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高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究 被引量：2
1
作者 申晓静 岳基伟 +3 位作者 梁跃辉 王辰 徐金林 韩奇峻 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-184,共9页
深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对... 深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。 展开更多
关键词 高温高压 煤体吸附瓦斯 吸附特性 绝对吸附量 过剩吸附 等量吸附热
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水体重金属离子吸附材料的研究进展 被引量：1
2
作者 张开兴 贾志文 +5 位作者 秦永剑 张莲鹏 柴希娟 解林坤 杜官本 徐开蒙 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期255-262,共8页
重金属污染对水生态环境造成了严重影响并对人类健康产生巨大伤害。吸附法因其环保、便捷、低成本等优势备受关注。综述了近年来水体重金属离子污染物吸附材料的研究进展,主要围绕碳基吸附材料(活性炭、纳米管、石墨烯)、合成/天然聚合... 重金属污染对水生态环境造成了严重影响并对人类健康产生巨大伤害。吸附法因其环保、便捷、低成本等优势备受关注。综述了近年来水体重金属离子污染物吸附材料的研究进展,主要围绕碳基吸附材料(活性炭、纳米管、石墨烯)、合成/天然聚合物(纤维素、壳聚糖、海藻酸盐)及其与无机物的复合吸附材料以及金属有机骨架(MOFs)吸附材料等的种类及特征、吸附原理、吸附效果以及改性方法等方面,以期为水体重金属污染的低成本和高效治理提供理论依据。 展开更多
关键词 重金属离子 吸附法 碳基吸附材料 聚合物基吸附材料 金属有机骨架吸附材料
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水分对CH_(4)和CO_(2)在煤中竞争吸附特性影响研究 被引量：1
3
作者 陈立伟 边乐 +2 位作者 王东杰 郑浩阁 赵占川 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期243-254,共12页
为研究水分对CH_(4)和CO_(2)及混合气体在煤中竞争吸附的影响,通过自主研发的含瓦斯煤多元气体竞争吸附试验系统进行不同含水率煤对CH_(4)和CO_(2)单组分吸附研究,试验结果表明:水分并没有改变CH_(4)和CO_(2)等温吸附曲线的基本规律,在... 为研究水分对CH_(4)和CO_(2)及混合气体在煤中竞争吸附的影响,通过自主研发的含瓦斯煤多元气体竞争吸附试验系统进行不同含水率煤对CH_(4)和CO_(2)单组分吸附研究,试验结果表明:水分并没有改变CH_(4)和CO_(2)等温吸附曲线的基本规律,在相同条件下,水分也未影响煤对单组分气体吸附能力的排序,始终是煤对CO_(2)的吸附能力大于对CH_(4)的吸附能力。相同条件下,水分对CH_(4)的抑制率大于CO_(2)吸附量抑制率,说明水分对煤吸附弱吸附性气体的抑制程度更大。在进行水对混合气体的竞争吸附影响研究试验,发现:当注入煤体的气体比例保持不变时,在同一吸附平衡压力下,混合气体的吸附总量随着水分含量的升高而降低,并且吸附平衡后的CH_(4)吸附量和CO_(2)吸附量都随着煤体中水分含量的增大而减小;而当含水率不变时,同一注气比例下的气体吸附平衡压力越大,吸附平衡后的CH_(4)吸附量和CO_(2)吸附量越大。游离相中的CO_(2)的体积分数始终低于气源,而CH_(4)体积分数始终高于气源。不同条件下CO_(2)/CH_(4)选择系数的数值均大于1,范围处在4.8~5.4,煤对CO_(2)的吸附亲和能力大于CH_(4)。相同组分混合气体吸附条件下,CO_(2)/CH_(4)选择系数均随着试验煤样含水率变大而降低。该研究进一步完善影响煤对气体吸附的因素的理论分析,以及为工程实践为井下注气促抽瓦斯技术提供理论依据。 展开更多
关键词 煤层气 水分 竞争吸附 吸附选择性 煤吸附气体
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新疆难解吸煤可溶有机质对瓦斯吸附解吸特征的影响研究
4
