基于吸附势理论的煤—甲烷吸附等温线预测

将吸附势理论应用于煤-甲烷固气吸附体系,介绍了吸附特征曲线的获取方法;根据不同温度下的等温吸附实验数据,由40℃的等温吸附数据建立了吸附特征曲线及其数学表达式,并预测了30℃、50℃的吸附等温线;结果表明,预测的平均相对误差仅为1.72%和0.92%,预测效果较好.     

基于吸附势理论的页岩对甲烷吸附特性

 页岩气藏的甲烷吸附性能是页岩气藏开发的前提和基础,对页岩气资源预测、产能评价等有重要影响。根据不同温度下实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式。研究结果表明,页岩吸附甲烷的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,可预测不同温度下甲烷吸附量,得到页岩吸附甲烷的吸附等温线;吸附相密度计算对ε-ω吸附特性曲线预测甲烷吸附量有重要的影响,吸附相密度经验公式与预测甲烷吸附量准确度有关,需进一步研究甲烷吸附相密度计算方法。     

基于吸附势理论的页岩吸附甲烷模型及其应用

根据实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式,推导出页岩吸附甲烷模型,在此基础上建立了地质条件下温度和压力共同影响的页岩吸附气量计算模型,并利用实测等温吸附数据进行了模型验证及应用分析。研究结果表明:页岩吸附气的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,特性曲线的形态呈对数形态;文中推导吸附模型的预测结果精度较高,可预测不同温度和不同压力下页岩吸附气量,得到页岩吸附等温线;建立的地质条件下温度和压力共同影响页岩吸附气量计算模型,可预测页岩吸附气量随深度变化的趋势图;温度和压力对页岩吸附气量影响作用相反,在地质条件下的温度与压力对页岩吸附气量影响存在竞争关系,其中当页岩埋深小于页岩最大吸附容量对应埋深时,压力起到主要影响作用,反之温度起到主要影响作用。     

储层条件下页岩样品吸附潜力预测模型

合理预测页岩在储层温度和压力条件下的吸附量对于储层描述、资源量的估算具有重要意义,而等温吸附试验下的温度与储层真实温度出入较大。该研究以吸附势理论为基础,构建吸附量随温度压力变化的模型,通过样品在30℃的吸附数据建立的关系模型,理论上可以预测样品在任意温度压力条件下的吸附量。对比60℃和90℃时等温吸附实际数据与该模型预测的吸附量发现:低温下,模型预测的吸附量与实验值较为符合,但压力增高的情况下,模型的精度也随之降低;运用球状模型对最大吸附量进行限定,能较好地纠正高压下的偏差。     

页岩气等温吸附/解吸特征

对页岩的吸附与解吸特征进行实验研究,通过吸附模型和解吸模型分别对等温吸附实验和等温解吸实验数据进行拟合和作对比.研究结果表明:Langmuir模型描述页岩气等温吸附过程比较合适;页岩的吸附曲线与解吸曲线不重合,解吸过程存在着滞后.页岩气的等温解吸过程宜用解吸式模型进行模拟.     

基于Langmuir理论的平衡吸附量预测模型

为了实现对吸附反应的平衡吸附量的预测,建立了平衡吸附量预测模型.以高岭土、蒙脱土这两种黏土矿物吸附Ca2+为例,验证其等温吸附曲线符合Langmuir吸附方程.在Langmuir吸附等温式的基础上,建立了平衡吸附量预测模型,该模型应用于单组分吸附反应的平衡吸附量的预测.通过实验对该模型进行了验证,模型的计算结果与实验结果可以较好地吻合,证明该模型的可靠性较高.     

页岩高温高压吸附实验及吸附模型

基于对现有页岩吸附、超临界吸附的认识通过基本假设和统计热力学基本原理推导出一个高温高压等温吸附新模型,并用GAI-100高压等温吸附仪获取95.6℃下页岩及活性炭在0~50 MPa压力范围内的等温吸附曲线,研究结果表明:页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线具有超临界高压等温吸附曲线的典型特征即随着压力的增大过剩吸附量先增大后减小;该新模型能很好地描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线,说明此模型在很大程度上反映出超临界高压吸附的特性而且可用来描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线。     

不同温度条件下页岩储层吸附能力预测模型

吸附特征曲线函数是预测不同温度吸附曲线的重要参数,主要依靠"拟合"得到,缺乏严格理论推导,且需要多个温度下的吸附数据确保拟合精度,不能达到高效预测的目的。基于Polanyi吸附势理论与Langmuir吸附理论,推导了吸附特征曲线函数式,揭示了温度对吸附曲线的影响规律,并且建立了"仅利用一条等温吸附曲线预测其他温度吸附曲线"的方法。实验表明:利用页岩样品低温(38℃)条件下吸附曲线,预测得到的高温(65~150℃)条件下吸附曲线误差小于5%,具有较高精度。同时,在考虑实际储层压力梯度、地温梯度基础上,耦合温度与压力的共同影响,量化了页岩吸附能力与储层埋深关系曲线。结果表明:在埋深较浅的情况下(750 m),页岩储层吸附能力随埋深增大而迅速增强;随后吸附能力随埋深变化缓慢,达到峰值后,存在下降趋势;样品吸附能力峰值对应的埋深约2 200~2 400 m.     

