XPS测定减水剂吸附层厚度

通过XPS谱图和XPS信息深度的计算方法测定了减水剂在胶凝颗粒表面的吸附层厚度。结果显示,木质素磺酸盐减水剂(LS)、改性木质素磺酸盐减水剂(GCL1-T)、萘系减水剂(FDN)和氨基磺酸盐减水剂(ASP)在水泥颗粒表面的吸附层厚度分别为8.70、10.87、1.50、7.26 nm;GCL1-T和FDN在粉煤灰表面的吸附层厚度分别为6.76 nm和0.95 nm。此方法可较准确描述减水剂在胶凝颗粒表面吸附层厚度的相对大小。由测定结果可进一步推断,FDN的分散机理以静电斥力效应为主;而空间位阻效应在LS、GCL1-T和ASP的分散机理中不可忽略。

多分散高分子在固液界面吸附层厚度的Monte Carlo模拟

在格子模型基础上用MonteCarlo方法模拟研究了多分散高分子在固液界面的吸附行为,重点考察了平均分布和正态分布两种不同链长分布形式的高分子在固液界面吸附层厚度的分布规律,模拟结果与概率统计模型计算的吸附层厚度分布趋势一致。随着系统温度升高,高分子链节热运动加剧,吸附层厚度的极值增大,大吸附层厚度的密度也有所增加。而链节吸附作用能的增大能显著压缩吸附层厚度,导致吸附层厚度极值分布前移,但固液吸附界面的表面覆盖率显著增大。高分子链长的分布形式对吸附层厚度有着显著的影响,平均分布的高分子体系对温度和链节吸附能以及高分子浓度的变化比较敏感。

药剂吸附层厚度计算新方法研究

提出了一种计算吸附层厚度的新方法。此法应用ＸＰＳ（Ｘ射线光电子能谱）角分辨分析法测试所获得的在不同入射角下特征原子的谱峰强度变化，推导出运用于吸附层厚度不同时的计算公式，并以实例进行了计算说明。

基于吸附层厚度理论的软硬煤吸附机理解析

针对同一变质程度软/硬煤的比表面积和总孔容积相差数倍,但其对甲烷吸附量却相当这一现象,根据热力学原理及煤对甲烷吸附机理,建立了煤的孔径对甲烷吸附层厚度的方程,数值分析了吸附压力和孔径对吸附层厚度(吸附层数)的影响,同时采用软/硬煤的孔径分布拟合函数,数值计算了软/硬煤的瓦斯等温吸附曲线,并与实测结果进行了对比分析。研究结果表明:基于吸附层厚度理论,在同一吸附平衡压力下,甲烷吸附层厚度随着孔径增大呈负指数变化,即煤体对甲烷的吸附是不同分子层的集合。采用煤体中孔径与其孔体积的分段函数和煤对甲烷的吸附层厚度理论,计算得到的瓦斯吸附等温线无论是变化趋势还是定量上均与实测结果一致,误差小于6.5%。因而,吸附层厚度理论很好地揭示了软/硬煤对甲烷吸附特征。由此,只要测得煤的孔径分布特征,即可采用吸附层厚度理论对其吸附量进行计算,为预测煤层瓦斯含量提供新方法。

煤体孔中低温液氮吸附层厚度研究

基于热力学原理及物理吸附机理,建立煤体吸附液氮的吸附层厚度理论,数值计算分析了孔径及吸附平衡压力对吸附层厚度(吸附层数)的影响。研究结果表明:在液氮吸附过程中,相对压力较小时,吸附层厚度随压力增大缓慢增厚,而相对压力约为0.9时,吸附层厚度出现拐点,吸附层厚度随相对压力迅速增大。同一吸附压力下,吸附层厚度(吸附层数)随孔径增大迅速减小至某一定值。相对吸附压力增大时,较大孔半径中(约大于50 nm),液氮吸附层厚度增量基本一样;但在小孔径中,液氮吸附层厚度变化较大,且孔径越小,吸附层厚度增量越大。而低温液氮吸附过程中,随吸附压力的变化吸附量与吸附层厚度具有相同的规律。

