Polanyi吸附势理论的热力学推导

运用热力学理论和溶液理论,在不受经验性假设限制的条件下,分析了Polanyi吸附势的热力学含义,推导出固液界面吸附的基本条件、凝聚吸附条件、混合溶液竞争凝聚吸附以及顶替吸附的基本条件,并得出与Polanyi吸附势理论及其在溶液中吸附的应用相一致的结果。     

纳米级页岩孔隙吸附厚度计算方法及其对比分析

为解决页岩吸附层厚度的计算问题,通过对不同吸附方程推导获得3种吸附层厚度计算表达式。结合龙马溪组页岩资料的实例计算,得到吸附层厚度随温度、压力的变化规律,并对各种吸附层厚度计算式进行了适用性分析。结果表明:1Langmuir与Polanyi方法计算式可以计算不同压力下气体吸附厚度,而FHH方法仅适用较低压力(p10 MPa)情况;2吸附厚度随压力升高而增加,其敏感性随压力升高而降低;3吸附厚度随温度增加而减小,但Polanyi方法计算吸附层厚无明显变化;4Langmuir方法适合储层丰度较低、含气量不高的储层吸附层厚度计算,Polanyi方法适合储层丰度较大、含气量高的储层吸附层厚度计算,FHH方法适合埋深较浅的储层吸附厚度计算。     

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.     

碳分子筛制备及其研究Ⅱ、碳化物的孔隙结构特性

碳分子筛是表面化学的一个新领域,目前对它的特殊的孔隙结构特性的研究,尚无令人满意的理论和测定方法。Dubinin在Polanyi吸附势理论的基础上提出的微孔体积充填理论,被证明比其它理论更适合用于微孔吸附剂,它是描述碳质吸附剂微孔结构比较好的一种方法。本文应用这种理论对前文所述的有筛分空气能力的碳化物ZC-Ⅰ,YC-Ⅰ和碳分子筛MSC-Ⅰ,MSC-Ⅱ的孔隙结构特性进行了探讨。1 试样和吸附等温线 试样ZC-Ⅰ和YC-Ⅱ是前自制的碳化物(分别是ZCT800 V10和YCT700V10)。为了比较起见,亦对有关单位制取的碳分子筛MSC-Ⅰ和MSC-Ⅱ进行了测…     

考虑吸附和扩散的页岩视渗透率及其与温度、压力之关系

页岩纳米级孔隙中气体渗流存在吸附、扩散和滑脱效应,为了表征其渗流能力,并分析温度和压力对它的影响,利用Polanyi吸附理论和Langmuir等温吸附方程并结合纳米孔中气体扩散和渗流方程得到了考虑吸附、扩散和滑脱效应的页岩视渗透率的计算模型.计算发现:甲烷吸附层厚度随压力的降低而减小,随温度的降低而增加,并且压力越低温度的影响越大;考虑吸附、扩散和滑脱的页岩视渗透率虽然同仅考虑扩散和滑脱的视渗透率一样都随温度的下降而减小,但整体要低于后者,且下降幅度更大;考虑吸附、扩散和滑脱的页岩视渗透率与仅考虑扩散和滑脱时的视渗透率之间的差异随着压力的降低而逐渐减小;考虑吸附、扩散和滑脱的视渗透率与达西渗透率的比值随压力的降低先减小后增加,最终趋近于仅考虑扩散和滑脱时的情况.     

不同表面状态下的扫描电子显微镜能谱分析方法

针对样品表面吸附和污染导致扫描电子显微镜能谱仪成像质量和检测精度下降的问题,提出了一种扫描电镜能谱分析方法——吸附表面二次电子发射数值计算模型。首先,采用Polanyi位势理论在Cu表面构造了N₂多层吸附模型;其次,考虑吸附对功函数及电子散射过程的影响,采用Monte Carlo方法追踪电子在材料和吸附层内的散射轨迹,建立了电子与N₂分子散射模型;最后,将N₂多层吸附模型与电子与N₂分子散射模型合并,建立了吸附表面二次电子发射的精确模拟模型,用于计算N₂吸附分子对能谱的影响规律。数值计算结果表明,当N₂分子吸附量增大至3×10¹⁶ cm^-2时,二次电子能谱的最可几能量和半峰宽分别增大了3.16、4.76倍,二次电子比例减少至原来的215。采用所提模型对探测器进行优化设计,能够提高二次电子信号收集效率、降低噪声信号、提高分辨率。相比以往模型,所提模型突破了仅适用于分子吸附量小于3×10¹⁵ c...     

