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以沁水盆地等煤样品煤孔隙分析和等温吸附试验研究为基础,通过煤吸附气体动力学过程和吸附理论模型分析,从物理化学层面对煤吸附气体的固气作用机理进行了深入探讨。认为：煤吸附气体动力学过程包括渗流阶段、表面扩散阶段、体扩散阶段和吸着阶段;煤—煤层气吸附体系的吸附力和吸附能决定了不同煤级煤对不同气体吸附量的大小;扩散对煤吸附气体的动力学过程有重要控制作用;煤—甲烷吸附体系应存在多元化的吸附模型,当压力8~10 MPa以上时,Langmuir单分子层吸附模型的适应性受到限制,凝聚—吸附孔隙发育和气体凝聚是制约Langmuir单分子层吸附模型的主要原因。     

煤中超临界甲烷等温吸附模型研究

为了从数学模型上深入了解煤层气在煤中吸附的物理机理,利用参数具有物理意义的吸附模型,如Langmuir、Freundlich、Toth、Langmuir-Freundlich、扩展的Langmuir、BET、D-R、D-A模型,分别对3个不同煤级样品的空气干燥基和干燥无灰基甲烷等温吸附数据进行拟合,对BET模型、D-R模型、D-A模型中涉及的p0,采用虚拟饱和蒸气压的概念,用3种方法计算。通过对模型参数拟合值的分析,比较了空气干燥基和干燥无灰基煤的吸附特征,对微观吸附机理进行了解释。比较了各模型对单煤级和3个煤级作为整体的拟合效果,认为B-BET-1模型、B-BET-2模型对于3个煤级样品均没有物理意义,D-R-3模型和D-A-3模型不能用于描述长焰煤的吸附特性,T-BET-3模型异常高的最大吸附量所反映的吸附机理尚待研究。综合分析,认为T、L-F、E-L、B-BET-3、TBET-1和T-BET-2模型用于描述煤中甲烷超临界吸附较为理想。     

页岩中超临界甲烷等温吸附模型研究

针对甲烷在页岩储层中呈超临界状态吸附的特点,开展了页岩中超临界甲烷等温吸附模型的研究.引入过剩吸附量,对常规吸附模型(Langmuir,Freundlich,Expand-Langmuir,Langmuir-Freundlich,Toth,D-R和D-A等吸附模型)进行了修正,将常规吸附模型扩展为超临界吸附模型,利用相对误差评价各吸附模型修正前后对页岩中超临界甲烷等温吸附的拟合效果.通过分析模型拟合参数的物理意义,探讨了页岩的吸附特征及吸附机理.各吸附模型的拟合参数所反映的吸附机理存在一定的差异,其中多分子层BET模型(B-BET和T-BET)和Expand-Langmuir模型对部分页岩的拟合参数失去其物理意义,不适合用于页岩中超临界甲烷吸附特征研究,而Langmuir模型和D-A模型拟合的参数能反映页岩的吸附特征.对比页岩中超临界甲烷等温吸附拟合效果,各吸附模型修正后的拟合效果好于修正前,且Freundlich修正模型的拟合效果最差,Toth修正模型和D-R修正模型的拟合效果好于Langmuir修正模型,但总体上拟合效果不好,Langmuir-Freundlich修正模型和D-A修正模型的拟合效果较好.研究结果表明,D-A修正模型的拟合参数能更好地反映页岩中超临界甲烷的吸附特征,是描述页岩中超临界甲烷吸附特征比较理想的模型.      

煤中水分对煤吸附甲烷影响机理的理论研究

采用量子化学MP2计算方法，对所建煤表面模型和水、甲烷分子相互作用的不同构型进行了计算，得到了煤与水、甲烷分子最稳定的构型，指出水在煤表面的吸附势阱远大于甲烷，比甲烷更容易吸附于煤表面，据此从微观角度解释了水对甲烷吸附量影响的机理，并通过不同煤样的等温吸附实验，证明了理论计算及推断的正确性。     

