不同形态水分对煤自燃过程微观作用机制研究

制备不同外在水分和原始赋存水分含量的煤体,通过模拟煤自燃升温氧化过程得到不同温度下的氧化煤样;利用原位傅里叶红外变换光谱仪测定不同氧化煤样中活性官能团的含量,研究形态水分对煤自燃过程微观官能团生成和转化的影响;利用氮吸附仪表征不同氧化煤样中比表面积大小,研究形态水分对煤自燃过程微观孔结构变化的影响;同时结合官能团与比表面积的变化规律,探讨形态水分对煤自燃过程的微观作用机制。形态水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃状态发展而发生变化,表现出阶段性特征。外来水分含量和原始赋存水分都会促进酚、醇类羟基及含羧基类化合物的生成。外来水分和原始赋存水分的含量对煤自燃过程中微观比表面积、脂肪族C-H组分、含羟基化合物以及含羰基类化合物的生成和转化影响具有差异性;水分形态对微观比表面积和脂肪族C-H组分含量的变化影响具有差异性,而对含羟基化合物以及羧基化合物的生成和转化具有相似性。     

固体燃料性质、组成、结构和分类

76.煤的表面积(Surface Area of Coal,K.A.Kini,S.P.Nandi,J.N.Sharma,M.S.Iyengar,A.Lahiri,Fuel,Lond.,1956,35,71)——用润湿热测出的煤表面积比用 BET 在液体空气温度下氮或氩吸附测得的值要高.Van Krevelen 用高压汞银法研究了煤的孔隙分布,认为煤具有微孔构造,氮分子若没有活化能是不能透入这些微孔的,他认为在低温下吸附速度很慢,因此用 BET 氮吸附方法测出的值低.Lahiri 曾注意到极性作     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。     

煤中可溶有机质对煤的孔隙结构及甲烷吸附特性影响

采用四氢呋喃对临涣7煤和祁南3煤进行微波辅助抽提,进行了原煤和残煤等温吸附实验和低温氮气吸附测试,对比分析了抽提前后原煤和残煤的甲烷吸附量和比表面积、孔分布情况,并理论测算煤中可溶有机质吸附溶解甲烷量.结果表明,残煤的甲烷吸附能力低于原煤;抽提后,煤的比表面积和总孔体积增大,平均孔径减少,影响煤吸附气体能力的主要孔径为1.7~5.0 nm,且该范围内的孔数有不同程度的增加;压力为0.1~5.0 MPa时,两煤样中可溶有机质吸附溶解的甲烷量分别为0.45~4.22 mL/g、0.69~4.99 mL/g,最大吸附量分别占到原煤最大吸附量的30%和38%.分析认为,煤中可溶有机质占据部分煤中孔隙,影响煤孔隙结构,同时,在压力的作用下,甲烷可以溶解和吸附煤中可溶有机质.     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅹ 分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明，多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后，又形成多层吸附，单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下，煤的变质程度越低，表面含氧亲水官能团的比例越高，孔隙率越高，比表面积越大，这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高，其表面疏水区面积的比例越高，分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大，这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤，是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素，主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤，疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂，吸附量明显高；而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂，吸附量明显小。     

水对采空区遗煤吸附电厂烟气影响的理论计算

为研究电厂烟气注入采空区时,煤中含水率和烟气中水分对于封存温室气体CO_2和抑制煤自燃的影响,建立干煤和湿煤结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,计算了不同水分含量的烟气组分CO_2/O_2/N2/H_2O在干煤以及不同含水率的湿煤中的吸附行为。结果表明,烟气中CO_2竞争性最强吸附量最大,O_2的物理吸附量极小,烟气中H_2O含量不影响CO_2、N2和O_2的吸附量,可不进行干燥处理直接将电厂烟气注入采空区。随着煤中含水率增加,水分占据孔隙空间,范德华作用减弱,H_2O-H_2O之间的氢键作用增强且提供了额外吸附位。H_2O的等量吸附热升高,吸附位移向吸附作用更强的低相互作用能区域,吸附大量水形成水团簇,与CO_2竞争吸附位,并且占据吸附空间抑制CO_2、O_2、N2的吸附,使其吸附量降低50%以上,因此,注入烟气时应充分考虑采空区煤体的含水率问题。     