粘度法测量高分子在玻璃表面上的吸附层厚度

高分子在固体表面上的吸附层厚度对了解其结构具有重要意义．厚度的测量通常采用椭圆偏振法、流体力学法和沉降法等几种方法来测量［１］．流体力学法始创于５０年代中期Ｏｈｒｎ［２］对极稀高分子溶液粘度异常行为的解释．由于高分子在粘度计的毛细管管壁上的吸附，致使...

关于液—固吸附中的单分子吸附层厚度

研究了溶质在固体表面吸附的单分子层厚度。提出了用溶质和溶剂的单分子层吸附量计算吸附层厚度的方法,用该法处理了几个吸附体系。发现单分子层吸附(平均)厚度取决于溶质和溶剂的摩尔体积及它们吸附和解吸时的计量关系(Stoichiometric Displacement)。

煤层亚临界/超临界CO_(2)吸附特征与封存模式

大规模高效CO_(2)地质封存是短期内快速实现CO_(2)减排的关键途径之一,以吸附特征为主要封存机制的深部不可采煤层CO_(2)封存具有规模化实施的潜力。为研究深部煤层CO_(2)封存机制,以沁水盆地无烟煤为研究对象,开展了高温高压CO_(2)吸附实验,并采用简化局部密度模型(SLD-PR)拟合,分析了温压变化下不同孔隙的吸附相密度分布特征,揭示了以吸附相密度和最大吸附层厚度协同变化为核心的煤层CO_(2)封存机理,最后通过准确划分孔内吸附空间与自由空间,预测了不同埋深下煤层CO_(2)封存量。研究结果表明:(1)不同温度下超临界CO_(2)吸附曲线均表现出典型的超临界气体吸附特征,过剩吸附量(最大值介于1·25~1·75 mmol/g)在达到最大值后下降;(2)孔隙内CO_(2)吸附层分为接触层、内层和过渡层,亚临界CO_(2)在孔内以单分子层吸附为主,而超临界CO_(2)吸附方式为多分子层吸附;(3)最大吸附层厚度随埋深增加而减小,与温度呈正相关,而与压力呈负相关;(4)CO_(2)平均吸附相密度随埋深“先增后减”,总封存量与绝对吸附量曲线在CO_(2)处于超临界状态下存在差异。结论认为:(1)在吸附空间与吸附相密度协变下,煤层CO_(2)微观封存模式随埋深可分为亚临界单分子层吸附、超临界类气态多分子层吸附型以及超临界类液态多分子层吸附3种类型,自由相封存量对总封存量的贡献随埋深增加,但吸附封存仍是煤层CO_(2)封存的主要方式;(2)研究成果揭示了原位煤层超临界CO_(2)封存机理,能够为深部煤层CO_(2)封存能力评价提供新认识。

页岩储层标准等温吸附曲线的建立——以鄂尔多斯盆地长7页岩储层为例

页岩的矿物成分复杂、孔隙结构多样,导致页岩吸附性能差异大,同一储层中不同岩样的等温吸附曲线形态变化大,有必要针对页岩建立标准等温吸附曲线。对来自鄂尔多斯盆地长7油层组的页岩储层样品进行了低温液氮等温吸附实验,将实验所得曲线进行初步标准化后按照BET理论中的常数C值取2为底的指数进行分类并标准化。再将所有样品的标准等温吸附曲线使用4种吸附层厚度方程在Matlab数值分析软件中进行参数拟合,用以验证标准等温吸附曲线。按拟合精度从小到大排列的4种吸附层厚度方程的顺序为:Carbon Black 2次方程<Carbon Black 3次方程<Halsey方程<De Bore方程。最后通过参数平均得出了每一类型的页岩标准等温吸附曲线。所得页岩储层的标准等温吸附曲线代表了一系列表面性质相似的储层的吸附特征,可直接用于油藏数值模拟或油藏工程计算,简化了大量的繁琐计算过程,降低了岩样随机选择所导致的数据不确定性,且使计算结果具有较强的代表性。

