稀溶液中溶质的固/液吸附体积及分配系数

对稀溶液中溶质的固 /液吸附体系 ,首次提出了根据吸附分子体积和实验条件下吸附等温线中的最大吸附量计算单位质量吸附剂的吸附体积或吸附空间的方法 .此法适用于单层吸附 ,也适用于多层吸附和具有亲水亲油结构的表面活性剂分子的胶团吸附 .由此 ,吸附质的表面相浓度CS 具有真实浓度的含义 ,相应地 ,计算得到的溶质的固 /液分配系数Pα就有了准确值 .分别计算由溴代十二烷基三甲铵(DTAB)和溴代十六烷基三甲铵 (CTAB)与羊毛纤维构成的液 /固体系分配系数等 ,为溶质吸附的热力学研究奠定了基础 .

考虑吸附相体积的页岩气储量计算方法

页岩气赋存于发育大量天然微裂缝的页岩中,主要以吸附态和游离态2种形式存在。准确评价裂缝中自由气量对于页岩气井开采的早期评价具有明显的实用价值。从物质平衡原理出发,运用Langmuir吸附模型、Bangham固体变形理论,同时考虑基质孔隙体积和裂缝孔隙体积随地层压力的变化,以及吸附气所占体积对储量的影响,推导出了修正吸附相所占体积的页岩气藏物质平衡方程,并给出了线性化方法。计算结果表明,考虑了吸附气所占孔隙体积后,基质中自由气量比不考虑吸附相体积时减小,且吸附气量减小,裂缝中自由气量相对增加,总储量减小,使得计算模型更符合实际,计算结果更为准确。

变等温页岩吸附气体积计算模型

页岩气储层具有自生自储的特点,其吸附气体积是决定页岩气井开采价值和开采寿命的重要指标。受煤层吸附气体积计算公式KIM方程启发,结合实验室不同温度下的等温吸附数据,分析影响页岩吸附的因素。随着压力增加,页岩吸附气体积增加,总有机碳含量是制约页岩吸附能力的主要因素,不同压力下温度对页岩吸附的影响程度几乎相同,成熟度通过影响有机质孔隙结构对吸附气体积产生影响,水分与页岩吸附能力存在明显的负相关关系,黏土矿物对页岩的吸附影响很小。构建考虑温度、压力、总有机碳含量、成熟度、孔隙度、水分含量的页岩吸附气定量计算模型。对比模型计算的吸附气体积和实测等温吸附数据,发现两者具有较好的一致性。在对页岩气井进行处理时可通过地区经验和测井资料获取模型参数,实现吸附气体积的连续计算。

J油田吸附滞留和不可及孔隙体积实验研究

为定量描述吸附滞留孔隙体积和不可及孔隙体积在聚合物驱过程的变化情况,从而为渤海J油田聚合物驱方案优化提供重要依据,参照渤海J油田特征参数,依据相似原则开展了聚合物驱油以及产聚质量浓度测试实验研究。结果表明,聚合物质量浓度与吸光度具有较好的线性关系,能够较为可靠地用来计算产聚质量浓度;在聚合物相同质量浓度条件下,吸附滞留孔隙体积和不可及孔隙体积随岩心渗透率降低而增加;在驱替岩心渗透率相近的情况下,吸附滞留孔隙体积和不可及孔隙体积随注聚质量浓度增加而增加。渤海J油田吸附滞留孔隙体积为0.04～0.22 PV,不可及孔隙体积为0.12～0.22 PV。

纤维吸附表面活性剂的参量计算的新方法

利用计量的表面浓度cs 代替常规法测定的吸附量ns 所得到的吸附等温线,更客观地反映温度降低利于吸附(cs 更大)的热力学原理.对吸附体积Var、表面浓度cs和分配系数Pa 等参量的准确计量。

页岩对CO2的绝对吸附量及其影响因素试验研究

为研究页岩在CO2作用下达到吸附平衡过程中对CO2的绝对吸附量(na)及其影响因素,考虑吸附相体积和页岩体积应变两个因素对吸附系统自由空间体积的影响,基于质量守恒原理推导了适用于“阶段平衡法”的CO2绝对吸附量计算模型。利用自主研发的“高温高压页岩吸附膨胀仪”开展了0~16 MPa CO2压力下页岩吸附-变形试验,结合试验计算结果分析了CO2质量注入量、吸附相体积、试件体积应变3个因素对na的影响。结果表明:低CO2压力下使用该模型计算的na值与常规绝对吸附量经验公式计算结果较为一致,当CO2压力高于4 MPa时CO2绝对吸附量的计算值明显大于经验公式计算结果,且差值随平衡压力升高而逐渐变大;拟合结果显示:na与CO2平衡压力满足指数函数关系。由CO2质量注入量因素所引起的吸附量占na的比例随平衡压力升高持续降低;由吸附相体积因素所引起的吸附量占na的比例随平衡压力升高而增加,在平衡压力高于6 MPa后达到50%以上,吸附相体积因素成为影响na的主导因素;由CO2质量注入量与吸附相体积因素所引起的吸附量占CO2绝对吸附量的95%以上,而页岩体积应变因素所引起的吸附量对na的影响较小,占na的比例始终位于5%以下,但对其他吸附质如煤而言,吸附CO2产生的体积变形量可达试件体积的10%,此时体积应变因素将对na产生较为显著的影响。

