页岩储层纳微米孔隙CO2/CH4吸附及驱替特性研究进展

利用CO₂开采页岩气不仅能够提高页岩气采收率, 还能够节省水资源并且对CO₂进行地质封存, 有助于实现页岩气开采过程的碳中和. 富有机质页岩储层纳微米孔隙中气体运移机制不同于常规储层, CO₂在储层中具有超临界特性, 致使开采机理复杂, 无法得到CO₂开采页岩气微观机理的准确认识, 所以研究CH₄, CO₂及其二元混合物在页岩储层纳微米孔隙中的吸附及驱替特性对准确评估和高效开采页岩气至关重要. 本文从实验、理论以及模拟方面对页岩储层纳微米孔隙中CH₄的吸附特性、CO₂/CH₄二元混合物竞争吸附特性以及驱替特性进行了综合分析, 对气体在纳微米孔隙中吸附及驱替特性的基础研究及关键问题进行讨论分析并提出了展望. 研究表明CH₄在页岩储层中表现为物理吸附, 有机质特征(丰度、成熟度、类型)、孔隙结构、无机矿物组成、温度和压力、含水率对页岩的CH₄吸附能力均有一定程度的影响. 在相同条件下, CO₂比CH₄更易被页岩储层吸附, 在页岩储层中注入CO₂可以促进CH₄的解吸, 并有利于CO₂的地质埋存. 开采方案的部署可采用井网形式的注采方式, 可以通过调整注入井的位置、数量以及CO₂注入速率对开采方案进行优化.      

化学镀铜天然高分子材料表面特征的近红外光谱分析

通过对天然高分子材料木材进行化学镀的方法制成的木质电磁屏蔽材料既可以保留木材的一些优良特性,又能有效改善木材导电、 导热和电磁屏蔽性,不仅为木材的增值利用开辟了新道路,还为电磁屏蔽材料的加工利用拓宽了领域。本研究利用近红外光谱结合主成分分析法对化学镀铜处理前后样品进行了分析研究,旨在探讨利用近红外光谱技术研究该材料表面特性的可行性。结果表明：(1)化学镀铜前后样品表面的近红外光谱在形状和吸收强度上存在显著差异,而不同镀铜时间的样品之间也存在差异,尤其是反应未充分的样品。(2)经过主成分分析后,镀铜前后样品沿PC1轴、 PC2轴大致分成了6类,其中未处理样品、 活化处理样品性质较接近,镀铜时间25和40 min样品因反应充分,性质也比较类似,说明近红外光谱中包含反映材料处理前后的重要特征信息。(3)比较近红外区域和可见光区域光谱的主成分分析效果,发现近红外光谱区比可见光光谱区对镀铜处理前后样品的分类效果好,可见光光谱在突出样品的表面颜色特征信息方面表现更好,这说明两者结合运用更有利于样品表面特征信息的表征。     

聚醚砜/微纳纤维素复合膜材料的光谱表征与性能研究

采用FTIR表征了聚醚砜/微纳纤维素复合膜材料的官能团特征,利用XRD分析了复合膜材料的结晶度变化情况。研究了微纳纤维素质量分数的变化对膜亲水性能的影响。通过SEM观察了复合膜支撑层的膜结构。结果表明, 复合膜材料同时具有聚醚砜、微纳纤维素红外特征峰,且没有新峰出现,说明复合膜中微纳纤维素与聚醚砜为氢键缔合作用,无新官能团的产生,达到分子水平的相容。微纳纤维素的存在使得复合膜结晶性能增强,结晶度从37.7%增大至47.9%。随着微纳纤维素质量分数的增加,复合膜对水的范德华力和氢键力增强,亲水角从55.8°下降至45.8°,表面能从113.7 mN·m-2增加到123.5 mN·m-2,从而提高了复合膜材料的亲水性。复合膜多孔支撑层表面孔数较多,孔径有所增大,膜孔分布较为均匀。     

聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料及其超滤性能

聚醚砜与纤维素晶体等共混成铸膜液,采用浸没沉淀相转化法制备聚醚砜/纤维素晶体共混膜材料.通过超滤装置检测复合膜的水通量、截留率、平均孔径、孔隙率、抗污染性等超滤性能,从而讨论了纤维素晶体含量对共混膜超滤性能的影响.采用抗张测试机、热重分析仪(TGA)、原子力显微镜(AFM)对共混膜的力学性能、热稳定性能、形貌结构进行表征.结果表明,随着纤维素晶体的含量的增加,共混膜的纯水通量先升高后有所降低,截留率均保持在91%～95%,抗张强度、断裂伸长率先增大后有所下降,抗污染性较纯聚醚砜膜显著提高.当纤维素晶体质量分数为1%时,纯水通量达到最大为813.3L·m-2·h-1,孔隙率为88.8%,平均孔径达为70.9nm,抗张强度为7.25MPa,断裂伸长率为11.6%,平均污染度FR值为22.0%,衰减系数m值为35.8%.共混膜具有由纤维素晶体、聚醚砜热降解分别引起的两个失重阶段.共混膜为典型非对称膜结构,表皮层较为致密,多孔支撑层孔径较大.     

利用X射线衍射技术与红外光谱分析真菌侵蚀的木材

为了弄清真菌侵蚀木材的微细结晶构造与主成分官能团的变化,利用X射线衍射技术和红外光谱研究了分别经过黄孢原毛平革菌(PC)和棉腐卧孔菌(PP)侵蚀不同时间后毛白杨木材的结晶度、晶胞内层间距、晶粒宽度和主成分官能团的变化情况。结果表明：(1)PC与PP的侵蚀对木材纤维素结晶区的晶格构造没有影响,纤维素结晶区衍射2θ角和层间距基本保持不变,但纤维素结晶度和晶粒宽度随侵蚀时间增加而呈减小的趋势,并且受PP侵蚀的要比受PC侵蚀的明显,表明PP侵蚀对纤维素的破坏程度要大于PC侵蚀;(2)半纤维素在侵蚀过程中其木聚糖被不同程度的降解,使得产物中羰基含量增加,PC与PP对半纤维素的降解效果与纤维素几近相同;(3)木质素受PC侵蚀后苯环被氧化裂解生成链烃,而受PP侵蚀的变化不明显。