苯乙烯丙烯酸共聚物分散剂在氟铃脲颗粒界面的吸附性能

利用残余质量浓度法、ζ电位测定、红外光谱和XPS法系统地研究了苯乙烯丙烯酸共聚物(MOTAS)分散剂在氟铃脲颗粒界面的吸附量、吸附状态、ζ电位、吸附作用力和吸附层厚度等性能.实验结果表明,MOTAS分散剂在氟铃脲界面的吸附符合Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量和吸附平衡常数k、ζ电位和吸附层厚度均随MOTAS分散剂相对分子量增加而增大,MOTAS分散剂在氟铃脲界面呈多点吸附,氢键是分散剂分子与氟铃脲界面结合的重要作用力.分析实验结果发现,MOTAS分散剂在氟铃脲颗粒界面吸附后具有静电排斥和空间位阻双重作用.

萘磺酸甲醛缩合物分散剂在氟铃脲颗粒表面的吸附性能研究

采用残余质量浓度法、ζ电位仪、红外光谱(IR)和X射线光电子能谱(X-Photoelectron spectroscopy,XPS)系统地研究了萘磺酸甲醛缩合物(NNO)分散剂在氟铃脲颗粒表面的吸附量、吸附状态、ζ电位、吸附作用力、吸附层厚度等性能。结果表明:NNO在氟铃脲表面的饱和吸附量、Langmuir吸附平衡常数k和ζ电位均随NNO相对分子质量增加而增大,NNO分散剂在氟铃脲表面呈多点吸附,吸附了NNO的氟铃脲的IR谱具有明显的"红移"现象,说明氢键是分散剂NNO与氟铃脲表面结合的重要作用力,NNO在氟铃脲颗粒表面的吸附层厚度为5.97nm,分析认为,NNO在氟铃脲颗粒表面吸附后具有静电排斥和空间位阻双重作用,可以较好地维持氟铃脲悬浮剂的分散稳定性。

减水剂吸附性能试验方法进展

先进微观测试手段是国内混凝土减水剂研究的薄弱环节。本文综述了减水剂在固体颗粒表面吸附量、吸附层厚度、吸附性质以及ζ电位等重要参数的常见测试方法,并分析了各种方法的优缺点。

水-短链醇二元溶液的表面吸附

基于表面聚集吸附(SAA)模型和Gibbs吸附微分方程,建立了二元液体混合物Gibbs表面过剩(Γ_(2))和吸附层厚度(τ)代数方程,可在全浓度范围内预测Γ_(2)和τ随体相组成(如组分2的摩尔分数x_(2,b))的变化.采用所建立的模型,研究了水(组分1)-短链醇(组分2)二元溶液的表面吸附行为,其在水表面的吸附趋势按甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇和叔丁醇的顺序依次增强,与其疏水性增强趋势一致,且其Γ_(2)和τ在低x_(2,b)区均依次增大,而在高x_(2,b)区均依次减小,是短链醇间吸附趋势和分子尺寸的差异所致.对于给定的短链醇体系,随着x_(2,b)的增大,Γ_(2)先急剧增大然后降低,呈现一个最大值,而其τ持续降低.