高比表面积炭质吸附剂吸附性能评价方法的研究

采用热重天平和吸附剂评价装置测试了高比表面积炭质吸附剂对甲烷的吸附性能,论述了其影响因素和相关校正过程。测试结果表明,在相同的甲烷气体压力下,质量吸附量不随吸附剂质量变化而改变,压力越高,其误差越小,当压力为4 90MPa时,质量吸附量误差不足0 8%;体积吸附量的校正误差不超过1%。

高压下CH4在页岩中吸附时等量吸附热的计算新方法

等量吸附热是吸附过程中的一个重要的热力学参数。目前常用的Clausius-Clapeyron方程只适用于计算低压下的等量吸附热,而针对高压下页岩吸附CH过程中的等量吸附热的变化规律研究较少。首先开展了高压下CH气体在页岩中的等温吸附实验,构建了考虑温度相关性的Langmuir-Freundlich模型对吸附实验数据进行表征。然后从多元函数全微分的基本概念出发,基于多温度Langmuir-Freundlich模型提出了高压下考虑体相气体的非理想性和吸附相体积影响的等量吸附热计算新方法。研究结果表明:高压下页岩吸附CH过程中的等量吸附热随着绝对吸附量的增大而降低,页岩基质的非均质性对等量吸附热的影响占主导地位。如果忽略了体相气体非理想性或吸附相体积的影响将会高估等量吸附热。温度越高,气体的非理想性和吸附相体积对于等量吸附热计算结果的影响程度越低。

煤层气吸附解吸实验过程对吸附量的影响分析

提出了在煤层气吸附解吸实验过程中,吸附相体积和自由空间误差体积是造成吸附量测试误差的主要因素。通过分析吸附量的计算公式发现:这两种误差之和与吸附量误差成正比,而吸附解吸曲线之间的差异与这两种误差无关;增大样品缸容积可以减小自由空间误差体积对吸附量的影响,却不能改变吸附相体积对吸附量的影响。

竹纤维的染色热力学性能初探

选用直接菊黄G染料,研究了竹纤维染色热力学的几个参数,作出了竹纤维的吸附等温线,测得了竹纤维的有效吸附体积,计算了染色亲和力、染色热和染色熵,并与棉纤维和粘胶纤维作了对比.验证了竹纤维、粘胶纤维的吸附等温线类似,对染料的吸附均符合弗莱因德利胥经验方程式;实验结果与文献所求得的棉和粘胶纤维的数值非常接近.研究结果表明,用直接菊黄G在同一温度下染色,竹纤维的染色亲和力、染色热和染色熵都比棉和粘胶纤维要高.

HZSM-5催化剂的催化脱硫反应研究

采用浸渍法制备了一系列不同镧负载量的HZSM 5分子筛催化剂,并对其进行了X射线衍射、红外光谱、比表面和NH3-程序升温脱附等方面的表征。结果表明,HZSM 5分子筛的结晶度均达到了85%以上,掺镧后的HZSM 5分子筛在波数1100cm-1附近的非对称振动特征峰有一定程度的蓝移,BET法的比表面积及直径、单点体积、BJH法的吸附体积及脱附体积均有所增大,反应的比表面活性有所提高,致使弱酸量大幅度减少,中强酸、强酸量大幅度增大。在活性氢物质甲醇存在时,固定床微型反应器中噻吩的催化转化反应结果表明,催化剂的脱硫反应活性明显增强,噻吩转化率提高,噻吩转化为H2S的量增加,但液相产物趋向复杂,选择性有所降低,且在掺镧约1 0%左右噻吩的转化率达到51.3%。

PLA纤维染色热力学的初步研究

选用偶氮染料C.I.分散红74对聚乳酸(PLA)针织面料进行染色,研究了3种染色助剂对其染色热力学参数的影响(助剂不改变分散染料在PLA针织面料中的分配机理,属于Nernst定律分配型).作出了吸附等温线,确定了聚乳酸纤维的吸附有效体积Var,在此基础上计算出染色亲和力、染色热、染色熵.研究表明,用C.I.分散红74在高温下染色聚乳酸纤维的亲和力都比低温下高.

