煤层气储层含水率对煤层气渗流影响的试验研究

 以晋城煤业集团赵庄矿3#煤层无烟煤制备的成型煤样为研究对象,设计煤样含水率对甲烷渗流的影响试验方案,利用自行研制的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置”,较真实地模拟在煤层气开采中煤储层含水率的变化对煤层气渗流的影响规律。研究结果表明：恒定温度和有效应力、不同含水率条件下,随着煤样含水率的减小,甲烷有效渗透率增大。在本试验煤体含水率范围内,煤体含水率与甲烷有效渗透率关系可用线性函数表述。煤储层中的水通过占据煤储层渗流孔隙空间,使煤层气运移喉道减小,使其运移困难。根据对试验结果的分析,理论上论证可以把注水湿润煤体作为防治煤与瓦斯突出的措施之一。     

厨余垃圾生物炭的制备及其吸附水中氨氮的研究

以厨余垃圾为原材料,在不同温度、不同停留时间下将其制成生物炭,研究了生物炭对氨氮的吸附效果和影响因素.生物炭对氨氮的吸附不仅包括物理吸附,还存在复杂的化学吸附,使用Langmuir模型可以更好地拟合描述吸附等温线,其动力学过程可以采用伪二级动力学方程描述.     

块煤含水率对其吸附性影响的试验研究

 为研究地下水对煤吸附性影响,针对潞安屯留煤矿3#煤层,进行大块煤样在干燥及含水状态下的吸附特性研究,试验发现：(1) 采用定容吸附时,瓦斯压力随时间衰减具有对数关系,衰减系数随含水率增大而降低;(2) 瓦斯吸附量与吸附时间之间为幂指关系;(3) 煤的瓦斯吸附量与含水率之间具有线性关系,二者之间关系与粉煤的研究结果不同。     

粉末活性炭去除水中氯丁二烯的研究

试验研究了粉末活性炭对氯丁二烯的去除效果以及吸附时间、投加量和水质对粉末活性炭吸附性能的影响。结果表明,粉末活性炭对氯丁二烯的去除率在90%以上,吸附规律符合Langmuir吸附等温线和Freunlich吸附等温线;最佳吸附时间为120min;随着投炭量的增加,氯丁二烯的去除率提高,粉末活性炭的吸附容量降低;在不同水质条件下,粉末活性炭的吸附等温线不同,因此在应急处理中,首先应确定原水水质下的吸附等温线,然后计算出投炭量。     

地球物理场中煤层气渗流控制方程及其数值解

 为探索地球物理场中原地煤层气运移能力对煤层气储集和富集能力的影响,以地应力场、地温场中煤层气连续性方程、气体状态方程、吸附方程、渗流方程为基础,建立了应力、温度影响下的煤层气渗流控制方程。方程体现了地应力和地温对煤层气压力、含量、渗透率和孔隙率的影响,其中,应力和温度通过影响煤层气压力影响吸附量,通过影响煤层气压力和孔隙率影响游离量;温度还通过影响吸附常数b影响吸附量;不同的应力、温度组合条件下,渗透率的变化机制不同。通过Kaiser声发射原岩应力测试实验、不同温度下煤的甲烷等温吸附实验、不同温度及有效应力下煤体中甲烷渗流实验以及煤的孔隙率、工业分析等实验,研究应力、温度影响下的煤层气渗流特征。不同温度下煤的甲烷等温吸附实验表明,吸附常数a随温度变化不明显,b随温度升高而下降;不同温度、不同有效应力条件下煤的甲烷渗流实验表明,小有效应力条件下,煤体中甲烷渗透率随温度升高而升高;大有效应力条件下,渗透率随温度升高而下降。以实验数据和原始地质资料为基础,采用有限差分法,进行了地球物理场中原地煤层气渗流运移能力的一维、二维数值模拟。计算表明：研究区现今原地煤层气渗流运移导致的煤层气散失甚微,低渗煤层具有良好的储集和富集能力,但不利于后期开采,卸除地应力和升高温度是提高煤层气抽采率的有效途径。     