聚合物及其凝胶在矿物表面上的吸附与脱附行为实验研究

研究了部分水解聚丙烯酰胺水溶液及其铝凝胶和酚醛凝胶在矿物表面上的吸附与脱附行为。研究结果表明,聚合物凝胶在玻璃表面上的残余吸附层厚度比聚合物小,但在填砂层中的阻力系数和残余阻力系数比聚合物大;聚合物及其凝胶在多孔介质中的运移行为不符合1/3架桥规则。

考虑吸附和多流动形式共存的页岩气藏纳米级孔隙基质视渗透率计算方法

为计算页岩气储层纳米级孔隙（d〈100nm）基质视渗透率，得到考虑吸附层厚度的气体有效流通孔道直径，利用Knudsen方程推导划分气体流动形式的临界孔道直径，依据质量通量表达式得到多流动形式共存时的视渗透率计算公式。算例分析表明：页岩气储层中温度对流动形式的影响可以忽略；随着储层压力增加，以20MPa为临界，较低压力时气体视渗透率迅速降低，较高压力时降低趋势平缓；气体流动形式对视渗透率影响很大，储层温度下滑脱渗流与过渡扩散视渗透率计算结果在不同压力下存在7～10倍的差距；储层条件下吸附气体使得视渗透率减小约13％，高压下吸附对气体视渗透率影响更明显。

聚羧酸减水剂空间位阻表征方法探讨

聚羧酸高效减水剂的作用机理为静电斥力和空间位阻效应,其中以空间位阻效应为主。根据高聚物在固/液界面吸附行为,探讨以吸附层厚度和吸附构象作为主要参数来表征和研究聚羧酸减水剂吸附在水泥颗粒表面引起的空间位阻效应;讨论了X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、原子力显微镜(AFM)、光子相关光谱(PCS)、单分子力谱(SMFS)、流体力学、椭圆偏振、Monte Carlo模拟等方法在表征减水剂空间位阻的可行性、相关研究成果及其局限性,展望了聚羧酸减水剂空间位阻效应的研究前景。

活性炭无纺布的改性研究

本实验研究了改性活性炭无纺布的吸附特性,提出了活性炭无纺布改性的有效方法,并实验研究了不同环境因素对活性炭无纺布改性效果的影响。研究结果表明,Na2CO3和KOH溶液浸渍可以提高活性炭无纺布对CO2的吸附效率,延长吸附饱和时间;溶液浓度越高,改性效果越好;环境温度和湿度能影响改性效果。增加吸附层厚度,有助于提高改性活性炭无纺布对CO2的吸附效率,但同时也增加能耗,选择合适的吸附层厚度以获得较高效率和较小能耗是很重要的。

聚羧酸在水泥表面覆盖面积对分散性能的影响

通过自由基热聚合和可逆加成-断裂链转移法合成了不同主链刚柔性、不同序列结构分布的聚羧酸(polycarboxylate superplasticizer,PC)模型分子,系统的考察了PC分子结构与溶液构象、吸附性能以及宏观性能(如分散性能、流变性能)的关系,发现不同结构的PC宏观分散性能的差异主要来自于PC在水泥颗粒表面覆盖面积的差别。而PC的表面覆盖面积由两方面决定,一方面PC在水泥颗粒表面的单分子吸附层厚度;另一方面是PC在水泥颗粒表面的吸附量。单分子吸附层厚度越厚,在水泥颗粒表面的吸附量越大,PC在水泥颗粒表面的覆盖面积越大,对水泥浆体的分散性能越好。

纳米ZnO表面吸附聚电解质及其分散体系稳定性的研究

讨论了纳米ZnO颗粒表面吸附阴离子型聚电解质(马来酸酐钠盐聚合物)及其水分散体系的稳定性.FTIR分析表明,ZnO颗粒表面通过氢键和化学键吸附聚电解质.吸附行为受聚电解质浓度、pH值和离子强度的影响.随着pH值的增大,饱和吸附量减小,而吸附层厚度增大.饱和吸附量和吸附层厚度随离子强度的增大呈先增加后减小的趋势.与相同浓度的NaCl溶液相比,聚电解质在CaCl2溶液中的饱和吸附量较大,相应的吸附层厚度也较大.pH值的增大,分散体系吸光度变化缓慢,分散体系稳定性好.分散体系吸光度随聚电解质浓度的变化有极大值.分散体系稳定性的变化规律是由聚电解质在颗粒表面吸附构型变化而引起.