不同吸附模型对软硬煤的适用性研究

为准确评定软硬煤对瓦斯的吸附能力,基于吸附试验装置所测试的吸附量与吸附平衡压力之间的关系,采用Langmuir吸附模型、BET多分子层吸附模型、Freundlich方程、Langmuir-Freundlich吸附模型、Dubinin-Astakhov吸附模型、Toth吸附模型对不同变质程度的软硬煤的吸附曲线进行拟合分析,结果表明:同一吸附平衡压力,同一温度条件下,软煤的吸附量大于硬煤的吸附量;吸附模型对软煤的适用性普遍高于硬煤;无论对于软煤还是硬煤,Freundlich模型适用性均是最差的,Langmuir吸附模型适用性最好。     

煤中甲烷等温吸附模型的研究

利用SPSS软件对Langmuir,Freundlich,Langrnuir-Freundlich,Toth,扩展Langmuir,BET,D—R,D—A等8个模型以及3个曲线回归方程对晋城和潞安二煤CH4吸附实验数据进行拟合,并分别检验了实验数据的拟合程度．结果表明：这些模型和方程对煤吸附CH4实验数据都拟合较好,模型或方程的参数越多拟合程度越高;Langmuir模型对煤吸附CH4等温线拟合程度并不很高,D—A提供了最好的拟合;3参数BET模型中的超临界饱和蒸气压可用经验公式估算．     

大功率声波作用下煤层气吸附特性及其模型

利用声波的机械振动效应、热效应和空化效应,自行设计了大功率声波作用下甲烷吸附/解吸实验装置,实验研究了不同声强、不同频率的声波作用下不同煤样对甲烷的吸附特性。实验结果表明,不加声波与加声波条件下煤吸附甲烷的规律相同,而声波作用下煤对甲烷吸附的能力降低,且煤吸附甲烷量随声强的增大而降低;应用Langmuir方程、D-R方程、Freundlich方程、BET方程对实验数据进行拟合,得出:Langmuir模型和D-R模型能较好地反映煤吸附甲烷规律,且吸附模型参数a,K',Qm,Qn减小,且与声强J呈线性递减关系。在现有吸附模型的基础上,引入声强J参数,通过修正,建立了声波作用下煤对甲烷的吸附模型,并确定了模型参数的数值分析求解方法。     

不同水分条件下煤吸附甲烷模型的探讨

采用人为加湿煤样的方法,研究了Langmuir、BET、D-R及Freundlich等4个模型在不同水分条件下吸附甲烷的特性。结果表明:随着水分的增加,表征饱合吸附量的4个模型的特征参数值均减少;不同水分条件下,Langmuir模型拟合煤吸附甲烷等温线精度最高,D-R次之,BET模型最差;高压条件下,BET模型不适于描述不同水分含量煤样的等温吸附过程。     

储层温度下甲烷的吸附特征

通过对煤样处理,用低温氮气吸附法对其进行表征,采用自行研制的吸附装置,在不同温度（25,40,55 ℃）、不同压力(0~3.5 MPa)下进行甲烷吸附实验,以研究储层温度下甲烷在不同孔结构煤样上的吸附特征。采用Langmuir方程对数据拟合,得出孔结构的变化对甲烷吸附起着重要作用。处理后煤样的比表面积、孔容和微孔含量增加,导致煤样甲烷吸附量变大;随着吸附温度的升高,甲烷吸附量变小,压力越大这种变化趋势越明显;Langmuir饱和吸附量随温度的增大而减小。选用Polanyi吸附势理论拟合数据,结果表明：对于同一吸附体系,吸附特性曲线是惟一的,与吸附温度无关。处理后煤样的吸附势和吸附量增加,由此可见孔结构是吸附性能变化的重要影响因素。     