作者 梁运培 吕学伟 +1 位作者 罗永江 朱家锌 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第1期43-50,共8页
新疆焦煤公司煤层瓦斯难解吸,导致抽采难度增大。而煤中可溶有机质对瓦斯的吸附解吸有重要影响。为了研究其影响,使用四氢呋喃对煤中的可溶有机质进行抽提,采用低温氮吸附测试抽提前后煤的孔隙结构,利用煤岩高压瓦斯吸附装置进行抽提前... 新疆焦煤公司煤层瓦斯难解吸,导致抽采难度增大。而煤中可溶有机质对瓦斯的吸附解吸有重要影响。为了研究其影响,使用四氢呋喃对煤中的可溶有机质进行抽提,采用低温氮吸附测试抽提前后煤的孔隙结构,利用煤岩高压瓦斯吸附装置进行抽提前后煤样的吸附解吸实验。研究结果表明:经过四氢呋喃抽提后,发现所有煤样的平均孔径、孔体积和比表面积均有不同程度的增大,认为煤中的可溶有机质被溶解,形成了新的微孔,同时原孔隙被扩大;4^(#)煤、5^(#)煤和6^(#)煤的吸附常数a分别减小了2.73%、16.09%、14.57%,4^(#)煤和5^(#)煤吸附常数b分别增大了12.18%、2.58%,6^(#)煤的吸附常数b减小了8.59%,煤的吸附能力降低,解吸速度增大,可溶有机质促进了煤对瓦斯的吸附。 展开更多
关键词 煤 可溶有机质 孔隙结构 极限瓦斯吸附量 吸附速度 解吸速度 吸附抑制率
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基于Langmuir等温吸附的吸附动力学方程
5
作者 程惠亭 刘恩周 郝文斌 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期29-32,共4页
把吸附剂对溶质的吸附看作是吸附剂和溶质之间的化学反应,参照反应动力学方程提出了相应的吸附动力学方程。基于Langmuir等温吸附定义了吸附剂动力学浓度,并导出了它和固液比、Langmuir等温吸附方程参数的关系。吸附动力学微分方程为(1... 把吸附剂对溶质的吸附看作是吸附剂和溶质之间的化学反应,参照反应动力学方程提出了相应的吸附动力学方程。基于Langmuir等温吸附定义了吸附剂动力学浓度,并导出了它和固液比、Langmuir等温吸附方程参数的关系。吸附动力学微分方程为(1+a)级,对应于吸附剂动力学质量浓度是1级,对应于溶质质量浓度为a级。通过对动力学微分方程求解,分别得到了a=1和a=2时的动力学方程的解析表达式。在a=2时,用提出的动力学方程对文献的吸附数据进行了回归计算,结果表明该动力学模型和实验数据吻合良好,回归的相关系数R^(2)>0.97。 展开更多
关键词 吸附 等温吸附 Langmuir等温吸附 吸附动力学
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内蒙古铁北煤矿褐煤的CO_(2)/CH_(4)/N_(2)竞争吸附微观特性研究
6
作者 贾进章 肖聆伊 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期10-23,共14页
为研究煤对CO_(2),CH_(4)和N_(2)混合气体的竞争吸附特性及微观机理,以内蒙古铁北煤矿褐煤为研究对象,基于元素分析、固体^(13)C核磁共振光谱(^(13)C NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析和X射线衍射(XRD)分... 为研究煤对CO_(2),CH_(4)和N_(2)混合气体的竞争吸附特性及微观机理,以内蒙古铁北煤矿褐煤为研究对象,基于元素分析、固体^(13)C核磁共振光谱(^(13)C NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析、X射线光电子能谱(XPS)分析和X射线衍射(XRD)分析等实验分析结果构建了铁北煤矿褐煤大分子结构模型,并进行了CO_(2),CH_(4)和N_(2)在铁北煤矿褐煤分子结构模型中吸附行为的分子模拟以及不同体积比CO_(2)/CH_(4)和CH_(4)/N_(2)二元组分混合气体竞争吸附行为的分子模拟。结果表明:铁北煤矿褐煤的芳碳率为51.98%,芳香结构主要以苯和萘为主,氧元素存在于酚、醚、羰基和羧基中,含氮结构主要以吡咯和吡啶的形式存在,硫元素主要存在于噻吩硫中,芳烃取代方式主要为三取代形式,芳香桥碳与周碳的数量比X_(BP)为0.14。铁北煤矿褐煤大分子结构模型的分子式为C_(190)H_(200)O_(57)N_(2)。单组分气体CO_(2)/CH_(4)/N_(2)的吸附量和等量吸附热均随温度的升高而减小,温度升高对CO_(2)吸附量和等量吸附热的影响最大,对CH_(4)吸附量和等量吸附热的影响次之,对N_(2)吸附量和等量吸附热的影响最小。在CO_(2)/CH_(4)和CH_(4)/N_(2)混合气体中,单组分气体的分压越大,该气体吸附量越大。CH_(4)与CO_(2)的等量吸附热差值大于CH_(4)与N_(2)的等量吸附热差值。 展开更多