不溶性腐殖酸对水中对硝基苯胺吸附行为的研究

研究了不溶性腐殖酸吸附水中对硝基苯胺的吸附热力学特征,探讨了pH、温度、腐殖酸的用量对对硝基苯胺吸附行为的影响.结果表明:对硝基苯胺在不溶性腐殖酸上的等温吸附曲线为非线性的且符合Freundlich方程;其吸附行为为自发、放热的熵增加过程,ΔG=-6.563 kJ.mol-1,ΔH=-9.524 J.mol-1,ΔS=21.99 J.mol-1.K-1;在25℃、35℃、45℃下吸附率分别为90.99%、85.52%、75.88%.     

丙酮在活性炭固定床上的吸附穿透曲线数学模拟

实验测试在15℃下,丙酮以不同进样浓度通过活性炭(CAO／4)固定床的透出浓度(c)和时间(t)的关系．根据测试的实验数据绘制c—t穿透曲线图,通过分析曲线的变化规律,预测穿透曲线关于曲线上“半浓度”点对称,建立数学模型,对模型中的参数进行估计,并用化学工程软件编写模型程序,模拟穿透曲线．本研究中采用相关性法和相对误差分析法分析模拟结果,模拟数据与实验数据的相对误差绝对值小于10％,相关系数值远大于0．95,说明所建立的数学模型适用于描述固定床活性炭吸附挥发性有机物丙酮的穿透曲线．本研究为有机蒸气吸附过程的设计提供了参考．     

The characteristic curve of methane adsorbed on coal and its role in the coalbed methane storage research

Based on the adsorption potential theory, this paper processes and analyzes the isothermal adsorption data at different temperatures of four coal samples with different ranks. The research results indicate that the adsorption characteristic curve of methane adsorbed on the coal sample is a single curve, and the mathematical expression of the methane adsorption capacity, temperature and pressure is achieved from the characteristic curve. According to the calculating routine and method presented, the adsorption capacity at other equilibrium conditions can be calculated from the adsorption data of one temperature. The results of this paper are a significant contribution to the research on the storage mechanism of the coalbed methane.     

低温环境下煤表面吸附的均匀性试验

 等量吸附热是表征固体表面吸附非均匀性的重要参数.采用高低温吸附仿真实验装置,对九里山无烟煤、新元贫煤、潘北气肥煤进行瓦斯吸附测试,通过计算等量吸附热与吸附量的关系,探讨从常温(30、20℃)降至低温(-10、-20、-30℃)对煤表面不均匀性的影响.结果表明,不同变质程度煤的瓦斯吸附量都随温度降低而增大;在常温时(30、20℃)煤的等量吸附热随吸附量的增大而减小,表明煤表面能量是不均匀的.降温至-10、-20、-30℃时煤的等量吸附热几乎和吸附量无关,表明煤表面是均匀的.煤吸附瓦斯理论Langmuir 方程在低温环境(0℃以下)更加适用.     

煤体基质吸附(解吸)变形规律试验研究

为了更好的掌握煤体吸附(解吸)过程中变形规律,以晋城天地王坡煤矿为例,利用实验室模拟方法,在恒压、环境温度(室温20℃)一定的条件下,研究煤岩基质吸附(解吸)变形规律。实测了不同有效应力及加压方式下煤体的变形量,分析了煤基质吸附(解吸)后的变形规律,得到了弹性阶段煤体变形值与吸附(解吸)量的变化关系,并拟合得出了两者之间的函数关系。通过分析得出以下基本规律:①吸附(解吸)量与煤样应变(解吸过程为收缩变形)随时间的增加而增大,并逐渐趋于稳定,呈现指数分布规律;②吸附(解吸)变形可大致分为三个阶段,即第一阶段吸附(解吸)速度较快,变形量也较大,曲线斜率较大;第二阶段,随解吸量的增加,两者变化幅度相当,曲线斜率接近为1.0;第三阶段,当煤体收缩变形接近原始孔隙体积时,变形量不再增加,曲线斜率接近于零。试验结果为煤矿瓦斯合理抽采及防止煤与瓦斯突出提供了一定的理论依据。     

活性炭-甲醇工质对吸附制冷相关性能研究

以活性炭-甲醇作为工质对,采用静态重量法对其进行吸附等温线测定,目的在于研究该工质对与吸附制冷相关的吸附率、吸附速度和吸附热等性质.试验数据分析表明,吸附率可以D-A方程较好的描述,回归得出了相应的方程参数.吸附速度一般以Sakoda-Suzuk i方程描述,研究发现,方程中的吸附速度常数不只是温度的函数,它同时还受系统压力的影响,因此对原方程作了相应的改进.吸附热通过两种途径分别求取,一是利用实测吸附等温线,二是利用由特性吸附曲线预测的吸附等温线,第二种方法可以更为清晰地描述吸附热的变化规律.     

