SDBS与硅油协同作用增强稳定煤泡沫结构破坏机制及其在固液分离中的优化应用

本研究针对煤泡沫系统在浓缩和过滤过程中稳定性高导致的固液分离效率低、安全隐患及运输成本增加等问题，创新性地提出低浓度十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与硅油的协同消泡策略。通过微观结构分析和流变学测试证实，SDBS通过削弱颗粒相互作用、扩大气泡尺寸（SEM验证），为硅油渗透创造通道；0.75 mM SDBS与3 mM硅油联用可实现煤泡沫完全破灭，显著提升脱水效率。该研究为三相泡沫系统提供了经济高效的工业解决方案，发表于《Separation and Purification Technology》。

　　

在煤炭和矿物加工领域，稳定的煤泡沫层如同顽固的"拦路虎"——它们不仅会堆积在浓缩机顶部降低固体回收率，还会混入循环水系统威胁生产安全，更会在过滤过程中堵塞滤饼孔隙，导致脱水速率下降和滤饼水分居高不下。传统硅油消泡剂对普通两相泡沫效果显著，但面对由疏水煤颗粒构成"盔甲"的三相泡沫却束手无策，实验显示其破泡率仅68%，远低于两相系统的100%。更棘手的是，虽然表面活性剂SDBS能通过改变接触角破坏泡沫结构，但工业应用需要高达5.0 mM的浓度，既增加成本又污染循环水。这一困境呼唤着创新解决方案的诞生。

山西大学等机构的研究团队独辟蹊径，提出"四两拨千斤"的协同策略：利用低浓度SDBS松动泡沫结构，再配合硅油实施"精准打击"。研究人员首先通过沉降实验和接触角测量锁定了SDBS的安全浓度窗口（<1 mM），发现0.5-0.75 mM的SDBS虽不能直接有效破泡，但能显著降低煤颗粒疏水性。光学显微镜和流变分析揭示了关键机制：SDBS使颗粒聚集体变得松散，形成更宽的通道；扫描电镜则捕捉到气泡尺寸增大和细颗粒从气泡表面剥离的动态过程，这些结构改变如同为硅油开辟了"快速通道"。最终，0.75 mM SDBS与3 mM硅油的组合实现煤泡沫完全破灭，脱水效率大幅提升。这项发表于《Separation and Purification Technology》的研究，首次阐明了SDBS诱导结构修饰与硅油介导液膜破裂的协同机制，为工业级三相泡沫控制提供了新范式。

关键技术包括：沉降测试量化泡沫稳定性、接触角测量评估颗粒疏水性、光学显微镜观察泡沫结构演变、流变仪分析体系粘弹性、扫描电镜(SEM)表征微观形貌。煤样来自澳大利亚新南威尔士州Bulli矿场，研磨至P₈₀=38 μm以模拟工业浮选条件。

【材料与试剂】采用X射线衍射(XRD)鉴定煤样中石英(SiO₂)和高岭石(Al₂Si₂O₅(OH)₄)等矿物组分，为后续界面行为分析奠定基础。

【SDBS和/或硅油对稳定煤泡沫的破坏作用】吸附实验显示SDBS浓度<1 mM时滤液残留量<0.2 mM，满足工业回用水标准；0.75 mM SDBS使接触角从86°降至65°，但单独使用时沉降效率仅提升12%。

【结论】研究证实低浓度SDBS通过"松动颗粒-扩大通道-剥离界面"的三步作用重塑泡沫结构，使硅油渗透效率提升3倍。这种协同策略将SDBS用量降低83%（相比传统5.0 mM方案），同时避免残留污染，为浮选-脱水一体化工艺扫清了障碍。该成果不仅适用于煤炭行业，对矿物加工、废水处理等领域的三相泡沫控制均有重要借鉴价值。