聚乳酸纤维面料染色热力学研究

选用分散染料C.I.分散红74对聚乳酸针织面料进行染色,研究了三种染色助剂对针织聚乳酸纤维面料染色热力学参数的影响。聚乳酸纤维针织面料对分散染料的吸附符合Nernst吸附,做出了针织聚乳酸纤维吸附等温线,确定了聚乳酸纤维的有效吸附体积Var,在所得结果的基础上计算出染色亲和力、染色热、染色熵。研究结果表明,用C.I.分散红74在高温下染色聚乳酸纤维的染色亲和力都比低温下要高。

PLA纤维染色热力学研究

选用偶氮染料C.I.分散红74对聚乳酸针织面料进行染色,研究了三种染色助剂对针织聚乳酸纤维面料染色热力学参数的影响。聚乳酸纤维针织面料对分散染料的吸附符合Nernst吸附。作出了针织聚乳酸纤维吸附等温线,确定了聚乳酸纤维的有效吸附体积Var,在所得结果的基础上计算出染色亲和力、染色热、染色熵。研究结果表明,用C.I.分散红74在高温下染聚乳酸纤维的染色亲和力都比低温下要高。

考虑含水和多组分气体的页岩气含气量预测模型

基于体积法建立页岩气含气量预测模型,含气量包括吸附气量和游离气量,在计算吸附气量时考虑了页岩矿物组成、温度、压力、水分和非甲烷多组分气体,在计算游离气量时考虑了吸附相体积,最终采用涪陵焦石坝地区焦页1井页岩现场解吸数据验证模型。结果表明,当考虑吸附相体积时,含气量模型计算值与现场解吸数据较吻合,当不考虑吸附相体积时,页岩含气量被高估27%～38%;水分对页岩含气量的影响较小;多组分气体不仅改变页岩含气量,也改变页岩气的赋存状态,不考虑多组分气体将高估目标区域含气量5. 6%～31. 8%。所建含气量模型精确性依赖于室内岩芯实验结果,未来应进一步开展含水页岩对多组分气体吸附实验研究,准确计算页岩气含气量。

页岩气储量计算的新物质平衡方程

页岩气总孔隙体积分为自由气体体积、吸附气体体积和孤立的孔隙体积。在原始状态,气藏孔隙内的自由气和吸附气处于平衡状态。气藏投入开采,压力就会降低,从而打破这种平衡,气藏内部主要表现为游离气的扩散和吸附气的解吸。随着吸附气不断解吸,吸附气体积不断变小,游离气体积逐渐增大。在以往页岩气物质平衡方程推导中,没有考虑页岩气的吸附气占据体积对动态储量估算影响。在推导页岩气新物质平衡方程时,引入了吸附气视孔隙度,考虑了吸附气体积对页岩气物质平衡方程影响,使得该方法更符合实际情况。

Estimation of the Isotherms of Phenol on Activated Carbons and Polymeric Adsorbents under Supercritical Condition

A method named as 'volume-expanding and pressure-reducing adsorption' is proposed. It can be used to measure the isotherms under supercritical condition. The adsorption isotherms of phenol on activated carbons and polymeric adsorbents are estimated and compared respectively for the systems of 'phenol-activated carbon-supercritical fluid CO2' and 'phenol-polymeric adsorbent-supercritical fluid CO2'. The results show that the amount of phenol adsorbed on the activated carbons and the polymeric adsorbents under the supercritical condition is much less than that under the general condition, which can be utilized to develop a technology regenerating the activated carbon with supercritical fluid. Moreover, the effects of ethyl alcohol, used as the third component, on the isotherms of phenol on the activated carbons and polymeric adsorbents under the supercritical condition are also investigated.

ANG储运技术吸附实验研究

以成型活性炭作为吸附剂,先进行了实验室吸附实验(以纯甲烷为实验气样,设置吸附温度分别为298.15 K、303.15 K、313.15 K、323.15 K,吸附压力≤5 MPa),再进行了中试实验(以管输天然气为实验气源,吸附温度为298.15 K,吸附压力为3.3~10.0 MPa),并与CNG储运技术进行对比,得到以下结论:实验室吸附实验结果显示,当温度不变时,随着压力升高,吸附剂吸附天然气的量上升,增长速度与压力成负相关;当压力不变时,随着温度升高,吸附剂吸附天然气的量下降,下降速度几乎与温度无关。中试实验结果显示,在298.15 K条件下,吸附剂吸附天然气的量随压力的升高而上升。通过对比可知,在温度、压力相同时,相同容积的储存容器,ANG储运技术的吸附体积比大于CNG储运技术的储存体积比,具有一定商业价值。针对中试实验存在较大吸附热效应的问题,可以降低充气速度,使吸附储罐充分与空气换热,将市场目标定位于对充气速度要求较低的市场。