不同含水量对煤吸附甲烷的影响

运用Langmuir单分子层吸附理论,分析了煤对甲烷吸附能力受其含水量的影响利用WY - 98B型瓦斯常数测定仪,分别对2种煤样在不同含水量时吸附甲烷气体的等温吸附曲线、Langmuir压力、吸附常数a,b进行了定性与定量分析,得出了煤对甲烷吸附量随压力的变化关系式及Langmuir吸附常数a,b随煤样内水含量变化的关系式研究结果表明:含水煤样依然满足Langmuir单分子层吸附理论,吸附常数a,b与煤样中含水量的变化之间存在着一定相关性     

煤层孔隙结构对CO吸附量的影响

针对开滦集团下属3个煤矿CO长期超标的现象,测定了CO在煤层中的吸附量和煤的孔隙结构,分析了不同孔径对煤层中CO吸附量的影响,讨论了煤的孔隙率、分形维数、比表面积与煤层中CO吸附量的关系.研究结果表明,低压条件下,煤层中CO气体的吸附量与微孔体积分数呈二次曲线关系,随着压力的升高CO的吸附量与微孔体积分数成正比关系;过渡孔体积分数的增加不利于煤层中CO的吸附;孔隙率、分形维数与CO的吸附量呈二次曲线关系;CO吸附量与煤样内比表面积呈正比.图5,表5,参11.     

醇对热采添加剂在石英砂表面吸附的影响

表面活性剂在多孔介质中的吸附损失是降低其驱油效率的重要因素，降低表面活性剂在多孔介质中的吸附量可提高其驱油效率．热采添加剂是一种非离子型的高分子表面活性剂，它的胶束溶液常应用于稠油油藏的蒸气吞吐或蒸气驱中．本文对胶束溶液中热采添加剂在石英砂表面的吸附及醇对吸附的影响进行了研究，结果表明：６０℃时，热采添加剂在石英砂表面的吸附达到平衡需要２０ｈ，吸附等温线不服从Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温线，平衡吸附量为１．８ｍｇ／ｇ砂．醇可使吸附量降到０．８ｍｇ／ｇ砂以下，且醇分子量低，分子中羟基数多，加入量大，吸附量低．     

基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征

为研究沁水盆地中高煤级煤的孔隙结构特征,采用低温液氮吸附实验测定了不同煤样比表面积及孔径分布数据,依据吸附-解吸曲线和分形维数对煤岩孔隙系统进行分类.结果表明:煤层微小孔较发育,具有比表面积适中(0.418～0.902 m2/g)、平均孔径小(14.6～21.0nm)、孔容小(0.001 86～0.004 53 cm3...     

煤质颗粒活性炭对染料废水中苯胺的吸附性能及机理

 研究煤质颗粒活性炭对苯胺的吸附性能及机理对染料废水中大量苯胺类污染物的去除具有重要的技术支撑作用。开展了炭投加量/化学需氧量（COD）、不同浓度、吸附时间及pH值的煤质颗粒活性炭对苯胺的吸附实验,绘制吸附等温线及吸附动力学曲线。结果表明在单因素条件下,随着炭投加量/COD增加,废水中苯胺污染物去除率逐渐上升,且当炭投加量/COD大于4.5时,去除率上升幅度较小,考虑运行经济成本,建议最优炭投加量/COD取4.5;苯胺初始浓度越大,单位吸附量增大,去除率降低;吸附时间越长,吸附量与去除率均上升;pH值在1~4时,去除率及吸附量逐渐上升,当pH值为5时苯胺去除效果最好,随着pH值继续上升,去除率及吸附量有下降趋势。Langmuir等温线方程拟合度高达0.99,苯胺在煤质颗粒活性炭表面发生单分子层吸附;Freundlich等温线方程特征常数小于0.5,为0.33,煤质颗粒活性炭对苯胺有较强吸附性;吸附过程符合准二级动力学特征,说明煤质颗粒活性炭对苯胺吸附作用力强,饱和煤质颗粒活性炭再生方式应采取热再生;根据Weber-Morris方程特征曲线,依次发生了表面吸附、粒子内扩散及内表面吸附3个阶段吸附过程,水中有机物去除速度在表面吸附阶段最快,说明煤质颗粒活性炭比表面积为吸附效果的主要影响因素,而微孔数量的影响较小。