关键词 煤分子模型 竞争吸附 吸附热 分子模拟 吸附量
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功能吸附剂吸附去除水中汞离子的研究进展
7
作者 高佳斌 秦鹏 郝润龙 《工业用水与废水》 CAS 2024年第3期7-11,17,共6页
废水中的Hg(Ⅱ)会对自然环境和人类身体健康造成严重危害,目前已有多项技术被用于去除水中的Hg(Ⅱ),其中吸附法因节能高效而受到广泛关注,吸附法的关键在于吸附剂的选取,总结了目前已有的Hg(Ⅱ)吸附剂的不同类型,介绍了不同类型吸附剂对... 废水中的Hg(Ⅱ)会对自然环境和人类身体健康造成严重危害,目前已有多项技术被用于去除水中的Hg(Ⅱ),其中吸附法因节能高效而受到广泛关注,吸附法的关键在于吸附剂的选取,总结了目前已有的Hg(Ⅱ)吸附剂的不同类型,介绍了不同类型吸附剂对Hg(Ⅱ)的吸附容量和吸附机理,对比分析了不同吸附剂的优缺点,指出了Hg(Ⅱ)吸附剂在废水处理中面临的挑战,并对后续研究方向进行了展望,以期拥有更加广阔的工业应用前景。 展开更多
关键词 Hg(Ⅱ) 吸附去除 传统吸附剂 新型吸附剂 吸附容量 机理 工业应用
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物理化学综合实验设计:氧化石墨烯对盐酸四环素的吸附
8
作者 刘静 辛雯雯 朱艳艳 《广东化工》 CAS 2024年第17期192-194,共3页
本文通过借鉴CDIO工程教育理念,从四个方面对实验进行了改革,使简单的验证性实验转变为综合性实验。首先,构思(Conceive)具有专业特色的实验体系。以氧化石墨烯对盐酸四环素的吸附代替活性炭在醋酸中的吸附,增强实验内容的专业性及社会... 本文通过借鉴CDIO工程教育理念,从四个方面对实验进行了改革,使简单的验证性实验转变为综合性实验。首先,构思(Conceive)具有专业特色的实验体系。以氧化石墨烯对盐酸四环素的吸附代替活性炭在醋酸中的吸附,增强实验内容的专业性及社会意义;其次,设计(Design)综合实验方案。提高实验的可操作性和实验结果的稳定性;再次,实现(Implement)学生自主可控的实验过程。提高学生的实验主动性和科学思维的养成;最后,实施(Operate)科学合理的实验过程。在注重实验操作的同时,引导学生运用相关理论知识解决实验问题,使理论与实验有机结合,从而提高实验课的教学效果。 展开更多
关键词 吸附 氧化石墨烯(GO) 盐酸四环素(TC) 吸附动力学 等温吸附模型
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一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究 被引量：1
9
作者 李旭锐 谭伟 +4 位作者 梁晓亮 贺依琳 王珩 陈永林 何宏平 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期77-86,共10页
离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀... 离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀;EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生物吸附剂应用于稀土元素提取及回收。 展开更多
关键词 离子吸附型稀土矿 微生物吸附 稀土分异 吸附机制
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钚吸附行为研究进展
10
作者 张烨 李想 王文涛 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期37-45,I0005,共10页
