页岩气多层吸附的分子模拟与理论模型

用蒙特卡洛方法获得了储层条件下页岩气在有机质孔内的吸附等温线,并用分子动力学方法获得孔内气体分布与吸附层特征。基于热力学理论提出了表征过剩吸附的超临界气体多层吸附模型。通过用多层吸附模型与Langmuir模型拟合吸附等温线并分析拟合结果,说明多层吸附模型的合理性与优点。结果表明:非微孔中,页岩气发生双层吸附,靠近孔壁的第一吸附层受到的吸附作用远强于远离孔壁的第二吸附层,吸附层体积与温度、压力、孔宽无关,吸附层密度与孔宽基本无关。在宽1 nm的孔中,页岩气形成填充全部自由空间的吸附。超临界多层吸附模型拟合非微孔吸附等温线的效果与Langmuir模型同样良好,但其得到的吸附层厚度更准确,且能较准确计算吸附层密度随压力变化规律。

考虑多层吸附诱导流的页岩微纳米孔道渗流分形模型

针对页岩气渗流过程模拟难度大的问题,运用分形理论描述页岩气储层微观结构,基于吸附层多层吸附现象,考虑了压力敏感效应和真实气体效应,推导了微纳米页岩气的质量流量表达式,建立了页岩气微纳米分形表观渗透率模型。通过数值模拟与昭通页岩气田A1井实际生产数据进行对比,验证了模型的准确性。结果表明:孔道表面吸附气层数对压力变化的敏感性较高,对温度变化的敏感性较低;受压力敏感效应的影响,页岩气扩散阻力随之增大,使得表观渗透率下降;随着气体压缩因子的增大,吸附层厚度增加,吸附区截面面积占比提高,同时,页岩孔道的压力敏感效应使得孔道直径减小,吸附气诱导流随之先减小后趋于平缓,使得页岩气整体表观渗透率减小。研究成果可为页岩气数值模拟提供部分理论基础,通过控制影响页岩气分形渗透的主控要素提高页岩气压裂开发采收率。

多层吸附床层中活性炭对烷烃的吸附特性

为了解活性炭对小分子直链烷烃的吸附情况,通过在多层床层结构中测试颗粒活性炭吸附剂对烷烃的吸附,试验发现颗粒活性炭对C4-C7直链烷烃的吸附量随碳原子数目增加,饱和吸附量从22 mg/g增加至145 mg/g,穿透时间从5 min延长至35 min。碳原子数目从C7增加到C8时,吸附量无改变,但穿透时间缩短至25 min。实验发现颗粒活性炭的吸附容量与烷烃的液相饱和蒸气压成负相关,与相对分子量、沸点、极化率成正相关。在多层吸附床层结构中处理以C5-C8直链烷烃为主的废气,吸附剂吸附容量可被完全利用,使用2层床层结构设计即可满足排放及换料需求,吸附以C4为主的废气,则需使用更多层床层设计。

考虑气体多层吸附的表面扩散传输模型

纳米孔内气体主要以吸附态为主,孔隙壁面的表面扩散传输对多孔介质内气体流动的贡献不容忽视。鉴于Langmuir单层吸附模型不能有效描述高温高压条件下的气体吸附特征,以单层吸附覆盖度为基础,推导出新的吸附气体表面扩散系数的理论计算公式,并利用相关实验和理论数据验证其合理性和准确性。在此基础上构建纳米孔隙壁面气体多层吸附表面扩散模型,分析压力和温度对表面扩散传输的影响效应和规律。结果表明:提出的新的吸附气体表面扩散系数计算公式在计算吸附气体表面扩散系数方面更具优势,有效反映了气体分子的多层吸附特征;基于多层吸附理论所建立起来的吸附气体表面扩散新模型,综合考虑了温度和压力的耦合效应,比传统气体表面扩散模型更加准确可靠;压力和温度是影响吸附气体表面扩散的两个重要方面,在以表面扩散传输为主的纳米孔中,气体表面扩散通量的压力影响效应显著(压力升高9 MPa,通量增大2个数量级),温度影响效应较弱(平均温度每升高1℃,通量降低1.13%)。

纳米氧化锆多层吸附的模拟及实验研究

采用机械搅拌法制备CTAB-ZrO_(2)、SDS-ZrO_(2)、CTAB-SiO_(2)、SDS-SiO_(2)纳米磨粒,并深入研究了纳米磨粒的包覆机理。推导出任意表面活性剂浓度下吸附量的计算式及多层吸附的Langmuir2-SCA等温方程,由修正的吸附量计算式可得到不同吸附剂浓度下表面活性剂的吸附量,并运用高浓度表面活性剂溶液下的吸附量检验Langmuir2-SCA等温方程的适用性。通过XRD、FT-IR、FE-SEM等测试手段对样品的结构、光学性质和形貌进行表征,并进行定性和定量分析。结果表明:Langmuir2-SCA等温方程可准确地描述高浓度表面活性剂溶液下的吸附量。相比于SDS-SiO_(2)纳米颗粒,CTAB-ZrO_(2)纳米颗粒能吸附更多的表面活性剂、更少的水分子;同时CTAB-ZrO_(2)具有更好的摩擦磨损性能,且微粒呈球状,粒径分布较均匀,包覆性较好。因此,在磁性磨料研磨加工中,选择CTAB-ZrO_(2)作为磨粒较好。

