 实 验 研 究，虽 然 降 尘 取 得了一定效 果，但 是 还 没 有 从 根 本 上 改 进 煤 尘 超 标的现象 。 ［７９］ 实 践 证 明，要 想 提 高 除 尘 效 率，还 需要从煤尘 表 面 性 质 出 发，尤 其 是 改 变 液 体 对 煤 尘的润湿性 降 低 液 体 的 表 面 张 力，从 而 提 高 煤 尘
摘 要：用响应面分析法考察表面活性剂 ＡＰＧ、ＳＤＢＳ、ＡＰＡＭ 浓度对哈密褐煤煤尘润湿性的影响，建立了试剂与 沉降时间、试剂与透过率的回归模型。结果表明，ＡＰＧ和 ＳＤＢＳ之间存在交互作用，对润湿性影响显著；ＳＤＢＳ和 ＡＰＡＭ对煤尘团聚性起主导作用；煤尘抑尘剂优化配方为：０．２５％ＡＰＧ，０．５０％ＳＤＢＳ及 ０．０５％ＡＰＡＭ。沉降时间 预测值为 ２０．４８ｓ，３次 实 测 平 均 值 为 ２１．２５ｓ，误 差 为 ３．７６％；透 过 率 预 测 值 为 ９１．４８％，３次 实 测 平 均 值 为 ９２４９％，误差为 １．１０％。 关键词：响应面；抑尘剂；表面活性剂；沉降时间；优化 中图分类号：ＴＱ０３１；ＴＱ５３１；ＴＱ５７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－３２０６（２０１９）０９－２０３６－０５
１８９３２６３７６８９，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｊｉｅ６２５３＠１２６．ｃｏｍ 通讯联系人：谢军，河北建筑工程学院副教授，硕士生导师。
第 ９期
阎杰等：基于响应面法的煤尘抑尘剂配方的优化研究
２０３７
４７６—２００１《煤的元素分析方法》测定）结果见表 １；
阴离子型聚丙 烯 酰 胺 （ＡＰＡＭ）、烷 基 糖 苷 （ＡＰＧ）均
为工业级；十二烷基苯磺酸钠（ＳＤＢＳ）、十六烷基三
第 ４８卷第 ９期 ２０１９年 ９月
Байду номын сангаас
应 用 化 工 ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ．４８Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１９
基于响应面法的煤尘抑尘剂配方的优化研究
阎杰１，２，３，杨永竹１，段龙１，张恒１，谢军１，２，３，舒新前２
（１．河北建筑工程学院 土木工程学院，河北 张家口 ０７５０００；２．中国矿业大学（北京）化工学院，北京 １０００８３； ３．河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室，河北 张家口 ０７５０００）
３．ＨｅｂｅｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｉａｇｎｏｓｉｓ，ＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＡｎｔｉＤｉｓａｓｔｅｒｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｔｏａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＡＰＧ，ＳＤＢＳａｎｄＡＰＡＭ ｏｎｔｈｅｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ ＨＭ ｌｉｇｎｉｔｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｒｅａｇｅｎｔｗｉｔｈｓｅｔｔｌｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＡＰＧａｎｄＳＤＢＳ，ＳＤＢＳａｎｄＡＰＡＭ ｐｌａｙｓａｌｅａｄｉｎｇｒｏｌｅｉｎｃｏａｌｄｕｓｔ ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｆｏｒｍｕｌａｏｆｄｕｓｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎａｒｅ：０．２５％ ＡＰＧ，０．５０％ ＳＤＢＳａｎｄ０．０５％ ＡＰＡＭ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｉｍｅｗａｓ２０．４８ｓ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｍｅａｓｕｒｅｄｔｉｍｅｓｉｓ ２１２５ｓ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｉｓ３．７６％ ａｎｄｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｗａｓ９１．４８％，ｔｈｅｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆｔｈｅ ｔｈｒｅｅｍｅａｓｕｒｅｄｔｉｍｅｓｉｓ９２．４９％，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｉｓ１．１０％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ；ｃｏａｌｄｕｓｔｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｉｍｅ；ｏｐｔｉ ｍｉｚａｔｉｏｎ
降尘效率 。 ［１０］ 本文用响应面优化法对抑尘剂配方进行优化设
计［１１１２］。选用哈密褐煤 （ＨＭ）进行实验论证，通过 对回归过程和响应曲面找出预测的响应值，从而制 备效果最好的抑尘剂。
１ 实验部分
１．１ 材料与仪器 哈密褐煤（ＨＭ），煤的工业分析和元素分析（参
照 ＧＢ／Ｔ２１２—２００１《煤的工业分析方法》和 ＧＢ／Ｔ