Pu是一种非常关键的放射性元素,其分离纯化是乏燃料后处理中的核心技术,同时,研究Pu的分离也对环境保护和放射性污染修复具有重要的意义。目前分离纯化Pu的主要方法有沉淀法、萃取法、吸附法等,其中吸附法是分离纯化Pu的重要方法之一。... Pu是一种非常关键的放射性元素,其分离纯化是乏燃料后处理中的核心技术,同时,研究Pu的分离也对环境保护和放射性污染修复具有重要的意义。目前分离纯化Pu的主要方法有沉淀法、萃取法、吸附法等,其中吸附法是分离纯化Pu的重要方法之一。吸附法具有操作简单,吸附速率快等优点,同时吸附材料具有较大的吸附容量、价格低廉等优点。本文根据吸附材料性质的不同,主要从天然矿物、聚合物树脂、无机氧化物、碳材料以及纳米材料等五个方面介绍了国内外对Pu吸附行为的研究进展,总结了不同吸附材料对Pu的吸附能力及其影响因素,讨论了相关吸附机理,对不同材料的优缺点进行了分析;最后,就Pu吸附分离研究和应用存在的问题和未来发展方向进行了分析和展望,以期对包括Pu在内的放射性元素吸附分离研究和应用提供参考。 展开更多
关键词 PU 吸附 吸附机理 吸附分离 吸附材料
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氧化叔胺树脂制备及对水中刚果红的吸附性能研究 被引量：1
11
作者 韩金宏 张丹丹 +5 位作者 刘敏 刘绍刚 董慧峪 谭学才 蒋才芳 刁开盛 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期221-228,233,共9页
以丙烯酸二甲氨基乙酯为单体、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂,通过悬浮聚合法制备出叔胺树脂(TAR),然后经H_(2)O_(2)改性得到氧化叔胺型树脂(TAOR)。采用场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附-脱附曲线和热... 以丙烯酸二甲氨基乙酯为单体、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯为交联剂,通过悬浮聚合法制备出叔胺树脂(TAR),然后经H_(2)O_(2)改性得到氧化叔胺型树脂(TAOR)。采用场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸附-脱附曲线和热重(TG)等技术手段对其结构进行了表征。以刚果红(CR)为模型对象污染物,并通过正交试验对TAOR最佳合成工艺进行了优化研究,同时,研究了TAOR投加量、溶液pH、离子强度和共存组分等因素对水中CR吸附性能的影响,并对其吸附过程中吸附动力学模拟。结果表明:CR的吸附量随着pH和离子强度的增加而减少,共存离子和腐殖酸对TAOR树脂吸附CR有一定的抑制作用。CR在TAOR上的吸附过程符合拟二级动力学吸附模型,Langmuir等温吸附符合模型可以很好地描述TAOR对溶液中CR的吸附过程,最大吸附量为101.9mg/g(pH=6.0和25℃)。吸附热力学结果表明,CR在TAOR上的吸附是一个自发的物理吸附过程,其吸附机制单层子化学作用控制机制。FT-IR和X射线光电子能谱技术(XPS)结果进一步显示,TAOR上的氧化胺结构参与CR吸附。脱附再生实验发现,1.0mol/L NaOH溶液脱附效果最优,经5次循环再生使用,TAOR的吸附性能没有明显下降。 展开更多
关键词 叔胺吸附树脂 合成 刚果红 吸附 吸附机理
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煤层亚临界/超临界CO_(2)吸附特征与封存模式 被引量：1
12
作者 王帅峰 韩思杰 +4 位作者 桑树勋 郭常建 郭庆 徐昂 张金超 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期152-168,共17页
大规模高效CO_(2)地质封存是短期内快速实现CO_(2)减排的关键途径之一,以吸附特征为主要封存机制的深部不可采煤层CO_(2)封存具有规模化实施的潜力。为研究深部煤层CO_(2)封存机制,以沁水盆地无烟煤为研究对象,开展了高温高压CO_(2)吸... 大规模高效CO_(2)地质封存是短期内快速实现CO_(2)减排的关键途径之一,以吸附特征为主要封存机制的深部不可采煤层CO_(2)封存具有规模化实施的潜力。为研究深部煤层CO_(2)封存机制,以沁水盆地无烟煤为研究对象,开展了高温高压CO_(2)吸附实验,并采用简化局部密度模型(SLD-PR)拟合,分析了温压变化下不同孔隙的吸附相密度分布特征,揭示了以吸附相密度和最大吸附层厚度协同变化为核心的煤层CO_(2)封存机理,最后通过准确划分孔内吸附空间与自由空间,预测了不同埋深下煤层CO_(2)封存量。