煤表面对多个氧分子的多层吸附机理研究

应用密度泛函理论,在6-311水平上研究煤表面与氧的吸附作用,比较煤吸附5个氧分子,其表面与氧分子化学键的变化情况,吸附后氧分子的键变长,但不断裂,煤表面的变化很小,证明煤表面吸附5个氧分子是物理吸附,根据优化后的几何结构,证明还是多层吸附。其中侧链吸附的氧分子键长变化最大,由1.2582(?)变为1.3244(?),说明侧链吸附的氧分子最活泼。从电荷集居数分析可知,原子中电子转移的多少与化学键的变化成正比,转移越多,化学键变化越大。煤表面与5个氧分子组成的吸附态中,氧分子的振动频率变小,计算其吸附能为409.68 kJ/mol。

济阳坳陷缓坡带页岩油储层微观孔隙结构及分形特征

页岩孔隙主要为微—纳米级孔,其微观孔隙结构及分形特征对页岩油储层评价至关重要。通过岩心和薄片观察、X衍射全岩矿物分析和低温氮气吸附-脱附实验等方法,定量表征了济阳坳陷缓坡带陆相页岩油储层的微观孔隙结构和分形特征。结果表明:济阳坳陷缓坡带主要发育碳酸盐质页岩、混合碳酸盐质页岩、含硅灰质页岩、含灰(硅)混合质页岩等4种岩相类型。低温氮气吸附-脱附曲线主要呈现为Ⅳ类,发育4种迟滞回线类型。选取多层吸附区域氮气吸附数据,计算分形维数,页岩样品分形维数介于2.4106~2.6160,平均为2.5275,页岩样品孔隙结构整体复杂,粗糙程度中等偏高,非均质性较强。页岩的有机质丰度变化主要受陆源碎屑质量分数的影响。分形维数与比表面积和平均孔径关系密切,页岩比表面积和平均孔径越小,分形维数越大。页岩孔隙结构特征多与页岩层理的发育程度密切相关,纹层状页岩具有更大的平均孔径、更好的孔隙结构及更弱的非均质性。

基于静电吸附多层膜固定酶的过氧化氢生物传感器的研究

以玻碳电极为基底 ,电聚合 2 ,6 吡啶二甲酸 (PDC) ,使形成一带负电的界面 ,再通过静电吸附自组装一层聚阳离子聚丙烯胺 (PAH) ,用于静电吸附固定辣根过氧化物酶并以此方法固定多层酶膜制备过氧化氢传感器 .探讨了工作电位、介体浓度、pH对电极响应的影响 ,考察了电极的重现性、干扰及使用寿命 .该传感器在H2 O2 浓度 4 6× 10 -6～ 3 5× 10 -3 mol/L范围内有线性响应 ,检出限为 2× 10 -6mol/L .电极在用于实际试样回收率的测定中 。

页岩储层润湿性及孔隙结构对吸附特征的影响

采用氮气吸附法和高压压汞法对基质孔隙和有机质孔隙进行分类,并构建了2个分段函数模型对吸附特征进行描述。结果表明,有机质孔隙表面为油润湿,基质孔隙表面为水润湿,且水相接触角和油相铺展程度差异较大。在储层温度和压力条件下,页岩气属于气相多层吸附,采用Langmuir单分子层模型和L-F多分子层模型组成的分段函数拟合程度更高。

炉黑表面活性的表征 Ⅱ．用静态气体多层吸附法测定表面粗糙度

为了更深入了解补强机理，测定了具有不同BDP吸收值和氮吸附比表面积的起始炉黑和石墨化炉黑的表面粗糙度，用FHH分形理论评价了77K时Ar和N2的吸附等温线。该理论用表面分维Ds描述几何表面粗糙度（Ds=2,平滑表面；Ds=3，无限粗糙表面），用表面粗糙度的变化不能解释这些炭黑的不同补强性能，石墨化后表面粗糙度在z≤0．8mm，的尺度内下降到Ds≈2．3，这些结果与先前单独用码尺法获得的结果相吻合，码尺法是用分子大小不同的气体（乙烯，乙烷，丙烷，异丁烷）来测定表面分维的。