基于真空冷冻-热泵联合干制鱼片的解吸-吸附等温线及热力学特性

为探讨超声波辅助聚葡萄糖渗透预处理结合真空冷冻-热泵联合干燥罗非鱼片的品质及其后期贮藏稳定性,采用静态称重法测定真空冷冻-热泵联合干制罗非鱼片在25、35、45℃时及水分活度(a_w)为0.111 6～0.843 4时的解吸-吸附等温线,选取8种常见的数学模型对解吸-吸附等温线数据进行拟合,通过决定系数(R²)和均方误差(E_(MS))确定解吸-吸附等温线的最佳模型,再根据干制罗非鱼片在不同温度下的解吸-吸附等温线数据获取干制罗非鱼片的热力学性质。结果表明:干制罗非鱼片的水分解吸-吸附呈Ⅲ型等温线,Peleg模型是描述真空冷冻-热泵联合干制罗非鱼片解吸-吸附等温线的最佳模型,同时获得25、35、45℃条件下干制罗非鱼片的绝对安全含水率分别为16.30%、13.68%、13.64%,相对安全含水率分别为22.89%、19.21%、19.77%;干制罗非鱼片的净等量吸附热、等量解吸热、微分熵均随平衡含水率上升呈现指数递减,解吸与吸附过程均由焓驱动,且均属于非自发性。研究表明,不同贮藏温度和水分活度对干制罗非鱼片的解吸-吸附等温线及热力学性质有较大影响,该研究结果可为罗非鱼片的干燥工艺优化及贮藏条件的设置提供数据参考。     

煤中瓦斯包分布特征研究

利用红外热成像手段,对不同压力下煤吸附解吸甲烷过程中瓦斯包演化过程进行了观察,并评估其吸附特征与在煤中的分布规律。研究表明:煤中存在不同尺度与甲烷吸附能力的瓦斯包,吸附/解吸甲烷时,煤中瓦斯包比邻近区域具有更明显的升温/降温现象;吸附压力越大,煤样吸附平衡时间越短。通过图像处理的方法对不同吸附压力条件下的红外热像图中的瓦斯包区域进行提取,可有效计算其甲烷吸附特征。计算表明,随着吸附压力升高,煤体瓦斯包中甲烷集中程度降低。在微米尺度下,煤中瓦斯包分布具有分形特征,且分形维数均在1.95~2.00之间。随着吸附压力升高,瓦斯包中甲烷集中程度降低,不同尺度的瓦斯包均发生了连通演化。     

不同煤体结构煤的吸附性能及其控制机理

为研究不同煤体结构煤的吸附性能,采用不同粒径的煤样模拟了不同煤体结构煤,并对其进行了等温吸附实验,实验结果发现,粒径最小的60-80目煤样的吸附量最大,粒径最大的13-25mm煤样的吸附量最小,并且吸附量随着粒径的增大逐渐减小的规律非常明显。构造煤不同温度的吸附实验表明,构造煤的吸附量与温度呈负相关,温度越高,其吸附性能越弱;随着温度的升高,构造煤的吸附量受温度影响逐渐减小。采用低温液氮吸附实验分析了不同煤体结构煤的孔隙特征,从微观孔隙角度揭示了不同煤体结构煤的甲烷吸附性差异的控制机理。     

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。     

pH值对活性炭吸附喹诺酮类抗生素影响的研究

抗生素残留在水体中会影响人类健康和生态平衡,需要研究适合的去除方案。采用F-400活性炭吸附去除目前广泛使用的6种喹诺酮类抗生素,并用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行了拟合,结果发现Freundlich的拟合效果更好。通过酸性、中性、碱性三种p H值条件下的吸附试验,发现中性p H值条件下吸附量最大,酸性下次之,碱性下最小。分析推测出了不同p H值条件下活性炭对喹诺酮类吸附效果差别的机理。