研究结果表明:(1)不同温度下超临界CO_(2)吸附曲线均表现出典型的超临界气体吸附特征,过剩吸附量(最大值介于1·25~1·75 mmol/g)在达到最大值后下降;(2)孔隙内CO_(2)吸附层分为接触层、内层和过渡层,亚临界CO_(2)在孔内以单分子层吸附为主,而超临界CO_(2)吸附方式为多分子层吸附;(3)最大吸附层厚度随埋深增加而减小,与温度呈正相关,而与压力呈负相关;(4)CO_(2)平均吸附相密度随埋深“先增后减”,总封存量与绝对吸附量曲线在CO_(2)处于超临界状态下存在差异。结论认为:(1)在吸附空间与吸附相密度协变下,煤层CO_(2)微观封存模式随埋深可分为亚临界单分子层吸附、超临界类气态多分子层吸附型以及超临界类液态多分子层吸附3种类型,自由相封存量对总封存量的贡献随埋深增加,但吸附封存仍是煤层CO_(2)封存的主要方式;(2)研究成果揭示了原位煤层超临界CO_(2)封存机理,能够为深部煤层CO_(2)封存能力评价提供新认识。 展开更多
关键词 超临界 CO_(2) 深部煤层 吸附相密度分布 SLD-PR模型 最大吸附层厚度 封存容量 吸附封存
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变压吸附技术在工业化碳捕集中的应用现状
13
作者 兰林 徐飞 +3 位作者 夏林 邹鹏飞 黄晓榕 贾元辉 《天然气与石油》 2024年第2期21-28,共8页
在全球碳排放和温室效应的背景下,碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术高速发展。以变压吸附技术为代表的燃烧后碳捕集技术因市场巨大而备受关注,但其吸附效果和吸附成本有待优化。介绍了全球碳排... 在全球碳排放和温室效应的背景下,碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)技术高速发展。以变压吸附技术为代表的燃烧后碳捕集技术因市场巨大而备受关注,但其吸附效果和吸附成本有待优化。介绍了全球碳排放背景和CCUS技术概况,重点分析了变压吸附技术的研究进展。首先阐述了变压吸附技术的工作原理和再生工艺,然后总结了以硅胶和活性炭为代表的吸附材料性能特点和研究进展,综述了以低压变压吸附技术为代表的多种变压吸附工艺流程和应用进展,并进行了技术经济性分析。明确了影响吸附材料吸附效果的关键因素,应从结构、制备和性能等方面改善吸附材料的吸附效果,指出了低压变压吸附技术具有工艺流程简单和经济优势显著等特点,是实现工业化碳捕集的重要途径。对目前研究的不足之处提出了展望,为吸附材料的开发和吸附工艺的改进提供参考。 展开更多
关键词 碳捕集 变压吸附 吸附原理 吸附材料 吸附工艺
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球黏土对单及多组分重金属离子的吸附效果 被引量：1
14
作者 陈榕 王彪 +3 位作者 郝冬雪 高晋宁 王伟卓 高宇聪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期245-253,共9页
重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过... 重金属污染水的防范和治理一直是国际上的难点和热点研究课题。吸附法具有经济可行和环境友好等优点,被认为是去除水中重金属离子的最佳技术。球黏土具有潜在的高吸附性能,为进一步探索利用球黏土治理重金属污染水的可行性,该研究通过单组分与多组分重金属离子的批式吸附试验,重点考察球黏土对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr^(6+)的吸附效果和竞争吸附关系。单组分离子吸附试验表明,球黏土对重金属离子的吸附量遵循先快速增加后缓慢增长,随pH值的增大而增大,随初始浓度增加而增加,直至吸附饱和的规律。最佳吸附平衡时间为90 min;最佳溶液pH值为5。pH值对球黏土吸附5种重金属离子的影响程度由大到小依次为Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cr6+、Cu^(2+)、Pb^(2+),当pH值从2增到5时,Zn^(2+)吸附量提高了184%。球黏土对5种离子Pb^(2+)、Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)的饱和吸附量分别为311.847、301.437、263.213、195.435和179.635 mg/g。通过动力学模型和等温线模型拟合,吸附数据更加符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型,说明吸附过程为单层吸附,吸附方式为化学吸附,最大吸附量依次为Pb^(2+)(497.593 mg/g)>Cr6+(442.868 mg/g)>Zn^(2+)(339.376 mg/g)>Cd^(2+)(290.039 mg/g)>Cu^(2+)(194.941 mg/g)。