中变质煤小分子相对煤的吸附及渗流特性影响

为研究煤中小分子对煤的瓦斯吸附及流动特性的影响,采用四氢呋喃溶剂萃取煤中可溶有机小分子,得到萃取后煤样(残煤)。对原煤和残煤分别进行甲烷等温吸附、解吸实验和径向渗流实验;同时,采用氮气吸附法测试了它们的孔隙结构参数。结果表明,残煤的饱和吸附量a值低于原煤,吸附常数b值增大,萃取小分子降低了煤对甲烷的吸附能力,提高了低压段(<4 MPa)煤对甲烷的解吸速率;原煤的孔体积和平均孔径高于残煤,比表面积和微孔孔体积却减少;萃取后,煤粒表面传质阻力和扩散阻力均减小,残煤甲烷解吸速率和解吸量均高于原煤;同一渗流条件下,残煤的渗透率明显高于原煤。分析认为,煤中部分小分子被溶解后,煤孔隙结构的改变,降低了煤对瓦斯的吸附能力,减小了甲烷在煤粒中的内外扩散阻力,扩大了瓦斯在煤中的流动通道,改变了煤层储运特性,为煤储层的化学增透提供依据。     

煤粉在热分解过程中比表面积和孔隙结构的变化

用氮气等温吸附（７７Ｋ）方法测量了四种不同煤粉在热分解过程中的ＢＥＴ比表面积和孔隙结构。结果表明，不同煤种的比表面积在热分解过程中其变化有着相似的规律。在热分解温度低于５００℃时，煤粉所释放的挥发份主要来自煤粒外表面。当热分解温度高于５００℃后，煤粉释放出的挥发份主要来自煤粒内部深处。在８００℃时，由于煤的塑性，煤粒的部分孔减小和关闭，使其比表面积以及孔隙明显减少。在热分解温度高于８５０℃后，煤粉的比表面积随温度升高而急剧增大。     

氢同位素吸附容量与吸附剂比表面积的关系

采用容积法测量了77 K下氢气与氘气在不同微孔与介孔分子筛吸附剂上的吸附容量与比表面积. 结果表明, 同类吸附剂上氢同位素的吸附容量与其比表面积之间存在较好的线性关系, 这有力地证明了超临界温度下氢同位素吸附遵循单分子层吸附机理. 在相同的温度、压力和比表面积条件下, 氢同位素气体在微孔分子筛上的吸附容量比介孔分子筛上的大, 这是由于在吸附剂微孔内吸附势场叠加所致, 并通过构建的吸附势模型, 较好地解释了该实验结果.     

超高交联树脂对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附机理(英文)

研究了壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO-10)在3种具有不同比表面积和孔径大小的超高交联树脂上的吸附行为与机理.3种超高交联树脂对壬基酚聚氧乙烯醚的吸附量受它们的比表面积和孔径大小以及溶液温度的影响.壬基酚聚氧乙烯醚在3种超高交联树脂上的吸附等温线可以用Langmuir和双Langmuir模型很好地拟合,而用Freundlich模型拟合则效果不好,但这些拟合曲线都具有相似的形状.热力学分析表明吸附过程主要表现为吸附质分子的疏水部分和吸附剂表面的作用以及吸附质分子在其表面形成胶束状的聚集体,即分散的、单层及双层聚集体的混合分布.吸附动力学曲线中的两个平台也证明了吸附过程存在单层和双层聚集体.脱附研究为实现超高交联树脂吸附分离水溶液中的壬基酚聚氧乙烯醚提供了合适的操作条件.     

溶剂萃取对烟煤孔隙结构和粒度的影响

用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2-NMP）(1∶1, V/V) 混合溶剂、丙酮和吡啶对南桐烟煤逐级萃取，得到各级残余物。通过比表面积及孔快速测试仪和扫描电镜，对煤及各萃取残余物的氮气吸附行为、粒度进行测试，考察了溶剂萃取对煤的BET比表面积与BJH孔容、孔面积随孔径分布规律以及粒度的影响。结果表明通过“溶解”小分子物质，溶剂萃取能够有效地改善煤的吸附性、比表面积和孔隙结构，降低其粒度，但不能破坏其基本结构单元，在本质上仍属于物理作用。根据最可几孔径计算出南桐烟煤胶态分子团结构模型中基本结构单元的粒径在3.5 nm左右，证实了煤分子胶态团结构模型的假设。     

聚氨酯泡沫和硅泡沫材料吸释水性能研究

聚氨酯泡沫和硅泡沫在制备和贮存过程中,从反应体系或环境中吸收少量气体,吸附的气体主要为水分.在产品长期贮存过程中,这两种材料中水分如果释放,可导致其微环境内增湿,对产品内部一些材料力学和电学性能造成影响,可加速一些材料氧化、老化进程.     

