煤吸附气体的固气作用机理(ⅱ)——煤吸附气体的物理过程与理论模型
吸附热力学-吸附及吸附过程
其他实验技术
热力学参数测量
通过测量吸附过程中的热力学参数，如吸附热、焓变、熵变等，来研究吸附过程的热力学性质。这些参数可以提 供关于吸附剂和吸附质之间相互作用的重要信息。
微观结构表征
利用现代分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等，对吸附剂 和吸附后的表面进行微观结构表征。这些技术可以揭示吸附剂和吸附质之间的相互作用机制以及吸附过程的本质 。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
基于经验公式描述多分子层吸附，适用于不均匀表面的吸附过程，但参数缺乏明确的物 理意义。
Freundlich-Temkin模型
引入线性关系描述吸附热与覆盖度之间的关系，改进了Freundlich模型的局限性。
Dubinin-Radushkevich模型
基于微孔填充理论，适用于描述微孔吸附剂的吸附行为，可计算吸附过程的平均自由能 变化。
煤对多元气体的吸附与解吸
煤对多元气体的吸附与解吸唐书恒1,韩德馨2(11中国地质大学,北京 100083;21中国矿业大学(北京校区),北京100083)摘 要:论述了用纯甲烷气体的等温吸附资料进行煤层气开发潜力的评价可能会产生错误的结论,利用多元气体的吸附-解吸资料,可以正确评价煤层气的开发潜力,预测产出气体的成分变化,为煤层气开发的经济评价提供依据。
关键词:多元气体;吸附-解吸;煤层气开发;经济评价中图分类号:71213 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2002)01-0058-03 Adsorption and desorption of multi element gas by coalT ANG Shu2heng1,H AN De2xin2(11China University o f G eosciences,Beijing 100083,China;21China University o f Mining and Technology,Beijing 100083,China)1问题的提出 中国煤田地质总局在进行全国煤层气资源评价时[1],根据煤层气参数井取得的实测含气量、储层压力、纯甲烷气体等温吸附曲线等资料,计算了部分煤层的含气饱和度和临界解吸压力。
并且发现,有些矿区的煤储层实测饱和度与临界解吸压力很低,临储比很小,导致气井采收率较低。
根据这些参数进行评价这些矿区都没有经济开发意义,但煤层气试验井的排采资料表明,气井的实际临界解吸压力要高于根据等温吸附曲线所计算的值。
如铁法DT-3井,液面降到85m处时就开始产气,上煤组深度为532m,实际临界解吸压力4147MPa,要比计算的临界解吸压力高得多。
寿阳HG-6井和屯留T L-003井也有类似情况。
作者认为,造成上述情况的主要原因是,所采用的等温吸附曲线,都是用纯甲烷气体测定的,而没有考虑煤层气中存在的其他气体成分。
本研究对晋城目标区施工的甲、乙2口煤层气勘探试验井的含气量测定资料和煤层气成分数据进行了分析。
《不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究》
《不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究》一、引言煤层气（简称CBM）是埋藏于煤层及其覆盖的岩层中的一种自然产生的混合气体。
而二氧化碳（CO2）作为一种重要的气体，在煤层气开发中具有显著的驱替作用。
其状态（固态、液态、气态）的不同对煤层气的驱替机制有着重要影响。
本文将探讨不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究，以深入理解其驱替过程及机制。
二、固态二氧化碳对煤层气的驱替固态二氧化碳即干冰，其在一定条件下能被煤层吸收，从而通过压力的增加对煤层气进行驱替。
实验显示，固态二氧化碳在低温环境下具有较高的驱替效率，因为其能够快速渗透到煤层中并产生较大的压力差，从而推动煤层气向生产井移动。