多组分离子吸附试验表明,球黏土对4种离子的吸附量同样呈先快速后缓慢增长,直至平稳的趋势。各离子在球黏土的活性位点上表现出的竞争能力由强到弱依次为Cr^(6+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Cu^(2+)。通过等温线模型拟合,发现多组分重金属离子吸附数据更加符合Langmuir等温吸附模型,吸附方式和吸附过程与单组分一致,各组分的最大吸附量与单组分相比有所下降,但吸附总量却大大增加,说明球黏土对多组分重金属离子具有良好的吸附能力。与其他原生矿物材料相比,球黏土对重金属离子具有更大的吸附量,该研究成果可为球黏土作为吸附剂的利用和推广提供理论依据和数据支持,具有较大的现实意义。 展开更多
关键词 重金属 等温线 动力学 球黏土 单组分吸附 多组分吸附
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含水页岩甲烷吸附特性及热力学特征研究 被引量：1
15
作者 杨竣淞 李波波 +3 位作者 李建华 高政 宋浩晟 段淑蕾 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期95-105,共11页
页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基... 页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响。为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为。在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性。结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的“三段式”变化。其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势。此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势。同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低。热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩。水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低。研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据。 展开更多
关键词 含水页岩 吸附模型 甲烷吸附量 多重吸附机制 热力学
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分形界面吸附行为初探 被引量：1
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作者 金毅 李娅妮 +3 位作者 宋慧波 赵梦余 杨运航 陈泽楠 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-11,共11页
煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔-固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气-固界面上的吸附模型,总结... 煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔-固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气-固界面上的吸附模型,总结这些模型的特点和适用条件,指出当前吸附模型在分形界面吸附行为的描述和应用上均未摆脱吸附选择性的平稳假设,尚未考虑吸附厚度的尺度不变特征。而分形拓扑理论可以有效标定分形对象的尺度不变属性,为分形界面的等效表征提供了理论支撑。因此,结合上述模型对气-固界面吸附行为的描述,借助分形拓扑理论提出煤储层孔-固界面上分形吸附行为的相关假设及其控制机理,构建基于吸附拓扑的单层吸附模型。在此基础上,通过设置不同的吸附拓扑参数组合获取其等温吸附曲线,分析得出,随着吸附压力的升高,吸附覆盖率表现出指数、线性和对数3种不同的增长趋势,而吸附热表现为对数减小趋势。结果显示,不同的吸附拓扑参数组合会得到不同类型的等温吸附曲线,在一定程度上弥补了Langmuir方程只能描述单一类型等温吸附线的不足。为了验证吸附模型的适用性,结合沁水盆地武乡区块富有机质泥页岩的液氮吸附实验数据,对比了实际等温吸附曲线与模拟吸附曲线的差异。结果表明,通过调整各吸附拓扑参数之间的组合关系,可以使等温吸附模拟曲线与实际吸附曲线的趋势始终保持一致。最后,探讨了吸附解吸机理的研究方向,类比电子层提出了吸附层的概念,指出发展分形动力学描述模型是解释煤层气吸附解吸规律的关键。 展开更多
