电化学改性对贫煤瓦斯吸附解吸特性的影响

发布时间：2024-02-15 01:00

　　电化学方法应用于强化煤层瓦斯抽采的效果主要取决于工程设计与参数选取的合理性。采用实验室实验的方法,用H2SO4、Na2SO4和NaOH 3种电解液分别对贫煤进行电化学改性,对改性前后煤样的瓦斯吸附解吸特性进行了测试,并通过低温液氮吸附测试和红外光谱测试分析了改性对贫煤煤样孔隙结构和表面基团的改变。结果表明:未改性煤样的饱和吸附量为30.03 mL/g,Langmuir压力为0.88 MPa,最终解吸率为83.20%;经H2SO4、Na2SO4和NaOH 3种电解液电化学改性后,煤样的饱和吸附量分别为23.70、26.67、32.79 mL/g,煤样的Langmuir压力分别为1.15、1.05、0.80 MPa,煤样的最终解吸率分别为90.10%、87.84%和81.71%;用H2SO4电解液电化学改性后的贫煤,比表面积最小,平均孔径最大,含氧官能团数量最多,故抑制瓦斯吸附、强化瓦斯解吸的效果最好。

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【部分图文】：

图1电化学改性实验装置

改性共设计了4种方案，实验方案见表2。其中方案1为未改性原煤，方案2至方案4分别为采用H2SO4、Na2SO4和NaOH溶液作为电解液进行电化学改性。根据国家标准GB/T19560—2008《煤的高压等温吸附试验方法》，将贫煤用粉碎机粉碎至60～80目（180～250μm），并....

图2改性前后煤样吸附等温线

式中：V为瓦斯吸附量，mL/g;p为甲烷气体平衡压力，MPa;VL为Langmuir体积，表示在给定的温度下，单位质量煤样的最大饱和吸附量，mL/g;pL为Langmuir压力，表示当V=VL/2时对应的气体平衡压力，MPa。对根据式（1）计算得到的数据进行拟合，朗格缪尔参数拟合....

图3改性前后煤样解吸率随时间变化曲线

改性前后贫煤解吸率随时间变化的曲线如图3，其最终解吸率及扩散系数见表4。由图3可知，瓦斯解吸率为方案4<方案1<方案3<方案2，且达到解吸平衡的时长为方案4>方案1>方案3>方案2，表明当选用H2SO4作为电解液时，解吸率最大，达到解吸平衡的时间最短，其次为Na2SO4电解液，N....

图4改性前后煤样的红外光谱图

煤表面的含氧官能团也会影响煤对瓦斯的吸附，王宝俊指出含氧官能团的增加会减少煤表面对甲烷分子的吸附点位，从而降低瓦斯的吸附量[19]。用H2SO4电解液电化学改性后，煤样的表面基团中羟基（OH）含量明显增多，抑制了瓦斯的吸附；用Na2SO4电解液电化学改性后羟基（OH）含量也增多，....

本文编号：3898920