Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả xử lý bụi than

Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của 03 loại chất hoạt động bề mặt: tritonX-100 (non-ion), sodium lauryl sulfate (anion) và cetyl trimetyl amoni bromua (cation) đối với bụi than ở mỏ than Cẩm Phả - Quảng Ninh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến hiệu quả xử lý bụi thanNghiên cứu khoa học công nghệ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ BỤI THANNguyễn Văn Hoàng1, Phạm Hoài Nam1, Trương Đình Tuân2, Nguyễn Văn Huống1 Tóm tắt: Bụi phát sinh ở các mỏ than là nguyên nhân chính gây nên bệnh phổi và các vụ nổ bụi trong mỏ khai thác than. Nước được sử dụng để kiểm soát sự phát sinh bụi trong quá trình khai thác do đặc tính kỵ nước của bụi than, chính vì vậy, một chất hoạt động bề mặt được bổ sung để cải thiện khả năng làm ướt cũng như hiệu quả kiểm soát bụi. Do đó, lựa chọn chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) là rất quan trọng. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của 03 loại chất hoạt động bề mặt: tritonX-100 (non-ion), sodium lauryl sulfate (anion) và cetyl trimetyl amoni bromua (cation) đối với bụi than ở mỏ than Cẩm Phả - Quảng Ninh. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, khi bổ sung thêm các CHĐBM vào trong dung dịch thì cải thiện được giá trị sức căng bề mặt, mức độ thấm ướt và cải thiện hiệu quả xử lý bụi đối với bụi than và tritonX-100 (non-ion) hiệu quả cải thiện cao nhất.Từ khóa: Chất hoạt động bề mặt; Bụi than; Kiểm soát bụi. 1. MỞ ĐẦU Việc kiểm soát bụi than, bụi thạch là một vấn đề lớn trong các mỏ than ngầm. Các côngđoạn như quá trình khai thác than, vận chuyển và lưu trữ than tại các mỏ tạo ra một lượnglớn bụi than. Nồng độ bụi lớn nhất có thể lên đến 1.000 đến 1.500 mg/m3 trong trường hợpkhông sử dụng các biện pháp khử và loại bỏ bụi trong khu vực khai thác. Điều này ảnhhưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và sự an toàn của các công nhân trực tiếp làm việc dướicác hầm mỏ và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường khu dân cư xung quanh các khu vực khaithác. Đây là nguyên nhân chính gây ra các bệnh liên quan đến phổi của công nhân than vàcó nguy cơ gây ra các vụ nổ bụi than trong các mỏ [1]. Để hạn chế hàm lượng bụi phátsinh và giảm nồng độ bụi trong quá trình khai thác than, người ta áp dụng kết hợp nhiềuphương pháp khác nhau như thông gió, phun nước và phương pháp lọc loại bỏ bụi [1, 2].Phương pháp cơ bản nhất để kiểm soát bụi tại các địa điểm khai thác là sử dụng phun nướcdưới hạt sương để thu bụi trong không khí đồng thời giảm lượng bụi phát sinh do chi phíthấp và thực hiện một cách đơn giản. Tuy nhiên, khả năng làm ướt và hiệu quả khử bụi củanước phun tương đối kém, do đặc tính kỵ nước của bụi than và giá trị sức căng bể mặt caocủa nước [2, 3]. Do đó, các chất hoạt động bề mặt được thêm vào để tăng khả năng thấmướt và giảm sức căng bề mặt dung dịch. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, hiệu quả khử bụi của chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vàoloại than trong quá trình khai thác. Vì vậy, để tăng hiệu quả kiểm soát bụi trong các mỏthan và quá trình khai thác vận chuyển cần phải lựa chọn được tác nhân thấm ướt phù hợp.Bên cạnh đó, quá trình thử nghiệm hiệu quả kiểm soát bụi của các chất hoạt động bề mặttrong quá trình khai thác thường khó thực hiện và gây tốn kém. Chính vì thế, nghiên cứuđã lựa chọn tác nhân chất hoạt động bề mặt dựa vào các thử nghiệm đánh giá mức độ thấmướt và thử nghiệm đánh giá hiệu quả kiểm soát bụi than ở Cẩm Phả - Quảng Ninh đượctiến hành trong các mô hình phòng thí nghiệm. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất và dụng cụ2.1.1. Hóa chất - Chất HĐBM cetyl trimetyl amoni bromua (CTAB), C16H33(CH3)NBr, độ tinh khiết≥99%, xuất xứ Guangdong Guanghua - Trung Quốc;Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 66, 4 - 2020 145 Hóa học & Kỹ thuật môi trường - Chất HĐBM Triton X-100, C14H22O(C2H4O)n với n = 9 – 10, xuất xứ Aladdin - Trung Quốc; - Chất HĐBM Sodium lauryl sulfate (SDS), NaC12H25SO4, độ tinh khiết ≥86%, xuất xứXylong - Trung Quốc; - Than, xuất xứ mỏ than ở Cẩm Phả, Quảng Ninh, Việt Nam;2.1.2. Thiết bị - Ống mao quản hai đầu hở Marienfeld chiều dài 100 mm và đường kính ngoài ống1mm, xuất xứ Marienfeld - Đức; - Rây sàng kích thước 0,2mm, 0,105mm, xuất xứ Shuangfan - Trung Quốc; - Cân phân tích Ohaus PA214 (210g/0,0001g), model Ohaus PA214, xuất xứ Ohaus -Mỹ; - Thiết bị đo nồng độ bụi Haz-dust EPAM-7500, model EPAM-7500, xuất xứ Hazdust - Mỹ; - Buồng kín kích thước 1,5x1,5x1,5m có lắp đặt hệ thống phun sương; - Các dụng cụ thủy tinh cần thiết: bình định mức, ống đong, cốc thủy tinh, đũa thủy tinh,...2.2. Phương pháp nghiên cứu2.2.1. Chuẩn bị mẫu bụi than Các mẫu than tại mỏ than ở Cẩm Phả, Quảng Ninh được nghiền bằng máy nghiền đểtạo thành các hạt mịn nhỏ, sau đó thu được các hạt bụi than. Tiếp theo, các hạt bụi thanđược sàng qua rây kích thước 0,105 mm để thu được hạt bụi than có kích thước nhỏ hơn0,105 mm và sấy ở 80oC trong 06 giờ để loại bỏ hơi ẩm, bảo quản để sử dụng trong cácthử nghiệm tiếp theo.2.2.2. Xác định sức căng bề mặt của chất lỏng Sức ...