气体吸附法研究活性炭表面分形维数

在77K下对几种活性炭进行氮气吸附，得到了孔结构参数，并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维。结果表明：在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数，变化趋势基本一致；分形维数与活性炭的BET比表面积和总孔容都没有直接的关系，而与特征吸附能和极微孔相对含量较为一致。     

用氮气吸附法研究二甲醚催化剂表面分形维数

在77K下对四种二甲醚催化剂进行N2吸附—脱附等温线测定,得到了催化剂的孔结构参数,研究了其孔径分布、比表面积、等温线形态变化,并利用等温吸附数据计算其分形维数。结果表明,四种催化剂分形维数在2～3之间,将催化剂颗粒机械成型得到的片剂都具有分形特性,但其分形维数与比表面积和孔容积没有直接联系。     

油页岩半焦与锯末混烧过程孔隙结构变化研究

利用氮等温吸附脱附法研究了燃烧过程对油页岩半焦和锯末混合物表面孔隙结构特性的影响,并应用分形维数来定量描述混合物表面形态的复杂程度。结果表明:混合物各个孔径范围内的孔体积较半焦明显减少,在失水段尤为明显,燃烧前期表面孔隙以中微孔为主,后期以中大孔和大孔为主;混合物的中微孔结构在挥发分燃烧阶段得到充分发展,比表面积在显著增大,对反应进程具有促进作用。通过FHH方程线性回归得到的分形维数反映出混合物内部孔隙的立体化程度比半焦更高,燃烧阶段化学反应及力学作用的交替影响,引起分形维数随温度而变化。     

煤焦气化过程中的分形特征

将分形理论的概念应用到煤焦气化研究中 .煤焦气化过程孔结构参数间的变化规律符合一定的分形关系 ,气化速率越大 ,分形维数也越大 ,但是分形理论并不适用于所有煤焦气化过程研究 ,只有那些孔容积绝大部分由中小孔构成的煤焦才符合分形规律 .     

气体有效扩散系数的分形模型

多孔介质中杂乱无序的孔分布结构特性显示了多孔介质具有孔分形结构。气体扩散在孔道中的分形模型是建立在分形理论和气体扩散特点的基础上。在考虑孔的大小分布、连通性分布和2种气体扩散机理的影响下,推导出了气体有效扩散系数和结构参数的关系。从参数分析中,可以得出有效扩散系数与孔的面积分形维数、孔隙率、联通数、气体自由扩散路径、孔最大最小直径比值成正比,与孔道迂曲度、迂曲分形维数成反比。通过实验数据与模型预测值对比验证了分形模型的正确性。     

大庆油页岩及其半焦孔结构研究

采用比表面积吸附仪测定大庆油页岩及其半焦的低温氮吸附等温线,结果表明油页岩及不同干馏终温下的半焦均属于II型吸附等温线,说明其具有较连续的完整的孔系统,孔径范围小至分子级孔,大至无上限孔（相对而言）。各干馏终温半焦的比表面积及孔径分布具有相似的特点,分布曲线起始部分有较大程度的上翘,在孔直径40～50h内出现一个小的峰值。试验条件下,随着干馏终温的增加,试样的比表面积和孔容积均有增大趋势。     

离心毛管压力曲线分形特征研究

根据分形理论,对某油田区块的离心毛管压力曲线进行分形研究及分形维数的计算结果表明,离心毛管压力曲线具有很好的整体分形特征,比较驱替毛管压力曲线和吸入毛管压力曲线的分维值,发现两者相差很小,具有很好的一致性,说明它们都能较好的描述该区块的孔隙特征;另外,对驱替毛管压力曲线进行分段线性回归后发现,分段分形线性回归相关性好于整体分形,但整体分形更能反映储层岩心的孔隙结构特征。计算的驱替毛管压力分维值和岩样的渗透率有较好的对数关系,和孔隙度具有一定的线性相关性。     

反应结构敏感性的分形分析

本文将分形理论引入气固相催化反应系统 ,利用反应维数DR 来表征反应结构敏感性的程度 ,同时测定Ni γ -Al2 O3催化剂对氢气的化学吸附维数和在此催化剂上发生的乙烯加氢反应的反应维数。试验结果表明 ,随着Ni晶粒尺寸的增大 ,其对氢的化学吸附维数由大于 2 0 0逐渐向 2 0 0靠近 ,乙烯加氢反应的反应维数为 2 0 0±0 0 5。说明了此反应的结构非敏感性 ,同时也就说明了用反应维数作为反应结构敏感性的量度的可行性     

热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响

用N2等温吸附(77 K)法考察了热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响.测量了淮南原煤、淮南快焦和淮南慢焦的BET比表面积,并由BJH模型计算得到了孔容积、平均孔径及孔径分布.结果表明,快速热解和慢速热解都可以使煤孔隙结构发达,加速孔的生成和发展,且热解温度越高,趋势越明显,但慢速热解对煤焦孔隙结构的影响更加显著.应用分形维数的概念,结合吸附/脱附曲线得到了煤焦的分形维数,结果表明快速热解和慢速热解都可以增加煤焦的分形维数.     