然而，其驱替过程也可能对煤层造成一定的损害，如裂隙的扩大等。
三、液态二氧化碳对煤层气的驱替液态二氧化碳的驱替机制与固态有所不同。
液态二氧化碳在注入煤层后，会迅速转化为气态并占据空间，同时产生较大的压力差，从而推动煤层气向生产井移动。
此外，液态二氧化碳的粘度较高，能够更好地渗透到微小裂隙中，从而提高驱替效率。
然而，过高的压力也可能导致煤层的破裂和损害。
四、气态二氧化碳对煤层气的驱替气态二氧化碳是煤层中常见的气体之一，其在煤层中的存在会对煤层气的赋存和运移产生影响。
通过增加气态二氧化碳的浓度，可以降低煤层气的相对浓度，从而促进煤层气的解吸和运移。
此外，气态二氧化碳的注入还可以通过改变煤层的物理性质（如孔隙度和渗透率）来影响煤层气的驱替过程。
五、不同状态二氧化碳的驱替效果比较从实验结果来看，不同状态的二氧化碳在煤层气驱替中各有优劣。
固态和液态二氧化碳在短期内具有较高的驱替效率，但可能对煤层造成一定的损害；而气态二氧化碳的驱替过程更为温和，且能够持续较长时间。
综合考虑，可以根据实际需求选择合适的二氧化碳状态进行驱替。
同时，还可以结合多种驱替方法，如组合使用固态和气态二氧化碳等，以提高驱替效果并减少对煤层的损害。
六、结论本文通过分析不同状态的二氧化碳（固态、液态、气态）对煤层气的驱替研究，得出以下结论：1. 不同状态的二氧化碳在煤层气驱替中具有不同的驱替机制和效果。
准二级动力学模型的吸附机理
准二级动力学模型的吸附机理引言：吸附是一种重要的物理和化学现象，广泛应用于工业生产和科学研究中。
准二级动力学模型是描述吸附过程的一种数学模型，可以更准确地预测吸附行为。
本文将围绕准二级动力学模型的吸附机理展开讨论，介绍其基本原理、应用和优势。
一、准二级动力学模型的基本原理准二级动力学模型是基于吸附过程中分子之间的相互作用力和表面反应速率的理论基础上建立起来的。
其基本假设是吸附过程可以分解为两个连续进行的反应步骤：吸附和解吸。
1. 吸附：在吸附过程中，气体或溶液中的分子与固体表面发生作用，从而被吸附到固体表面上。
这个过程可以通过Langmuir吸附等温式来描述。
Langmuir吸附等温式是准二级动力学模型的基础，它假设吸附位点相互独立，且吸附分子之间不发生相互作用。
2. 解吸：解吸是吸附过程的逆过程，即吸附分子从固体表面解离出来。
解吸速率常用指数函数来描述，符合准二级动力学模型的特点。
二、准二级动力学模型的应用准二级动力学模型在各种吸附过程的研究中得到了广泛应用。
以下是几个典型的应用领域：1. 环境污染控制：准二级动力学模型可以用于研究废水中有害物质的吸附行为，从而指导环境污染控制工程的设计和优化。
例如，可以使用准二级动力学模型来预测活性炭吸附废水中有机物的去除效果。
2. 吸附材料设计：准二级动力学模型可以用于评估吸附材料的性能，并指导吸附材料的设计和制备。
通过研究准二级动力学模型中的各个参数，可以优化吸附材料的吸附容量和吸附速率，提高吸附过程的效率。
3. 药物吸附研究：准二级动力学模型在药物吸附研究中也有广泛应用。
通过研究药物在吸附剂上的吸附行为，可以了解药物的释放速率和吸附容量，为药物的制备和控释提供理论依据。
三、准二级动力学模型的优势相比于其他吸附模型，准二级动力学模型具有以下几个优势：1. 更准确的预测：准二级动力学模型考虑了吸附和解吸两个过程，更贴近实际吸附行为。
因此，它能够更准确地预测吸附过程的动力学行为和吸附容量。
安全工程实验4.4煤的吸附常数测定
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一、实验目的
• 了解煤的吸附常数的测定原理及实验设备 • 掌握煤的吸附常数测定方法和数据处理手段
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二、实验原理
• 1、实验原理
煤体中大量的微孔表面具有表面能，当气体与内表面拭 接触时，分子的作用力使甲烷气体分子在表面上浓集，称为 吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分 子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少 ，为脱附过程，表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和 脱附速率相等，为吸附平衡。煤对甲烷的吸附为物理吸附。