煤层气吸附解吸规律研究进展

调研了煤层气吸附理论与实验、水对煤层气吸附解吸过程的影响与煤层气液固吸附理论体系等3方面的研究进展,总结了气相吸附理论在煤层气吸附研究中取得的成果以及水对煤层气吸附的影响作用,分析了气相吸附理论在解释煤层气吸附状态时存在的问题,介绍了最新的液相吸附理论及在此基础上的煤层气复合解吸理论。不同相态的水对煤层气的吸附作用不同,煤样含水饱和度较低时,气相的平衡水可以显著降低煤层气的吸附量;当含水饱和度达到一定临界值时,含水量对煤层气吸附量变化的影响不大;而煤样中含水进一步增大时,注水煤样中液相水可以增加煤层气的吸附量。煤层气的赋存状态与气相吸附规律并不相符,而煤层气的液相吸附理论可以同时解决煤岩在水环境下生烃的条件及气相吸附没有临界解吸压力的问题;在液相吸附的条件下,煤层气的解吸过程是由气相及液相解吸共同控制的复合解吸过程。     

微孔填充理论研究无烟煤和炭对甲烷的吸附特性

采用自制的容量法吸附测量装置,对四川江口红泥煤矿的无烟煤及其炭化样在－２１℃￣５０℃范围吸附甲烷进行了对比测量,用微孔填充理论处理了吸附数据,详细讨论了微孔填充理论与其它吸附理论之间的关系。结果表明无烟煤及其炭化样吸附甲烷随温度的变化规律不同;在讨论热力学参数时,以微孔填充理论的结果为好。     

内电解法处理印染废水中炉渣吸附床设计参数的确定

对废水通过固定吸附床的过程进行了物料衡算,确定了穿透曲线方程.通过对传质过程的分析,结合实验得出炉渣吸附床吸附厚度、吸附区下移速度及穿透时间等设计、运行参数.该参数符合运行过程,其理论分析为吸附床的设计提供了一定的理论基础.     

粒径大小对煤吸附甲烷的影响

为了研究煤的粒径大小对吸附性能的影响,采集几种高瓦斯矿井的煤样,分别制成了粒径大小范围为0.15～0.20 mm、0.12～0.15mm、0.109～0.12mm、0.096～0.109mm、0.045～0.096 mm的5种试样;在等温度条件下,采用WY-98B吸附常数测定仪对试样进行了吸附甲烷的实验,总结出了不同粒径煤吸附甲烷的规律.在Langmuir吸附理论和分子运动理论的基础上,推导出煤的吸附能、吸附位、比表面积及吸附量之间的关系式;根据这些关系式以及分子结构特征等理论,对规律进行理论验证.验证后的吸附规律可以用来研究煤层中瓦斯运移和聚集规律以及煤与瓦斯突出的机理.图3,表1,参8.     

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     

沸石分子筛/泡沫铝平衡吸附制冷性能理论分析

基于平衡吸附理论,对一种具有高导热系数的沸石分子筛／泡沫铝复合吸附材料的吸附制冷的性能进行了理论计算,系统分析了不同厚度不同循环周期下的制冷性能,并与沸石分子筛-水吸附制冷系统性能进行了比较．结果表明使用沸石分子筛／泡沫铝复合吸附材料可以缩短系统循环周期,大幅提高单位质量吸附剂的制冷功率．     

固定床吸附器的双组分溶液吸附流出曲线预测模型

建立了适合双组分溶液吸附的固定床吸附流出曲线预测模型,测定了活性炭对苯酚和氯代苯双组分溶液的吸附,其吸附平衡可用扩展的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ吸附等温式表示,采用由单组分吸附实验获得的酚传质扩散系数,理论预测了不和条件下的吸附流出曲线,并与实验比较,结果表明,理论预测曲线与实验曲线的很好的吻合。     

煤层气注开采中煤对不同气体的吸附作用

煤对不同气体的吸附作用是注气开发煤层气的关键。利用煤吸附甲烷的现有研究成果,借助于固体表面吸附理论,分析了适用于注气工艺中的煤吸附气体的基本理论,为进一步分析、设计、评价注气工艺奠定了可靠的理论基础。     