考虑多因素的页岩气吸附模型——以川东南五峰组—龙马溪组页岩为例

甲烷在页岩中的吸附同时受页岩本体物理性质和外部储存条件的综合影响,为了建立考虑多种因素影响的页岩气吸附模型,以川东南五峰组—龙马溪组页岩为例,开展了不同总有机碳含量(TOC含量)的页岩在多个不同温度、不同含水率下对甲烷的吸附实验,采用Langmuir吸附模型对吸附数据进行了拟合,分析了饱和吸附量及Langmuir压力分别与温度、TOC含量及含水率的定量关系,最终建立了考虑温度、压力、TOC含量及含水率综合影响的多因素页岩气吸附模型,并通过与实测吸附数据对比验证了该模型的准确性。结果表明:Langmuir模型能很好的拟合五峰组—龙马溪组页岩在不同特定条件下的吸附数据,拟合精度较高,决定系数R²介于0.9728~0.9982。饱和吸附量与TOC含量呈正线性相关,与温度及含水率呈线性负相关。Langmuir压力与TOC含量呈线性负相关,与温度及含水率呈线性正相关。30℃下TOC含量为4.17%的页岩干样吸附量比TOC含量为2.95%的页岩干样吸附量高约39%。当温度由30℃增至80℃时,TOC含量为4.17%的页岩干样其饱和吸附量降低约30.6%。对于TOC含量为3.66%的含水页岩,当含水率由0增至4.2%时,30℃和60℃下页岩气的饱和吸附量分别降低了23.1%和11.4%。基于Langmuir模型建立的考虑多因素的吸附模型能准确的计算不同TOC含量、不同温度及不同含水情况下的页岩气吸附量。经与2组实测吸附数据对比验证,整个实验压力范围内的相对误差均小于6%,平均误差分别为3.67%和2.48%。经采用其他文献中不同物性的页岩吸附数据验证,表明多因素吸附模型对不同页岩有很好的适用性。     

黔北牛蹄塘组页岩的高压吸附特征研究

为了研究黔北牛蹄塘组页岩的高压吸附特征,选取了黔北凤参1井牛蹄塘组黑色页岩为实验样品,进行高压等温吸附实验,并利用Langmuir方程和多次函数对实验数据进行拟合,分析试样对甲烷的吸附量和吸附速率与压力之间的关系。     

改性焦粉的制备及其对亚甲基蓝吸附研究

以焦粉为原料,50%硝酸为改性剂,借助SEM表征其结构,将其应用于亚甲基蓝印染废水处理,考察了改性焦粉对亚甲基蓝吸附平衡时间、吸附速率;测定了不同温度的Langmuir、Freundlich等温方程参数、平衡参数、热力学参数。结果表明:硝酸改性焦粉是硝酸刻蚀焦粉表面增加孔结构、增大表面积的过程;改性焦粉吸附亚甲基蓝平衡时间为200min;在不同温度下吸附与Langmuir、Freundlich等温方程线性相关性较好;热力学参数表明该吸附过程是熵增的自发放热过程。     

寺家庄矿无烟煤对CH4和CO2的吸附特性研究

对寺家庄矿15号煤层的煤样进行了纯CO2和纯CH4气体的等温吸附试验,并用Langmuir模型、BET模型和吸附势理论模型(D-R,D-A)对煤样的吸附数据进行了拟合,检验了各模型的拟合程度.结果表明:煤样对CO2的吸附能力大于对CH4的吸附能力.随着压力的增加,CH4吸附量的增加幅度大于CO2吸附量的增加幅度.煤样对CH4的吸附以多分子吸附为主,用BET模型拟合其吸附行为的误差最小;煤样对CO2的吸附机理比较复杂,不能简单归纳为单分子吸附或多分子吸附,用Langmuir模型拟合其吸附行为的误差最小.综合比较表明,用BET模型描述煤对CH4的吸附特性和用Langmuir模型描述煤对CO2的吸附过程,其结果较优.     