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不同煤级的煤有着不同的吸附特征 ,对此已取得了共识 ,但采用不同的样品和实验方法会得到不同的结论。虽然各专家对不同煤级煤吸附性能的认识不同 ,但却都同意煤吸附甲烷属于物理吸附这一观点 ,并用Langmuir方程描述压力和吸附量的关系。目前不少学者仍采用Langmuir参数来判断煤的吸附性能 ,但是这种方法存在着一定的缺陷 ,而本文探讨的由不同温度下的吸附实验计算出的吸附热 ,则有助于从热力学角度理解煤表面和甲烷分子的作用关系。1.实验方法(1)平衡水分含量测试为了客观反映煤的吸附性能 ,等温吸附实验应尽量模拟煤的储层条件 ,包括储层…     

考虑过剩吸附量修正的页岩气超临界吸附模型

页岩储层的温度、压力高于气体的临界温度和临界压力,气体在页岩上的吸附属于超临界吸附。针对常规吸附模型(R-L、LRC、E-L、E-F)计算得到的绝对吸附量,不能更精确的表征等温吸附实验得到的过剩吸附量问题,引入过剩吸附量对常规多组分吸附模型进行修正。采用非线性拟合的方法得到拟合参数,利用相对误差分析常规吸附模型和超临界吸附模型的拟合效果,研究超临界吸附模型描述页岩气吸附规律的适用性。研究结果表明:各个修正后的吸附模型拟合效果均优于修正前。修正的R-L吸附模型和修正的E-L吸附模型能较好用于描述两组分的超临界吸附特征;修正的E-L吸附模型可以更好地描述页岩气的超临界吸附特征。此次研究为准确、快速预测页岩气藏超临界吸附特征提供了重要的参考。     

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文章通过对长焰煤、气煤、焦煤和无烟煤分别吸附CH₄、N₂和CO₂单组分气体的研究,探讨了不同煤级煤吸附3种单组分气体的特征以及相互间的差异性,发现CO₂/CH₄和CH₄/N₂值随煤级和平衡压力的变化而变化,并非简单的2倍关系。之后评价了几种常用吸附模型模拟煤吸附不同气体的效果,所选模型包括Langmuir方程、BET方程、D—A方程和D—R方程,优选出了更适合于描述煤吸附气体行为的吸附模型。研究结果表明,n=1时的D—A方程更适合于描述煤吸附CH4行为,Frendulich方程和Henry方程则适合于描述低煤级煤吸附N₂行为,而所选用的模型都不能合理解释无烟煤吸附CO₂的等温线在高压时出现的上翘现象。研究成果在煤层气的资源评价、产能预测、注气提高煤层气采收率技术以及CO₂在煤层中的封存技术等领域具有一定的科学意义。     

页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

不同煤阶煤层气吸附、解吸特征差异对比

研究煤层气吸附、解吸特征差异，是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。高、低煤阶煤层气藏吸附、解吸特征受煤储层物性差异的控制，呈现出显著差别，目前这方面的研究还基本上处于空白。利用煤层气成藏物理模拟及热变模拟实验等手段，研究了高、低煤阶煤层气吸附、解吸特征的根本性差异，并深入剖析了该差异的形成机制。结果显示：高煤阶煤层气藏吸附平衡时间长且较分散，初期相对解吸百分率与相对解吸速率低；低煤阶煤层气藏吸附平衡时间短而集中，初期相对解吸百分率与相对解吸速率高；其化学分子结构、物理结构及显微组分的差异是导致该差异的主要原因。因此，高煤阶煤层气藏解吸效率较低，开发难度较大，低煤阶煤层气藏开发较容易。同时，构造热事件对高煤阶煤储层的改造作用很显著，有助于高煤阶煤层气藏的开发生产。     

氨基改性吸附剂在低CO2分压下吸附CO2的热力学研究

为了减少温室效应,应采取有效措施减少温室气体CO2的排放。氨基改性吸附剂是捕获烟道气中CO2的重要吸附材料。建立了描述氨基改性MCM-41吸附剂在低CO2压力下吸附等温线的平衡模型,并计算了吸附热力学参数。该模型基于Dual-site Langmuir模型,同时假设CO2吸附具有两种独立的吸附机理,分别是氨基基团的化学吸附和吸附剂表面的物理吸附,提出了一种基于未改性介孔材料吸附容量和比表面积计算改性材料的物理吸附量方法。结果表明,该模型能较好地拟合吸附等温线,计算得到的物理化学吸附热分别为-25.4kJ/mol和-41.9kJ/mol,总吸附热为-67.3kJ/mol,与实验数据一致,且氨基改性MCM-41-TEPA饱和吸附容量可达到7.79mmol/g。     

