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原子力显微镜的云母及煤表面的水化膜测试和界面相互作用

机译:原子力显微镜的云母及煤表面的水化膜测试和界面相互作用

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摘要

The hydration film on particle surface plays an important role in bubble-particle adhesion in mineral flotation process. The thicknesses of the hydration films on natural hydrophobic coal and hydrophilic mica surfaces were measured directly by atomic force microscopy (AFM) based on the bending mode of the nominal constant compliance regime in AFM force curve in the present study. Surface and solid-liquid interfacial energies were calculated to explain the forming mechanism of the hydration film and atomic force microscopy data. The results show that there are significant differences in the structure and thickness of hydration films on coal and mica surfaces. Hydration film formed on mica surface with the thickness of 22.5 nm. In contrast, the bend was not detected in the nominal constant compliance regime. The van der Waals and polar interactions between both mica and coal and water molecules are characterized by an attractive effect, while the polar attractive free energy between water and mica (?87.36 mN/m) is significantly larger than that between water and coal (?32.89 mN/m), which leads to a thicker and firmer hydration layer on the mica surface. The interfacial interaction free energy of the coal/water/bubble is greater than that of mica. The polar attractive force is large enough to overcome the repulsive van der Waals force and the low energy barrier of film rupture, achieving coal particle bubble adhesion with a total interfacial free energy of ?56.30 mN/m.%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.
机译:颗粒表面上的水合膜在矿物浮选过程中的气泡颗粒粘附中起重要作用。通过基于AFM力曲线中的标称恒定顺应性调节中的弯曲模式,通过原子力显微镜(AFM)在本研究中的标称恒定依从性方案的弯曲模式直接测量天然疏水煤和亲水云母表面上的水合膜的厚度。计算表面和固液界面能量以解释水合膜和原子力显微镜数据的形成机理。结果表明,煤和云母表面上水合膜的结构和厚度存在显着差异。在云母表面上形成的水合膜,厚度为22.5nm。相反,在标称恒定的依从性方案中未检测到弯曲。云母和煤和水分子之间的范德瓦尔斯和极性相互作用是具有吸引力的吸引力,而水和云母和云母(α8.36mn/ m)之间的极性吸引力能量显着大于水和煤(? 32.89mn / m),导致云母表面上的较厚和更坚固的水合层。煤/水/泡的界面相互作用的自由能大于云母的自由能。极性吸引力足够大,以克服掠夺范德华的力量和薄膜破裂的低能量屏障,实现煤颗粒泡粘附,总界面自由能量为56.30mn / m。%颗粒表面水化膜选颗粒气泡粘附粘附程中扮演借助子力显微镜显微镜曲曲恒定区恒定区的弯曲现象完对天然然水性母水水性表面水水性厚度表面水性厚度表面。当时,对表面能及。固液界面自由能进进揭示水水化的形成机构。结果发射:云母和煤表面的水水化厚度和结构ー存在明显的差异,云母表面的水溶性,云母的水化物为22.5 nm,在煤表面并未检测到水水化的现处。云母及煤与水分分子间的范德华和当作用为主,但云母水分子间歇性的人(?87.36mn / m)远大于煤水间的(?32.89mn / m),因此,直接导致了更厚坚固膜的水化膜。进一步发布煤 - 水晶体育的界面能(?56.30 mn / m)显着大厦云母体育,极性吸引力又克里排斥性排斥性德华力和颗粒气泡粘附能垒。

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