显微组分及其它因素对煤焦孔隙结构的影响

本文对七种不同变质程度煤及其富镜质组和富惰质组焦的孔隙结构进行了研究,结果显示,显微组分对煤焦的孔隙结构存在影响,并与煤的粘结性有关。矿物质对孔隙结构的发展起限制作用,且对镜质组的限制作用大些,此外,制焦条件、变质程度对孔隙结构均有影响,利用灰色关联分析的方法对影响煤粉粉焦孔隙结构的因素进行了分析,对同种煤关联分析一工的原始比表面积和固定碳对焦的比表面积影响较大,显微组分对焦的比表面积也有影响,对不同种煤关联分析表明,水分、惰质组、挥发分和煤原始比表面积等对焦的比表面积影响较大。     

褐煤中水分的原位漫反射红外光谱研究

采用漫反射红外光谱(DRIFT)法,以140℃时褐煤的单光束图为背景研究了两种褐煤中的水分.结果表明,褐煤中水分的含量与光谱图相应区域的积分面积呈线性关系;在计算煤中水分形成的氢键键能的基础上,讨论了水分与煤表面间的氢键相互作用;根据DRIFT谱,将煤中的水分分为游离态的水与以弱氢键与煤表面结合的水和与煤形成强氢键的水.低于80℃时主要脱除前者,而高于80℃则主要脱除后者.     

滴管炉内新疆后峡煤挥发分释放和形态变化

对新疆后峡煤和滴管炉内的快速热解焦的比表面积、平均孔径、粒径和表面结构进行了分析,研究快速热解过程中原煤的形态变化。将热解焦在热重分析仪上进行气化实验,研究形态变化对气化反应的影响。结果表明,随热解温度的升高,煤焦比表面积与平均孔径变化趋势不同;快速热解过程中煤颗粒除破碎外,还会发生膨胀及凝聚形态变化;不同热解碎片气化趋势不一样,1200℃热解温度下的热解焦气化稳定性最好。     

固體燃料氣化的新發展

煤氣作為家庭燃料、工業燃料和工業原料都有它的優越性,因此近年來各工業先進國家的煤氣生產都有着很大的發展。目前在煤氣產量上美國仍佔首位,它在1954年所生產的煤氣相當於1. 55×10~(15)千卡熱量;但蘇聯正在以高速度發展着煤氣生產,按照第六個五年計劃,在1960年全蘇天然氣的產量將達470億米~3。捷克在發展     

压汞法测量玻璃毛细孔中的水和正癸烷

水在固体表面或在毛细孔玻璃中的性质,一直是人们感兴趣的问题。而靠近固体表面的水,其性质不同于体相(Bulk)水,也是为人所知的事实。已经知道,邻近水的热容、密度、粘度、电导及结构等都不同于体相水。但邻近水的厚度究竟为多少,或者说,这种固体表面对水的性质影响究竟是长程的还是短程的,目前还没有统一的结论。用压汞法测量多孔物质的孔体积,是人们已熟知的方法,但还没有人将其用于测量液体在毛细孔中的体积、密度等行为。我们尝试了用压汞法,测量具有确定孔径的毛细孔玻璃(CPG),在吸附了不同量水后孔体积的变化,进而计算了不同吸附层的水在CPG中的体积、密度。此外还测定了载有不同量正癸烷后,CPG孔体积的变化。     

纳米碳管储能的化学原理与储存容量研究

通过在大温度、压力范围内系统地测定氢在纳米碳管粉末与压片上的吸附等温线和对所得等温线的理论分析,计算出吸附热,并用超临界气体的吸附模型充分地描述了氢在纳米碳管上的吸附行为,证明纳米碳管储氢的原理是超临界吸附;比表面积和储气温度控制着储气容量.甲烷在干纳米碳管上的吸附机理与氢气相同,但在湿纳米碳管中的存储机理在于甲烷水合物的生成,因此孔容控制储气容量.单位质量多壁管的湿储容量是干储容量的5.1倍 ,单壁管可能产生更大的增强存储作用.     

超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化研究

选用大同煤和神木煤制备水煤浆，考察了超声辐照前后水煤浆浆体的动电势变化。实验结果表明，煤浆经超声辐照后添加剂在煤粒表面的饱和吸附量增加，相应煤浆浆体的动电势也随之增加，而添加剂在煤粒表面饱和吸附量的增加与超声辐照引起的煤粒比表面积的增加密度相关。动电势增加的另一原因与辐照后煤浆的电导率增加有关。超声辐照导致煤浆浆体静态稳定性大幅度提高的部分原因是由于动电势的增加。     

硫化的MoO3/γ-Al2O3催化剂的吸附性能和甲烷化反应的研究

一氧化碳甲烷化是由煤作原料制城市煤气的一个重要中间步骤.镍、钌等过渡金属催化剂具有良好的甲烷化活性,但表面积炭及容易硫中毒等缺点限制了其实际应用.因此,能抗硫中毒的钼基催化剂近年来受到普遍的重视.本文应用低温氧的化学吸附(LTOC)、氢吸附和程序升温脱附(TPD)、水的吸附及其同CO反应等,研究了硫化的