温度对煤吸附性能的影响

为了研究温度对煤体吸附甲烷性能的影响,采用WY-98B型吸附常数测定仪,选取了含气量较高矿井的3种煤样,进行了不同温度下吸附甲烷的等温线测试,并据此拟合出了温度与Langmuir吸附常数a的曲线方程.利用计算煤表面能的方法,推导出了温度与Langmuir吸附常数b的关系.实验及计算结果表明：随着吸附温度的升高,煤体吸附甲烷量变小,压力越大这种变化趋势越大;Langmuir常数a随温度的增大而减小,吸附量越大的煤样,其吸附常数a随温度变化的剧烈程度越大;Langmuir常数b与温度的关系依赖于吸附温度T、吸附平衡时的压强p_t以及煤自身物理性能所决定的常数k;在一定温度范围内,温度对吸附常数的影响可以用具体的函数关系式表示.     

CO_2 isothermal adsorption models of coal in the Haishiwan Coalfield

Since the capacity of CO2 adsorption of coal is a key factor in coal and CO2 outbursts,an experimental study was carried out on CO2 isothermal adsorption with high-pressure volumetry with dry coal samples from the No.2 coal seam in the Haishiwan Coalfield.Four different equations(Langmuir,BET,D-R and D-A) were used to fit the experimental data.We discuss adsorption mechanisms.The results show that the amount of CO2 adsorption increases rapidly under low relative pressure,i.e.,the ratio of equilibrium pressu...     

朗格缪尔方程改直方式对瓦斯吸附常数计算结果的影响

对朗格缪尔方程进行改直，是利用等温吸附平衡试验数据计算吸附平衡常数的常见做法。选取6组不同矿区的煤样瓦斯等温测试数据，分析了朗格缪尔方程不同改直方式对吸附常数回归计算结果的影响。研究表明:对于同一组瓦斯吸附平衡数据（p_i，x_i），采用不同方式对朗格缪尔方程改直，回归得到的吸附常数往往不一致，有时甚至差异很大，这种差异产生的主要原因是测试数据本身的误差所致；无论采用何种方式对朗格缪尔方程进行改直，回归过程均会产生计算误差，从回归运算次数分析、数据点分布和相对误差来看，改直表达式（2）计算准确度优于表达式（3），利用LINGO软件编写程序直接对朗格缪尔方程进行求解，吸附常数的计算准确度最高；利用表达式（2）、表达式（3）得到的吸附常数计算煤层瓦斯吸附量也会存在误差，其相对误差具有随瓦斯压力升高而减小的趋势，由表达式（2）产生误差小于表达式（3）。     

吸附等温式在重金属吸附性能研究中的应用

研究氨基淀粉（CAS）、二硫代氨基改性淀粉（DTCS）、壳聚糖（CTS）、二硫代氨基改性壳聚糖（DTC-CTS）4种吸附剂对铜、铅、锌3种重金属离子的吸附性能．应用吸附等温式考察4种吸附剂对重金属的吸附选择性。结果表明，对于4种吸附剂，Langmuir-Freundlich等温式的计算结果与试验结果可以较好地吻合．与单因素Langmuir等温式的计算结果联合．可以预计多组分体系的吸附选择性，从而在实际工艺中可以大大节省试验步骤。     

误差在吸附测试方法和数据处理中的影响及其纠正

根据公开煤层气"吸附实测量"数据,建立了兰氏计算量、实测回归计算量和兰氏回归计算量三个吸附计算量样本,比较了三个吸附计算量与吸附实测量的相对平均误差后得出:用兰氏等温吸附方程所产生的理论误差与用温度-压力-吸附方程所产生的理论误差是相等的,基于兰氏参数再继续进行的计算会产生误差传递,从而导致进一步放大实验结果误差。建议制定一个统一的样品测试前的平衡水预处理程序,测试7个以上的变温变压(起始压力≥1MPa)实测吸附量,并用温度-压力-吸附方程来处理数据可以最大限度地降低吸附实验结果误差。     