关键词 煤层气 吸附解吸 分形特征 孔-固界面 孔隙结构 吸附模型
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基于蒙特卡罗的硫化氢吸附-扩散机理 被引量：1
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作者 贾进章 邢迎欢 +4 位作者 李斌 贾鹏 吴禹默 杨强 王东明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期845-864,共20页
为了明确硫化氢(H_(2)S)在煤中吸附扩散的微观动力学机理,揭示不同温度、压力对煤吸附H_(2)S分子吸附扩散特性的影响机制,基于巨正则蒙特卡罗(GCMC)、分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)方法,利用Material Studio软件研究了温度在273.15... 为了明确硫化氢(H_(2)S)在煤中吸附扩散的微观动力学机理,揭示不同温度、压力对煤吸附H_(2)S分子吸附扩散特性的影响机制,基于巨正则蒙特卡罗(GCMC)、分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)方法,利用Material Studio软件研究了温度在273.15~313.15 K、压力1~1 000 kPa时H_(2)S在气肥煤大分子模型中的吸附扩散特征。结果表明:温度由273.15 K升至313.15 K时,H_(2)S的饱和吸附量由38.34 mL/g降至31.85 mL/g,降低了16.93%,当压力为1 kPa时,温度对吸附量的影响最为敏感。温度为293.15 K时,压力由1 kPa升至1 000 kPa时,最可几相互作用能由-39.391 kJ/mol升至-34.301 kJ/mol,随着压力的增加,最可几相互作用能先快速增加,后缓慢增加。在吸附H_(2)S过程中,H_(2)S的等量吸附热在36.63~41.43 kJ/mol内,为物理吸附,等量吸附热随着吸附量的增加呈现出负指数变化;H_(2)S的吉布斯自由能ΔG为-3.57~-24.57 kJ/mol,吸附熵ΔS为-0.126~-0.194 8 kJ/(mol·K),随吸附量升高ΔG和ΔS的绝对值线性降低,H_(2)S的吸附自发性和系统的混沌程度均降低。H_(2)S与气肥煤的相互作用能为-492.47~-3 390.95 kJ/mol,以范德华能为主,占总能量的58.67%,以静电能为辅,占41.33%,随着吸附量的增加,相互作用能绝对值增加,吸附量与相互作用能的变化具有一致性。H_(2)S与羧基的相互作用最强,羟基次之,H_(2)S在—OH、—COOH、—C=O周围存在双层吸附。温度由273.15 K升至313.15 K,H_(2)S分子的扩散系数由1.066×10^(-10)m^(2)/s升至2.025×10^(-10)m^(2)/s,温度升高会导致原本闭合的孔吼孔道打开,增加裂隙的连通性,温度升高,增加H_(2)S分子平均自由程,使得H_(2)S扩散能力增强,H_(2)S扩散活化能为11.206 kJ/mol。H_(2)S相对体积分数分布呈现多峰结构,H_(2)S在气肥煤大分子模型中呈层状结构分布。H_(2)S的极限吸附热为42.898 kJ/mol,H_(2)S与煤体上—OH、—COOH、—C=O活性基团产生氢键作用,H_(2)S在吸附初期存在微弱的化学吸附。 展开更多
关键词 硫化氢 吸附-扩散 巨正则蒙特卡罗 分子模拟 吸附机理
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计算机模拟在物理化学BET多分子层吸附理论教学中的应用 被引量：1
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作者 黄建花 张伟 《大学化学》 CAS 2024年第1期369-376,共8页
