發(fā)布時間：2022-01-08 03:39

　　以四川煤田無煙煤為研究對象,采用高精度智能重量吸附儀測定了288、308、328 K 3個溫度下CO₂和CH₄的吸附等溫線,分析了CO₂和CH₄在煤基質(zhì)表面的吸附熱力學(xué)特性。結(jié)果表明:CH₄的亨利常數(shù)低于CO₂,CH₄在煤基質(zhì)表面的吸附親和力較弱;溫度可以降低亨利常數(shù),進而減弱CO₂和CH₄與煤的相互作用;CH₄的負值的吉布斯自由能變和表面勢能大于CO₂,CO₂在煤上吸附的自發(fā)性更高,吸附也更容易;隨著壓力增大,負值的吉布斯自由能變和表面勢能逐漸減小,高壓更有利于氣體的吸附;CO₂的等量吸附熱和熵變隨吸附量的增加呈現(xiàn)增加趨勢,而CH₄的等量吸附熱和熵變隨吸附量的增加呈現(xiàn)降低趨勢;CO₂的等量吸附熱和熵變大于CH₄。 

【文章來源】：煤礦安全. 2020,51(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同溫度下CO2和CH4在煤中的吸附等溫線

吉布斯自由能變是指在恒定溫度和壓力下，隨吸附劑單位面積的增大，體系自由能的增加[11]。3個溫度下無煙煤中氣體的吉布斯自由能變△G如圖3。顯然地，CH4和CO2的吉布斯自由能變?yōu)樨撝�，表明CH4和CO2在無煙煤上的吸附過程是自發(fā)的。隨壓力的增加，負值的吉布斯自由能變逐漸降低，在較高壓力下，氣體吸附的自發(fā)性程度更高，高壓也更有利于CH4和CO2的吸附。相同條件下，CO2吉布斯自由能變的絕對值大于CH4,CO2在無煙煤中吸附的自發(fā)性程度高于CH4。根據(jù)最小能量原則，任何界面都有自發(fā)降低界面能量的傾向。多孔介質(zhì)界面因表面分子或原子不能移動而難以收縮，只能通過吸附其他分子來降低表面自由能。因此，表面自由能變越大，吸附氣體的動力越大[11]，這也是CO2吸附量明顯高于CH4的原因之一。3.2.3 熵變

由圖4(a）可知，CH4熵變的絕對值隨吸附量的增大而不斷降低，表明隨著表面覆蓋率的增加，注入的CH4分子更多地滯留在煤體的孔隙中，而不是吸附在煤基質(zhì)表面。同時，隨著CH4吸附量的增加，系統(tǒng)的有序性程度不斷降低。隨著吸附量的增加，CO2熵變的絕對值不斷增大，系統(tǒng)的有序性也不斷加強。CO2熵變絕對值的增加是由于空腔中的自由空間變小，吸附質(zhì)分子的自由度受到了嚴重限制。因此，在較高的表面覆蓋率下，吸附的CO2處于更穩(wěn)定的狀態(tài)。在288～328 K范圍內(nèi)，CO2的△S值為-6.0～-20.0 J/（mol·K）。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3575823