应用隔膜池及分形方法测算金黄杆菌在土壤中的有效扩散系数

细菌在土壤中的扩散过程在微生物修复中具有重要作用。本文针对地下水饱和土壤,提出了利用土壤膜隔膜池的扩散实验方法,建立了土壤膜池理论和分形理论测算细菌扩散系数的理论基础。通过KCl扩散实验标定了隔膜池常数 β_KCl＝1.45 cm^-2,对于大体积的细菌通过多孔土壤膜的有效扩散面积小于KCL的有效扩散面积,本文利用分形理论模型计算得到细菌扩散的膜池常数 β_bacteria=0.92 cm^-2。土壤的曲折因子根据分形模型计算得到, τ＝3.17。通过KCl和细菌的扩散实验,并利用分形理论模型,最终求得了细菌在土壤中的有效扩散系数为 D_bacteria,eff＝5.18×10-7 cm^2·s^-1。     

燃烧过程对页岩灰孔隙结构的影响

页岩灰为油页岩及其半焦的燃烧产物,可作为建筑原材料、化工填料和吸附剂等,具有一定的工程应用价值。采用氮气等温吸附/脱附法对油页岩燃烧生成的页岩灰的孔隙结构进行了测量,并对不同升温速率和不同终温所得到的页岩灰的孔隙结构进行了比较,结果表明：如果油页岩在快速升温条件下燃烧所放出的热量能够被周围环境吸收而使得油页岩颗粒温度始终低于其灰熔点温度,所得到的页岩灰的孔容积和孔比表面积较大,适宜工业应用。     

盐种类和浓度对蛋白质疏水性吸附过程有效孔扩散系数的影响

研究了牛血清白蛋白在配基密度不同的两种疏水性吸附剂Phenyl Sepharose FF low sub和Phenyl Sepharose FF high sub上的吸附平衡和孔内传质动力学,重点考察了盐种类和浓度的影响.结果表明,Na2SO4溶液中盐浓度的增加导致蛋白质吸附容量的增大和解离常数的降低比(NH4)2SO4溶液更显著.利用孔扩散模型得到的有效扩散系数随盐浓度及配基密度的增大而提高,表明表面扩散作用对孔内传质的贡献随吸附容量提高而增大.     

页岩气及其吸附与扩散的研究进展

随着当前能源消费的迅速增加,常规天然气资源短缺,很难满足日益增长的能源需求。页岩气作为一种非常规天然气,具有资源潜力大和低碳排放等优点,加之美国和加拿大成功实现商业化开采,因此页岩气资源勘探开发近年来备受世界瞩目。中国作为重要的页岩气开采国家,近几年发展势头良好,部分页岩气田也已经实现商业化生产。由于页岩的致密和低渗特性,导致页岩气的开采难度较大。页岩的孔隙结构和气体吸附扩散研究,对于气藏产能的评估及其高效开采有至关重要的作用。本文介绍了国内外页岩气勘探开发现状以及页岩的孔隙结构,综述了储层中页岩气吸附、扩散与渗流的研究进展,总结了分子模拟方法在页岩气研究中的应用,并对页岩气相关研究的前景进行了展望。     

分形多孔介质中气体的非稳态扩散

通过引入平均修正系数修正Fick第二扩散定律得到了描述分形多孔介质气体非稳态扩散的理论方程。基于“塞状流”扩散实验法建立了分形多孔介质非稳态扩散实验系统,对3个孔隙结构不同的分形多孔介质样品进行了非稳态扩散实验,通过实验对理论方程进行验证和修正。结果表明,Fick第二扩散定律不适用于分形多孔介质中气体非稳态扩散,分形多孔介质中气体非稳态扩散存在一定规律,且多孔介质孔隙结构不同其扩散规律不同。     

分形多孔介质的孔隙特性对气体扩散的影响

采用随机行走方法建立了分形多孔介质生成模型,生成的颗粒在形貌上与真实多孔颗粒接近,且能够反映其固有分形特征。在此模型基础上,根据经典分子动理论建立扩散控制方程,对气体在多孔介质中的扩散进行数值模拟。分析了比表面积、平均孔径、孔隙率等孔隙特性参数对扩散的影响,获得了分形多孔介质中气体扩散系数与平均孔径的函数关系。结果表明,扩散系数随平均孔径的增大以幂函数形式增大,相应的指数表征扩散系数对平均孔径的敏感度,其值随孔隙率的增大呈线性减小。     

基于气固流态化原理的油页岩干燥动力学

为了考察气固流化床干燥器能否使油页岩含水质量分数达到要求,以柳树河油页岩颗粒为原料,研究进口气体温度和颗粒直径对油页岩干燥性能的影响,采用薄层干燥模型,对油页岩干燥实验数据进行模拟,确定油页岩干燥方程和干燥速率方程,建立油页岩干燥速率特征常数和有效扩散系数之间的关联式。研究结果表明:薄层干燥模型中修正Page模型Ⅰ适合描述油页岩的干燥过程;油页岩在流化床内干燥过程主要发生在降速干燥阶段,进口气体温度越高,油页岩颗粒直径越小,所需干燥时间越短,进口气体温度为350℃时,使2.4 mm油页岩含水质量分数低于5%,所需干燥时间为2.5 min。     

Evaluation of the diffusion coefficient of rapeseed oil during solvent extraction with hexane

The diffusion coefficient of rapeseed oil was determined from data obtained during time-varied solvent extraction experiments. The experiments were carried out in a Gülbaran extractor-diffuser with hexane as the solvent. A relationship was found between the slope of the diffusion line and the shape and size of the rapeseed particles. This relation can be used to calculate the diffusion coefficient. A diffusion coefficient of 3.4×10⁻⁸ cm²/s was determined from the experimental data.