BET多分子层吸附理论抽象但应用广泛,BET公式的推导过程涉及较多数学知识,学生很难透彻理解BET公式的物理意义。面对比表面分析仪输出的吸附脱附等温线和比表面积,学生只能生搬硬套,难以达到预期的教学效果。本文利用计算机模拟气体分... BET多分子层吸附理论抽象但应用广泛,BET公式的推导过程涉及较多数学知识,学生很难透彻理解BET公式的物理意义。面对比表面分析仪输出的吸附脱附等温线和比表面积,学生只能生搬硬套,难以达到预期的教学效果。本文利用计算机模拟气体分子在固体表面的吸附脱附过程,通过调整吸附脱附常数,可分别得到第I、II、III类吸附等温线;结合实时可视化使学生能直观看到气体分子在固体表面的吸附脱附动力学,从而能更好地理解BET理论。计算机模拟辅助教学还能活跃课堂气氛,实现教与学互动,激发学生的求知欲和科研兴趣,提高教学质量。 展开更多
关键词 计算机模拟 固体表面 BET公式 吸附-脱附动力学 吸附等温线
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镁改性植物源生物炭的制备及其对磷酸盐的吸附特性 被引量：1
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作者 潘伟亮 李姣妮 +3 位作者 文泽宇 吴齐叶 敖良根 李果 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-41,共6页
为处理含磷废水和实现农业废弃物的资源化利用,将小麦秸秆制成生物炭,通过MgCl_(2)溶液对其进行浸渍改性,探究改性生物炭对水中磷酸盐的吸附特性。结果表明:热解温度为600℃,0.1 mol/L MgCl_(2)溶液改性得到的小麦秸秆生物炭(WS-0.1Mg-6... 为处理含磷废水和实现农业废弃物的资源化利用,将小麦秸秆制成生物炭,通过MgCl_(2)溶液对其进行浸渍改性,探究改性生物炭对水中磷酸盐的吸附特性。结果表明:热解温度为600℃,0.1 mol/L MgCl_(2)溶液改性得到的小麦秸秆生物炭(WS-0.1Mg-600)在pH=7、初始磷酸盐浓度为10 mg/L时,对磷酸盐吸附效果最好;WS-Mg-600投加量为1.25 g/L时,对磷酸盐吸附量为(4.02±0.46)mg/g;WS-Mg-600吸附磷酸盐最佳pH为10。吸附过程符合拟二级动力学方程以及Langmuir模型,表明该吸附过程是以化学吸附为主,并为单层吸附。 展开更多
关键词 生物炭 磷酸盐 农业废弃物 吸附动力学 等温吸附
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低温阶段煤吸附C_(2)H_(4)的吸附特性研究
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作者 文虎 李倬锋 +2 位作者 张铎 唐瑞 黎杰 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期94-105,共12页
为研究煤矿采空区封闭区遗煤吸附C_(2)H_(4)的演化特征,以宁夏灵新煤矿不粘煤为研究对象,采用容量法进行煤吸附C_(2)H_(4)试验,分析温压与粒径对煤吸附C_(2)H_(4)过程中的吸附量、吸附速率和吸附热力学等特征变化的影响。研究表明:当温... 为研究煤矿采空区封闭区遗煤吸附C_(2)H_(4)的演化特征,以宁夏灵新煤矿不粘煤为研究对象,采用容量法进行煤吸附C_(2)H_(4)试验,分析温压与粒径对煤吸附C_(2)H_(4)过程中的吸附量、吸附速率和吸附热力学等特征变化的影响。研究表明:当温度为30~60℃、压力为0.15~0.45 MPa、粒径为20~120目时,无论是温度降低、压力升高还是粒径减小,C_(2)H_(4)的吸附量均增加;吸附过程随时间由快变慢,进而趋于平衡,吸附速率快速趋于0;温度与粒径不变,平衡压力越大吸附速率越大;温度与压力不变,粒径越小吸附速率越快。吸附量相同,粒径越小等量吸附热越低;各粒径煤样吸附C_(2)H_(4)的等量吸附热为0.69~40.23 kJ/mol,属于物理吸附。引入压力修正系数进行拟合,温度不变,压力和粒径与吸附自由能降低值呈正比关系;粒径不变,温度与吸附自由能降低值呈反比关系。各粒径煤样吸附C_(2)H_(4)的吸附熵均为负值,吸附量增大,温度降低,吸附熵值均增大;吸附量相同条件下,粒径越大,吸附熵值越大。 展开更多
关键词 低温阶段 C_(2)H_(4) 吸附特性 吸附速率 煤自燃 吸附热
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