Hydration film measurement on mica and coal surfaces using atomic force microscopy and interfacial interactions

摘要

颗粒表面水化膜在浮选颗粒气泡粘附过程中扮演着重要作用。借助原子力显微镜力曲线中名义恒定区的弯曲现象完成对天然亲水性云母和疏水性煤片表面水化膜厚度的测试。同时,对表面能及固液界面自由能进行计算揭示了水化膜的形成机制。结果发现:云母和煤表面的水化膜厚度和结构存在明显的差异,云母表面的水化膜厚度为22.5 nm,而在煤表面并未检测到水化膜的存在。云母及煤与水分子间的范德华和极性作用均为吸引,但云母与水分子间的极性作用能(-87.36 mN/m)远大于煤水间的(-32.89 mN/m),因此,直接导致了更厚而坚固的水化膜。进一步发现煤–水气泡体系的界面作用自由能(-56.30 mN/m)显著大于云母体系的,极性吸引力足以克服排斥性范德华力和颗粒气泡粘附能垒。