超临界吸附及气体代油燃料技术研究进展

在超临界吸附研究中,提出从过剩吸附量确定绝对吸附量的方法,将传统的吸附理论模式扩展到超临界吸附,成功地解释了所有超临界吸附的实验数据,并促进了气体代油燃料技术研究的进展.应用所提出的理论分析氢在碳纳米管上的吸附数据,阐明了碳纳米管的储氢机理,并重新解释了氢在超级活性炭上的吸附数据,发明了用湿活性炭储存天然气新方法.将作为储气吸附剂的超级活性炭的制备时间降低到原来的1/8,发明应用储气吸附剂的新变压吸附提氢方法和天然气管网下游调峰技术,显著提高了CH4/N2分离系数,使变压吸附脱甲烷成为可能.     

吸附法脱除常压塔顶油微量氯的动力学

在确定了吸附及吸附剂改性的条件下,进行了吸附动力学研究.用改性的吸附剂吸附常压塔顶油中有机氯的过程符合朗缪尔单分子层吸附理论,根据阿伦尼乌斯方程,得出该吸附过程的活化能为-34 Kj·mol-1,属于化学吸附地范畴.     

吸附法脱除常压塔顶油微量氯的动力学

在确定了吸附及吸附剂改性的条件下,进行了吸附动力学研究.用改性的吸附剂吸附常压塔顶油中有机氯的过程符合朗缪尔单分子层吸附理论,根据阿伦尼乌斯方程,得出该吸附过程的活化能为-34 Kj·mol-1,属于化学吸附地范畴.     

快反应动力学的进展

20世纪后半叶,科学技术发展迅速。近代微电子技术、高速大型电子计算机以及激光技术的出现和发展把化学动力学推向了物理化学发展的前沿阵地。当前化学反应动力学的进展的主要特点是: 1.由宏观动力学向微观动力学发展。近100年来,从波登斯坦(Bodonstein)对气相反应动力学和门许特金(Menschutkin)对液相反应动力学的开创性研究到邢歇伍德(Hinshelwood)和谢苗诺夫(Semenov)对链反应动力学的研究,从麦克路易(McLewis)和特劳兹(Trautz)的双分子反应碰撞理论到艾林(Eyring)和珀兰尼(Polanyi)的过渡态理论以及RRKM的单分子反应理论,集累了大量极其丰富的内容,奠定了宏观动力学的基础。但是,从分子水平出发对化学动力学进行实验研究和理论计算还只有20余年的历史。以交叉分子     

H_2和CO_2在金属-有机架构(MOFs)材料中的吸附性质

使用巨正则系综蒙特·卡洛(GCMC)方法以及TEAM力场参数考察了H2和CO2分子在IRMOF-1和IRMOF-16两种晶体材料中的吸附性质,用统计涨落理论计算了客体分子的吸附热,并分析了柔性骨架和刚性骨架对客体分子吸附性质的影响.计算表明,柔性和刚性骨架对吸附量和吸附热影响可以忽略.客体分子的体积吸附量在IRMOF-1中更大,重量吸附量在IRMOF-16中更大.IRMOF-16的吸附热小于IRMOF-1.这些结论都与前人的实验及理论研究相吻合.     

页岩气超临界吸附研究进展

 超临界吸附是指在临界温度以上时气体在固体表面上发生的吸附,在地层温度条件下,甲烷在页岩中的吸附为超临界吸附。吸附气是页岩气的重要组成部分,研究页岩气的超临界吸附对于页岩气储量评价和开发方案编制等具有重要意义。本文综述了国内外在页岩气超临界吸附研究方面的进展,从页岩等温吸附实验方法、超临界吸附特征及模型建立3方面进行分析。结果表明：1）页岩的甲烷吸附量与煤相比小很多,为满足页岩吸附量测试的要求,对于容量法吸附仪,应配置更高精度的压力传感器;对于重量法吸附仪,应配置更高精度的磁悬浮天平;2）等温吸附实验测试的吸附量为过剩吸附量,过剩吸附量在达到一定压力后会下降,在评价页岩的吸附能力时,不能将过剩吸附量和绝对吸附量混淆,这样将严重低估地层条件下页岩的吸附能力;3）页岩气的吸附面临着理论与实践相矛盾和脱节的问题,页岩气超临界吸附的研究应从理论和实验两方面入手,深化对页岩气超临界吸附特征的认识,建立具有普遍适用性的页岩气超临界吸附理论。