构造煤微观结构部分组成因素对CO2和CH4竞争吸附能力的影响分析
石钰
杨晓娜
薛俊华
李树刚
阳梦
刘洋
西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054
摘要：为明确构造煤微观结构部分组成因素对CO2和CH4竞争吸附能力的影响机制,基于巨正则蒙特卡洛、分子动力学方法和密度泛函理论,探讨了芳香单元延展度(La)、芳香单元堆砌层数(N)、狭缝孔径(d)、表面缺陷(V)及含氧官能团(M)对CO2 和CH4 吸附能力的影响.结果表明:CO2 和CH4吸附量及平均等量吸附热随La和d的增加而增大,随N的增加而减小;构造煤中V和M的存在会降低CO2和CH4的吸附量和平均等量吸附热;CO2 和CH4 在次生缺陷表面煤上的吸附强于其在单缺陷表面煤上的吸附;羧基最不利于CO2 在煤表面的吸附,羟基最不利于CH4 在煤表面的吸附;CO2/CH4的选择性系数始终大于1,狭缝孔径越小,CO2竞争吸附优势越显著;煤表面吸附CO2 和CH4 后,费米能级处CO2的电子态密度峰值大于CH4 的电子态密度峰值,说明CO2 在与CH4 竞争吸附过程中处于优势地位.研究从微观角度揭示了CO2 和CH4 在不同构造煤结构中的竞争吸附机理,其结论可为煤层气高效开采提供一定的理论依据.
关键词：竞争吸附CO2和CH4分子模拟微观结构含氧官能团
分类号：O647.32(物理化学（理论化学）、化学物理学)TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(11802231)国家自然科学基金(51974239)中国博士后特别资助项目(2019T120928)陕西省博士后科研项目(2018BSHEDZZ54)
论文发表日期：2022-10-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 34-42 )
英文信息