CHARACTERIZATION AND STABILITY PROPERTIES OF POLAR EXTRACTS DERIVED FROM A RECENT SHALE LIQUID

ABSTRACT

A shale fuel of marginal stability has been used as a source of nitrogen-rich polar extracts. Polar compounds were isolated by mild acid extraction followed by silica gel adsorption and were identified by GC/HS. Alkyl substituted pyridines were the prevalent class of compounds present in most extracts. The effects of adding these shale derived fractions as dopants to a stable shale diesel fuel (0-11) were examined in terms of sediment formation and peroxide number under accelerated storage stability test conditions. The activities of the extracts in inducing fuel instability were correlated with their composition.     

四氯乙烷的吸附热力学和动力学研究

通过静态吸附实验,研究了四氯乙烷在吸附剂M上的吸附热力学和动力学特性。研究结果表明：四氯乙烷在吸附剂M上的吸附等温线属于典型的L型吸附曲线,吸附剂M对四氯乙烷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,吸附可以自发进行,吸附过程为放热过程,属于物理吸附;吸附剂M对四氯乙烷的吸附动力学可用拟二级动力学方程描述,随温度升高,初始吸附速率以及吸附速率常数均呈现增大趋势。     

部分水解聚丙烯酰胺在多孔介质中的动态吸附规律研究

研究了胶乳型部分水解聚丙烯酰胺在人造岩心中的动态吸附规律。考察了含盐量、聚合物浓度、岩心渗透率对吸附的影响,提出了饱和吸附滞留量的概念和不可入孔隙体积的近似计算方法,对试验结果进行了多方面的讨论。     

聚丙烯酰胺在溶液中的尺寸对其在膨润土上吸附量的影响

研究了不同pH值下HPAM在膨润土上的吸附,发现不同pH值下HPAM在膨润土上的吸附量与其在溶液中的分子线团尺寸有关,HPAM在溶液中的分子线团尺寸愈大,其在膨润土上的吸附量愈小。     

Natural clay and commercial activated charcoal: Properties and application for the removal of copper from cachaça

The influence of contact time and the amount of adsorbent on the removal of copper from distilled cachaça was evaluated. The adsorption of copper was favored by a 1:50 ratio of mass of adsorbent (g) to volume of sugar cane spirits (mL). An equilibration time of 120 min for clay and 360 min for activated charcoal resulted in the removal of 68.7% and 98.3% of the copper, respectivamente. The isotherms were studied in the range of copper concentrations of 0 to 2000 mg L⁻¹. The amount of copper adsorbed per unit weight of clay was 10.8 mg g⁻¹, and for charcoal, it was 5.9 mg g⁻¹. The isotherm results were tested in the Langmuir and Freundlich models and were found to adapt better to the Freundlich model. The removal of copper by clay and activated charcoal could be explained by a pseudo-second-order kinetic model. Given the organic and inorganic complexity of cachaça, the influence of this process on the flavor of the beverage was also evaluated. To this end, the analyses of aldehydes, higher alcohols, furfural, esters and volatile acidity were performed according to the methods established by the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply. The results showed that the samples treated with clay adsorbed 3.6, 8.7, 9.4, 2.2 and 3.9% of the aldehydes, higher alcohols, furfural, esters, and volatile acidity, respectively. For the samples treated with activated charcoal, the results were 6.5, 15.3, 95.31, 2.0 and 34.0% for the aldehydes, higher alcohols, furfural, esters, and volatile acidity, respectively.     

聚丙烯酰胺在油层岩石中的吸附及数值拟合研究

本文研究了１１３５型聚丙烯酰胺在大庆油田解集砂岩、岩心的吸附性质。并应用化学驱数值模型对实测参数进行拟合研究，获得吸附参数ａ＿（ｉ１）、和ａ（ｉ２）、ｂ结果表明，这三个参数对聚合物浓度及含盐量有明显的依赖关系。并为聚合物数值模拟研究和油田现场实验提供了重要的依据。