為給煤層氣中甲烷與氮?dú)獾淖儔何椒蛛x提供相關(guān)的模型和熱力學(xué)數(shù)據(jù),采用靜態(tài)體積法測試了溫度298.15、313.15、328.15 K時(shí),CH4/N2在自制炭分子篩上的吸附量,使用Langmuir等9個(gè)吸附模型對吸附量進(jìn)行了非線性擬合,通過比較各吸附模型的擬合精度,得出最優(yōu)化體積填充模型DA擬合效果最好,經(jīng)驗(yàn)方程Freundlich模型擬合效果最差,Langmuir、Sips和Toth等模型擬合效果適中,同種模型對于N₂的擬合程度好于CH₄。同時(shí)對各模型的擬合參數(shù)進(jìn)行了分析,BET方程不適合描述CH₄、N₂在該炭分子篩上的吸附,Langmuir、Toth、E-L等模型中飽和吸附量qm均隨溫度的升高而減小,且溫度變化對于N₂的飽和吸附量影響較大;E-L模型、Toth模型和Sips模型中反映吸附劑表面能量不均勻性的參數(shù)n隨著溫度的升高而增大,F-L模型中分形維數(shù)D的增大表明溫度升高增加了炭分子篩表面不均一性。吸附熱力學(xué)分析表明,該炭分子篩對于CH₄、N_... 

【文章來源】：煤炭科學(xué)技術(shù). 2016年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

炭分子篩的氮?dú)馕剑摳降葴鼐�

?餃攘ρХ治觶?云諼?溲刮?教崤ǖ團(tuán)?度煤層氣提供基礎(chǔ)的模型數(shù)據(jù)和熱力學(xué)數(shù)據(jù)。1試驗(yàn)原料和方法1.1試驗(yàn)原料試驗(yàn)所用氣體CH4純度為99.95%，N2純度為99.99%。炭分子篩(CMS)為課題組自制，以脫除灰分后的太西無煙煤為炭質(zhì)原料，采用炭化－活化－氣相碳沉積工藝制備，采用ASAP2020型自動物理吸附儀，通過測定低溫氮?dú)馕剑摳降葴厍�(圖1)，以BET法計(jì)算其比表面積，由相對壓力p/p0=0.99時(shí)的吸附量計(jì)算總孔容［16］，t－plot法計(jì)算微孔孔容［17］，DFT法計(jì)算孔徑分布［18］，孔徑分布如圖2所示。計(jì)算得炭分子篩總孔容為1.012cm3/g，微孔孔容為0.567cm3/g，平均孔徑為0.855nm。圖1炭分子篩的氮?dú)馕剑摳降葴鼐�Fig.1Adsorption－desorptionisothermsofN2onCMS圖2炭分子篩的孔徑分布Fig.2PoresizedistributionofCMS1.2吸附量測試吸附量測試采用3H－2000PH2型高溫高壓吸附儀，測試重復(fù)性誤差小于±2%，通過程序設(shè)置，可自行達(dá)到試驗(yàn)所需的壓力、溫度條件，通過程序輸出不同壓力下的平衡吸附量數(shù)據(jù)。測試前，將樣品干燥24h后對其進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理溫度為250℃，真空度0.1mPa，脫氣12h，消除已吸附氣體的影響，分別測試298.15、313.15、328.15K時(shí)，0～0.3MPa條件下，CH4和N2純組分氣體在炭分子篩上的吸附量，繪制吸附等溫線，如圖3所示。由圖3可知，在相同溫度下，同種氣體的吸附量隨溫度的升高而減小;在相同壓力下，CH4的吸附量大于N2的吸附量。分析其原因，一是由于兩者的分子半徑的差異，CH4具有相對較高的極化率25.9×10－25cm3，而N2的極化率為17.4×10－25cm3;二是氣體臨界溫度越低，氣體越難被吸附，在3個(gè)測試條件下，N2偏

2016年第9期煤炭科學(xué)技術(shù)第44卷圖3不同溫度下CH4和N2在CMS上的吸附等溫線Fig.3AdsorptionisothermsofCH4andN2onCMSatdifferenttemperatures2吸附等溫線的擬合模型2.1模型方程簡介通�？蓮牡葴鼐�的模型擬合參數(shù)得出吸附劑的某些性質(zhì)，因此應(yīng)盡量采用參數(shù)有物理意義的吸附等溫線模型擬合試驗(yàn)數(shù)據(jù)［8］。筆者采用的9種吸附模型見表1。表1中，模型6—模型9中測試溫度、壓力下的飽和蒸氣壓p0，由于在試驗(yàn)溫度298.15、313.15、333.15K時(shí)甲烷的吸附溫度已經(jīng)處于臨界溫度之上，臨界條件下的飽和蒸氣壓便失去了物理意義，因此采用Dubinin建立的超臨界條件下虛擬飽和蒸氣壓的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式［25］:p0=pc(T/Tc)2(1)其中:pc為臨界壓力;T為試驗(yàn)溫度;Tc為臨界溫度。甲烷的Pc取值為4.62MPa，Tc取值為190.6K;氮?dú)獾腜c取值為3.39MPa，Tc取值為126.1K。194

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2924401