煤表面非均匀势阱吸附甲烷特性数值模拟

利用蒙特卡洛方法建立了煤与甲烷吸附动力学的数值模型,并对两种非均匀势阱煤样模型的吸附甲烷过程进行计算,分析其在不同温度与吸附压力下吸附甲烷特性以及吸附热的变化规律。研究表明:非均匀势阱煤样模型等温吸附过程与理想朗格缪尔曲线有明显不同,等压吸附过程可利用负指数规律精确描述。煤样模型势阱深度分布的非均匀特征对煤与甲烷吸附热,以及吸附量对于温度和压力的敏感性均有一定影响。通过对不同吸附压力下吸附速率参数b的拟合计算,推导出非均匀势阱等温吸附方程,物理实验验证表明该方程对真实煤样吸附解吸甲烷过程的描述比理想朗格缪尔方程更加精确。     

煤层甲烷等温吸附拟合模型

我国煤层气储量较为丰富,只有更好的了解等温吸附曲线,才能更好估计最大吸附量及采收率等。为了找到更为合适的拟合方程,对单层吸附理论的代表模型Langmuir方程和以微孔填充理论为基础的DR方程进行对比研究,并针对4种不同煤阶(Ro,max介于0.60%~3.18%)煤样吸附甲烷的数据进行了拟合。结果表明:对Langmuir方程中的VL,pL先计算后拟合,可以使两参数的物理意义更加准确,方程拟合更有意义;对DR方程中的V0进行计算,能够提高其他参数拟合的准确性;对DR方程中的p0,引用虚拟饱和蒸气压的概念,并对比5种计算方法,得出Amankwah法最为合适。通过对比Langmuir和DR方程发现,DR方程的拟合效果更好,与实际数据更接近。     

柱撑膨润土对染料酸性红B的吸附行为

在 [OH- ] /[Al3 ] =2 .4的反应条件下 ,利用Al3 与碱液反应制备出Keggin离子 ,并由此制备出了无机、无机 -有机柱撑膨润土 ;XRD -衍射数据表明 ,经柱撑后的膨润土层间距明显增大 ,达 1.9nm以上。研究了废水中染料酸性红B在 4种改性膨润土上的吸附行为 :经柱撑处理后的膨润土吸附能力明显大于钠基土 ,对酸性红B溶液有很高的脱色率和CODCr去除率 ,其吸附动力学行为遵循Bangham方程和Langmuir方程所述规律 ,平衡吸附量 qe 与平衡浓度Ce 间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程 ,吸附表现为放热的物理吸附和有机质的分配作用。     

四种黏土矿物对水体中氮、磷去除效果的研究

研究了沸石、高岭土、云母粉、蛭石四种黏土矿物时水体中氮磷的去除效果,结果表明:这四种黏土矿物对水体中氮磷都有较快的吸附速率,在2h内都达平衡状态.由Langmuir方程得出沸石对氨态氮的最大饱和吸附量最大为86.2mg/kg,对磷的吸附云母为最大达25.8 mg/kg.Freundlich模拟方程中n值都远小于2,且这两个方程都反映出这四种黏土矿物对氮的去除效果好于对磷的去除效果.在pH值为10时这四种黏土矿物对氮、磷的去除效果都较好.     

高压容量法测定吸附常数-低压点对甲烷吸附常数测定结果的影响

为了考察不同的低压点对a、b测值造成的影响,通过对不同矿区煤样进行高压容量法等温解吸实验,根据吸附量与压力和温度在高压状态下符合朗格缪尔方程,利用最小二乘法求出a、b值。综合分析认为,不同低压点设置的不同,造成a、b测值的不同。利用朗格缪尔方程,将实测相同的压力点分别代入得出吸附量,与实际在此压力下的吸附量比较得出:低压点为0.6～1.1 MPa时的a、b值推算出的吸附量与实测值误差相对较小;同样,相同吸附量推算压力具有相同结论。