GB/T211、GB/T212测定水分（Mad）、灰分（Ad，Aad）、挥发分（ Vdaf）和真密度TRD20等；
（3）将盛煤样的称量皿放入干燥箱，恒温到100℃，保持到1h取出，放 入干燥器内冷却；
（4）称煤样和称量皿总质量G1，将煤样装满吸附罐，再称剩余煤样和称 量皿质量G2，则吸附罐中的煤样质量G为：G=G1-G2。
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三、仪器设备
WY-98A型吸附常数测定仪
煤炭科学研究总院抚顺分院
1-电源开关；2-上盖；3-壳体；4-搅拌电机；5-温度传感器；6-加热器； 7-注水口；8-恒温槽；9-放水阀； 10-煤样罐
吸附常数测定仪外观及主机结构示意图
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三、仪器设备
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五、实验数据处理
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多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析
多元混合气体在煤表面的竞争吸附分析摘要：煤的吸附与煤的氧化风化、燃烧与自燃、矿井瓦斯含量等有直接关系，而在工业实践中气体分离和净化所处理的对象又都是混合物，多组分气体吸附平衡理论成为吸附领域内的一个重点研究课题。
针对我国煤矿自燃发严重以及与煤吸附多元混合气体相关实验缺乏的问题，本文从吸附数学模型、吸附影响因素对多元气体在煤表面的竞争吸附进行总结分析，找出当前我国煤吸附理论研究和技术应用中存在的问题和不足，对煤吸附研究的发展趋势和需要解决的问题作进一步的探讨。
关键词：煤；混合气体；吸附机理；吸附模型1煤对气体的吸附机理研究现状近年来对于混合气体吸附理论的研究兴趣在增长，其动机在于利用平衡理论和数学模型，基于单组分气体的等温吸附线获得的信息来预测给定温度和压力下混合气中每一组分的吸附量。
目前国内对这方面的研究较少，而且主要集中在液相吸附平衡。
国外研究人员对于临界温度以下的多组分气体吸附平衡理论已做了大量的工作，在假设吸附相为饱和液体的基础上，从不同的角度出发，提出了许多预测多组分吸附平衡的模型和方法。
Moffat [3]、Ruthven[4]和Yang[5] 在各自的专著中均对多组分吸附平衡理论作了简要的介绍。
Stevenson[6] 等使用干煤样进行了CH4-N2-CO2 的二元和三元混合气体的吸附测试。
Greaves[7] 等在研究了混合气的吸附解吸后，发现吸附和解吸过程中压力与吸附量的关系存在显著差异，并将这种行为描述为滞后效应。
唐书恒等[8] 研究认为煤中多元气体吸附时，各组分间相互影响为竞争吸附关系而且吸附一解吸应是一种动态平衡。
王继仁和邓存宝[9][10][11] 等人应用量子化学密度泛函理论对矿井采空区各种混合气体进行研究，，研究得出煤表面与各种气体发生吸附的亲和顺序为：O2>H2O>CO2>N2>CO>CH4 。
现在普遍认为多元气体吸附时，每种气体不是独立吸附的，之间存在着吸附位的竞争。
煤表面含s侧链基团对氧分子的物理吸附机理
煤表面含s侧链基团对氧分子的物理吸附机理煤作为人类可再生能源的重要来源，具有广泛的应用前景。
然而，在燃烧的过程中，煤中的有机物会释放大量的气态污染物，其中氧分子也是关键性污染物之一。
因此，研究煤表面含s侧链基团对氧分子吸附机理具有重要意义。
S侧链基团是指以s原子为中心，可以形成键的基团，如-SO3H，-COOH，-OH等。
研究表明，s侧链基团在煤分子上的分布很广泛，它们的外层带有负电荷，可以提供给氧分子更多的物理吸附点，从而影响到氧分子吸附过程。
研究人员发现，当s侧链基团的数量增加时，氧分子的吸附率也会提高。
实验结果表明，在煤样本中含有足够数量的s侧链基团时，氧分子的吸附有效率可以达到90%以上。
