電化學(xué)方法應(yīng)用于強(qiáng)化煤層瓦斯抽采的效果主要取決于工程設(shè)計(jì)與參數(shù)選取的合理性。采用實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的方法,用H2SO4、Na2SO4和NaOH 3種電解液分別對(duì)貧煤進(jìn)行電化學(xué)改性,對(duì)改性前后煤樣的瓦斯吸附解吸特性進(jìn)行了測(cè)試,并通過低溫液氮吸附測(cè)試和紅外光譜測(cè)試分析了改性對(duì)貧煤煤樣孔隙結(jié)構(gòu)和表面基團(tuán)的改變。結(jié)果表明:未改性煤樣的飽和吸附量為30.03 mL/g,Langmuir壓力為0.88 MPa,最終解吸率為83.20%;經(jīng)H2SO4、Na2SO4和NaOH 3種電解液電化學(xué)改性后,煤樣的飽和吸附量分別為23.70、26.67、32.79 mL/g,煤樣的Langmuir壓力分別為1.15、1.05、0.80 MPa,煤樣的最終解吸率分別為90.10%、87.84%和81.71%;用H2SO4電解液電化學(xué)改性后的貧煤,比表面積最小,平均孔徑最大,含氧官能團(tuán)數(shù)量最多,故抑制瓦斯吸附、強(qiáng)化瓦斯解吸的效果最好。

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【部分圖文】：

圖1電化學(xué)改性實(shí)驗(yàn)裝置

改性共設(shè)計(jì)了4種方案，實(shí)驗(yàn)方案見表2。其中方案1為未改性原煤，方案2至方案4分別為采用H2SO4、Na2SO4和NaOH溶液作為電解液進(jìn)行電化學(xué)改性。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19560—2008《煤的高壓等溫吸附試驗(yàn)方法》，將貧煤用粉碎機(jī)粉碎至60～80目（180～250μm），并....

圖2改性前后煤樣吸附等溫線

式中：V為瓦斯吸附量，mL/g;p為甲烷氣體平衡壓力，MPa;VL為L(zhǎng)angmuir體積，表示在給定的溫度下，單位質(zhì)量煤樣的最大飽和吸附量，mL/g;pL為L(zhǎng)angmuir壓力，表示當(dāng)V=VL/2時(shí)對(duì)應(yīng)的氣體平衡壓力，MPa。對(duì)根據(jù)式（1）計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，朗格繆爾參數(shù)擬合....

圖3改性前后煤樣解吸率隨時(shí)間變化曲線

改性前后貧煤解吸率隨時(shí)間變化的曲線如圖3，其最終解吸率及擴(kuò)散系數(shù)見表4。由圖3可知，瓦斯解吸率為方案4<方案1<方案3<方案2，且達(dá)到解吸平衡的時(shí)長(zhǎng)為方案4>方案1>方案3>方案2，表明當(dāng)選用H2SO4作為電解液時(shí)，解吸率最大，達(dá)到解吸平衡的時(shí)間最短，其次為Na2SO4電解液，N....

圖4改性前后煤樣的紅外光譜圖

煤表面的含氧官能團(tuán)也會(huì)影響煤對(duì)瓦斯的吸附，王寶俊指出含氧官能團(tuán)的增加會(huì)減少煤表面對(duì)甲烷分子的吸附點(diǎn)位，從而降低瓦斯的吸附量[19]。用H2SO4電解液電化學(xué)改性后，煤樣的表面基團(tuán)中羥基（OH）含量明顯增多，抑制了瓦斯的吸附；用Na2SO4電解液電化學(xué)改性后羥基（OH）含量也增多，....

本文編號(hào)：3898920