粘土礦物作為泥頁巖的主要組成礦物,對(duì)泥頁巖的甲烷吸附有著重要的影響。本文通過XRD和分子結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算了粘土礦物的晶胞結(jié)構(gòu)參數(shù),并建立了粘土礦物的晶體構(gòu)型;通過SEM、MIP、BET研究了粘土礦物的孔隙形態(tài)、孔隙連通性、比表面積和孔隙體積及孔徑分布特征;通過等溫吸附實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了粘土礦物的甲烷吸附能力;針對(duì)粘土礦物的甲烷吸附特征建立了D-A和L-F吸附模型,并綜合分析了粘土礦物的晶體結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)、含水性、有機(jī)質(zhì)含量對(duì)其甲烷吸附的影響。研究表明:蒙脫石每個(gè)單位晶胞含有0.25~0.60個(gè)結(jié)構(gòu)負(fù)電荷,伊利石每個(gè)單位晶胞的負(fù)電荷數(shù)為0.6~1.0,高嶺石單位晶胞負(fù)電荷數(shù)幾乎為0;蒙脫石主要成分為硅(Si)、鋁(Al)、鈣(Ca)、鈉(Na),伊利石為硅(Si)、鋁(Al)、鉀(K),高嶺石為硅(Si)、鋁(Al);蒙脫石晶層間引力以分子間力為主,引力弱,伊利石晶層間引力以靜電力為主,引力較強(qiáng),高嶺石晶層間引力以氫鍵為主,引力強(qiáng);掃描電鏡下蒙脫石多呈圓形,孔隙大小約50nm~2.5um,伊利石多呈圓形、不規(guī)則型,孔隙大小約100nm~3um,高嶺石多呈圓形、不規(guī)則型,孔隙大小約50nm~1.25um;蒙脫石的孔隙連通性強(qiáng)于伊利石,伊利石強(qiáng)于高嶺石;粘土礦物的孔隙體積和比表面積順序?yàn)槊擅撌晾邘X石,蒙脫石和伊利石孔隙體積皆以微孔和過渡孔為主,比表面積主要集中在過渡孔,高嶺石孔隙體積和比表面積皆以微孔為主;干燥條件下粘土礦物的甲烷吸附量順序皆為蒙脫石伊利石高嶺石,蒙脫石的最大吸附量為3.796cm~3/g,伊利石為2.215cm~3/g,高嶺石為1.003cm~3/g。吸附量與壓力曲線以10MPa為拐點(diǎn),0~10MPa之間吸附量在不斷增加,10MPa以后吸附曲線開始下降;D-A和L-F吸附模型能夠很好描述粘土礦物在高壓階段出現(xiàn)負(fù)吸附的現(xiàn)象,對(duì)數(shù)據(jù)擬合度較高;粘土礦物的晶體層間距差異會(huì)導(dǎo)致其甲烷吸附量的差異,晶層間距越大甲烷吸附能力越強(qiáng);粘土礦物的微孔對(duì)其甲烷吸附會(huì)產(chǎn)生較大影響;粘土礦物的含水率越高,其甲烷吸附能力越弱;粘土礦物中有機(jī)質(zhì)含量越高,其甲烷吸附量越大。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P618.13
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-1 X 射線衍射曲線Fig.2-1 X ray diffraction curve土礦物的 X 射線衍射圖譜具寬散的基面衍射序列度一邊不對(duì)稱。蒙脫石衍射峰陰影面較大，伊利MDI Jade軟件計(jì)算得出蒙脫石晶胞參數(shù)a=0.51伊利石晶胞參數(shù) a=0.491,b=1,c=0.540, α=γ=β=915,c=0.556, α = 91°，β =105°，γ=89°。射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用 Materials Studio 軟件對(duì)粘土礦如下圖 2、3、4。

圖 2-1 X 射線衍射曲線Fig.2-1 X ray diffraction curve圖 2-1 表明粘土礦物的 X 射線衍射圖譜具寬散的基面衍射序列，這些基面衍射序列往往向高角度一邊不對(duì)稱。蒙脫石衍射峰陰影面較大，伊利石和高嶺石衍射峰較為清晰。通過MDI Jade軟件計(jì)算得出蒙脫石晶胞參數(shù)a=0.515,b=1.4,c=0.738,α=γ=90°，β=94°，伊利石晶胞參數(shù) a=0.491,b=1,c=0.540, α=γ=β=99°，高嶺石晶胞參數(shù) a=0.556,b=0.715,c=0.556, α = 91°，β =105°，γ=89°。結(jié)合 X 射線衍射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用 Materials Studio 軟件對(duì)粘土礦物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，其構(gòu)型如下圖 2、3、4。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2882200