这表明，s侧链基团在煤表面上能够提供有效的物理吸附位点，有效地减少氧分子污染物的释放。
关于s侧链基团对氧分子吸附机理的进一步研究，除了研究s侧链基团与氧分子之间的物理吸附作用外，还可以研究s侧链基团与氧分子的化学反应机理。
例如，在s侧链基团与氧分子发生反应的过程中，可以形成新的化合物，比如硫酸盐，硝酸盐等。
这种化学反应可以更好地起到净化的作用，从而进一步抑制氧分子污染物的释放。
此外，研究s侧链基团对氧分子吸附机理还可以结合煤质组成特征以及煤分子结构研究，通过把不同结构的s侧链基团含量添加到煤样本中，进一步验证s侧链基团与氧分子的吸附机理及其对气溶胶减排的影响程度。
综上所述，研究煤表面含s侧链基团对氧分子的物理吸附机理具有重要意义。
研究人员发现，当煤样本中含有足够数量的s侧链基团时，氧分子的吸附率可以达到90%以上，有效地减少氧分子污染物的释放。
此外，可以研究s侧链基团与氧分子之间的化学反应机理，及其对气溶胶减排的影响程度，为煤炭污染控制提供新的策略。
煤吸附热力学
煤吸附热力学煤是一种天然的化石燃料，主要由有机物质组成。
在过去的几十年中，煤一直是我国主要的能源来源。
然而，随着环境保护意识的增强，利用煤的方式也在不断改进。
其中，利用煤进行气体吸附是一种常用的方法。
煤吸附性能的研究是煤科学领域的一个重要方向，其涉及煤的结构、组成以及能量等各方面。
本文将对煤吸附热力学进行探讨，以期为煤的气体吸附研究提供一些有价值的参考。
煤的基本结构煤是从有机物质经过多个化学反应形成的，其基本结构包括若干孔隙、若干层次的结构、基质以及其他成分。
这些结构都对煤的吸附性能产生重要影响。
例如，煤的孔隙是煤吸附的主要场所，而煤的层次结构则决定孔隙的大小、形态等特性。
煤的基质中包含许多有机物质，其中大部分是不吸附气体的，但存在着一定数量的活性煤基质，这些基质对气体吸附具有很大的影响。
煤吸附的热力学过程是以能量变化为基础的。
当气体与煤接触时，气体分子会进入煤材料的孔隙中，利用自由能进行吸附。
吸附过程的能量变化可表示为以下方程式：∆G=-RTlnK式中，∆G表示能量变化（单位：焦耳/mol），R为气体常数，T为温度（单位：开尔文），K为吸附常数。
可见，吸附常数是气体吸附过程中的一个重要参数，其大小与吸附热密切相关。
煤材料的孔隙大小、形态、表面化学性质等因素都对吸附常数产生影响。
另外，环境因素，如温度、压力等，也会影响气体吸附的热力学特性。
煤的吸附热力学特性主要包括吸附等温线、吸附热以及表面自由能等。
煤的吸附等温线是煤吸附气体与气体相对饱和度之间的曲线关系，其形状一般为等温式、吸附降曲线式或者吸附升曲线式。
这些曲线的形状反映了煤吸附的特性及孔隙结构的分布情况。
煤的吸附热是气体与煤接触吸附时放出或吸收的热量。
吸附热的大小是煤吸附能力的重要指标，其大小与吸附常数密切相关。
煤的表面自由能是煤表面与气体接触时所涉及的表面能量的变化。
表面自由能大小反映了煤表面的化学特性以及孔隙结构的形态、大小等特性。
煤的吸附热力学特性为煤的气体吸附研究提供了基础数据，并可为煤在其他领域的应用提供基本支撑。
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煤吸附气体的固气作用机理(ⅱ)——煤吸附气体的物理过程与理论模型
煤吸附气体是煤中贮存的大量有机气体，如烷烃、羰基和环烷。
煤吸附气体的
固气作用机理可以分为物理过程和理论模型。
从物理过程来看，当煤表面与气体接触时，煤表面中的气态物质会被定向渗透
到煤体内，这称为煤吸附气体。
由于渗透过程与煤表面的粘附力有关，待吸附的气体在煤表面的空隙处形成平衡状态，当气体对煤表面的粘附力足够大时，吸附气体就完全被煤表面纳入，而没有渗透出去。
另一方面，用理论模型来研究煤吸附气体的固气作用机理，主要是运用Langmuir-Henry吸附模型。
根据Langmuir-Henry吸附模型的定义，当气体靠近煤
表面时，气体的平衡吸附量和温度、压力密切相关，当这些条件变化时，气体的吸附量也会发生变化。
综上所述，煤吸附气体的固气作用机理主要包括物理机理和理论模型两个方面。
煤表面的粘附力决定了气体渗透的程度，而Langmuir-Henry吸附模型为我们提供
了一种准确分析吸附量变化的方法。