论文总字数：29175字

摘 要

燃煤占我国能源结构的60%以上，而PM_2.5的主要来源之一便是燃煤排放的细颗粒物。目前大部分燃煤电厂采用的传统除尘设备对于粒径在0.1-1μm之间的细颗粒物的去除效率较低，因此如何使细颗粒物通过技术手段团聚并长大成较大颗粒的预处理技术已成为当下解决PM_2.5排放问题的一条重要研究路线。已有研究表明改善颗粒表面的润湿性能可以促进细颗粒物在水汽条件下的长大，而通过将水磁化的方式可以减小水样的表面张力以达到改善颗粒润湿性的目标。

针对研究磁化水对燃煤PM_2.5润湿性的影响。本文设计了磁化水表面张力实验和接触角实验。两个实验都在变磁场强度和变磁化时间两种实验条件下进行。

研究结果显示，水磁化后表面张力减小幅度从4.5%到16.8%，可以看出水样在磁化后表面张力有明显减小；且颗粒物表面的接触角在磁化水下也较为磁化水更小，其变化规律与表面张力变化规律一致。但实验结果出现多峰值变化现象，也就是说在磁化过程中的磁感应强度并不是越大越好，磁化时间也不是越长越好，可根据具体用途和环境，考虑节约能源和水质，选择最优的磁化时间和磁感应强度组合。

关键词：磁化水；细颗粒物；润湿性

ABSTRACT

Coal accounts for more than 60% of China's energy structure, and one of the main sources of PM_2.5 is fine particulate matter emitted by coal combustion. At present, the conventional dust removal equipment used in most coal-fired power plants has low removal efficiency for fine particulate matter with particle sizes between 0.1 and 1 μm. Therefore, the preprocessing technology for how to make fine particles agglomerate by technical means and grow into larger particles has become an important research route to address PM_2.5 emissions issues. It has been shown that improving the Wettability of the surface of the particles can promote the growth of fine particles under water vapor conditions, and the surface tension of the water sample can be reduced by magnetizing the water to achieve the goal of improving the wettability of the particles.

To study the effect of magnetized water on the wettability of coal-fired PM_2.5. In this paper, the surface tension experiment and contact angle experiment of magnetized water are designed. Both experiments were carried out under two experimental conditions of variable magnetic field strength and variable magnetization time.

The result shows that the surface tension of the water sample after magnetization is significantly reduced, and the contact angle of the particle surface is smaller in the magnetized water than in the unmagnetized water, which indicates that the magnetized water can significantly improve the wettability of the coal-fired PM_2.5. However, the experimental results show multi-extremity, that is to say, the magnetic field strength and magnetization time used in the magnetization process is not necessarily bigger, the better. According to the specific use and environment, with energy conservation and water source considered, magnetic field strength and magnetization time combination should be selected preferentially.

KEYWORDS: Magnetized water; fine particles; wettability

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1我国能源结构 1

1.1.2我国大气污染现状 2

1.1.3 PM_2.5的特性与危害 3

1.2燃煤火电厂除尘技术现状 3

1.2.1机械式除尘技术 3

1.2.2电除尘技术 4

1.2.3湿式除尘技术 4

1.2.4过滤除尘技术 4

1.2.5细颗粒物脱除技术 4

1.3润湿性 5

1.3.1润湿性的定义 5

1.3.2 润湿性表征方式 5

1.4磁化水简介 6

1.4.1水磁化机理 6

1.4.2磁化水的理化特性 7

1.4.3磁化水物理特性研究 8

1.5本文研究内容与方法 9

第二章 实验装置与方法 11

2.1引言 11

2.2实验仪器 11

2.2.1电子天平JA2003 11

2.2.2油压千斤顶（上海顶业机械QYL10） 11

2.2.3全自动界面张力仪（淄博本创仪器BCZ-800） 12

2.2.4接触角测量仪（JC2000D） 14

2.2.5磁场发生系统 16

2.3实验系统 17

2.3.1磁化水平台 18

2.3.2接触角测量平台 18

第三章 磁化水表面张力实验 20

3.1磁场强度对磁化水表面张力的影响 20

3.1.1自来水 20

3.1.2去离子水 20

3.1.3含盐水 21

3.1.4酸性水 22

3.1.5小结 22

3.2磁化时间对磁化水表面张力的影响 23

3.2.1自来水 23

3.2.2去离子水 24

3.2.3含盐水 25

3.2.4酸性水 25

3.2.5小结 26

3.3本章小结 27

第四章 磁化水接触角实验 28

4.1磁场强度对同一水样接触角的影响 28

4.1.1自来水 28

4.1.2去离子水 29

4.1.3含盐水 30

4.1.4酸性水 31

4.2磁场强度对同一表面接触角的影响 32

4.2.1氧化铝（Al₂O₃） 32

4.2.2硫酸钙（CaSO₄） 33

4.2.3二氧化硅 （SiO₂） 34

4.2.4氧化铁（Fe₂O₃） 35

4.3磁化时间对同一水样接触角的影响 36

4.3.1自来水 36

4.3.2去离子水 37

4.3.3含盐水 38

4.3.4酸性水 38

4.4磁化时间对同一表面接触角的影响 40

4.4.1氧化铝（Al₂O₃） 40

4.4.2硫酸钙（CaSO₄） 41

4.4.3二氧化硅 （SiO₂） 42

4.4.4氧化铁（Fe₂O₃） 43

4.5本章小结 44

第五章 总结与展望 45

致 谢 46

参考文献 47

第一章绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1我国能源结构

对于全人类来说化石燃料是生存和发展最重要的物质资源，是国民经济的命脉。而中国“富煤”的资源特点决定了中国一次能源生产和消费在很长时间里以煤炭为主的格局是不会改变的。查阅国家统计局最新数据（见图1.1）可以看到2015年煤炭消费占能源消费总额的63.7%。

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