还原氧化石墨烯高效吸附双酚F的机理研究

本研究关注了还原氧化石墨烯(RGO)对内分泌干扰物双酚F(BPF)的高效吸附机理。与同类碳基吸附剂材料GP和GO相比,RGO显示出作为一种高效吸附剂用于去除废水中BPF的巨大潜力。Freundlich模型能够较好地拟合BPF在RGO表面的吸附等温线,这说明BPF在RGO表面可能发生了多层吸附。热力学研究结果表明,BPF在RGO表面吸附是一个自发的吸热过程。溶液pH值从2.0增加到11.0,RGO对BPF的吸附最开始缓慢增加,pH值超过BPF的pKa1后,吸附容量增加到最大值。BPF发生二次解离后,由于静电排斥作用较强,导致其与RGO的结合作用减弱,从而使吸附效率急剧减小。RGO高效吸附BPF的主要机理为π-π相互作用、疏水作用和静电辅助氢键作用,由于溶液pH值不同,导致各种作用的强弱不同,从而使RGO的吸附能力也存在显著差异。本研究为RGO这类石墨烯碳基吸附剂用于去除水环境中具有可解离性的内分泌干扰物提供了理论依据。

树状高分子溶液在粘度计毛细管表面的吸附现象

本文测定了树状高分子DAB(PA) n 水溶液和脂肪族超支化聚酯及其硅烷化衍生物溶液性质 .通过粘度测量 ,得到了吸附常数k ,半数吸附浓度ca,分子间缔合常数Km ,特性粘度 [η]等参数 ,解释了特性粘度的反常行为 ,重点研究了吸附现象 .发现树状高分子和超支化高分子溶液在粘度计毛细管表面形成了多层吸附 。

BET模型及OriginPro 9.1在溶液表面吸附实验中的应用

首次在溶液表面张力测定实验中采用BET多层吸附模型替代Langmuir单层吸附模型来研究正丁醇水溶液的表面张力、溶液浓度和饱和吸附量之间的关系,有助于学生深入理解溶液表面吸附现象的本质。采用originPro 9.1软件对实验数据处理进行,实践表明此方法科学严谨,且能够避免手动作图的主观性和人为误差,适合于高校物理化学溶液表面吸附实验的计算机辅助教学。

考虑修正BET吸附的异常高压页岩气藏物质平衡计算方法

页岩气物质平衡方程中,通常采用langmuir等温吸附方程表征吸附气量,但langmuir等温吸附方程的使用条件并不适合异常高压页岩气藏。鉴于此,针对异常高压页岩气藏的单井控制储量计算的问题,基于物质平衡方程的基本原理,考虑页岩气的多层吸附、超临界吸附、异常高压三重影响,引入修正BET吸附模型,表征页岩气的吸附特性,建立考虑修正BET吸附因素的异常高压页岩气藏物质平衡方程。将研究成果应用于实际区块单井分析中,应用实例表明:文中建立模型的直线相关系数更高,不仅能计算气井的控制储量,也能计算泄气范围内的自由气含量以及吸附气含量。根据该方程计算的结果与实际储层的地质条件结合,文中模型所考虑的建立条件与实际储层的情况更为接近,研究成果对异常高压页岩气藏的生产管理具有重要的指导意义。

H_2O在Cu(110)清洁表面上吸附的TDS研究

一、前言H2O与金属表面的相互作用愈来愈受到人们的重视,因为它在许多领域,诸如催化、腐蚀和电化学等方面皆有极强的应用背景。目前,人们把主要兴趣集中在研究H2O在清洁金属表面吸附的结构及其动力学等。已被研究的金属有:Ru、Pt、Ni、Rh、Ag及Cu。在这些金属的清洁表面,H2O吸附的主要模式为分子吸附,但偶而也有离解吸附现象发生。

煤的瓦斯吸附动力学机制及温度效应

基于煤对瓦斯的多层吸附假设,推导了煤中瓦斯的多层吸附理论,并采用此理论对煤的瓦斯吸附试验规律进行拟合分析。结果表明:煤对瓦斯的多层吸附理论很好地拟合瓦斯等温吸附,拟合相关性均达到0.99以上;煤体表面单层吸附瓦斯体积V_m随温度降低而线性增大;煤的吸附热Q和瓦斯凝聚热QL差值(Q-Q_L)与温度T线性相关;瓦斯在煤表面吸附层数n随温度降低线性增大。

多层营养盐协同作用的藻类生长模型研究

不同形态的营养盐在不同介质(层面)中会对藻类生长产生不同的影响,本研究构建了同时考虑水环境中、藻细胞膜界面上和藻细胞膜内营养盐浓度,尤其营养盐在藻细胞界面吸附/脱附作用的藻类生长数值模型,通过数值计算进行了参数率定和验证.结果显示,实验测试值与本模型计算值的平均相对误差小于6.90%,而且,本模型与未考虑营养盐吸附/脱附作用模型的最大绝对值累积相对误差分别为11.70%和34.18%.显然,本研究提出的这种藻类生长模型与实测数据吻合更好,能够更准确、合理和真实地描述藻类生长状态与变化趋势.本模型反映出的细胞膜界面浓度,体现了藻细胞在光暗交替情况下吸收营养盐的变化,同时表达了藻细胞内部ATP浓度的变化状态,使外界营养盐浓度同藻细胞自身营养状态之间,也就是在微观和中观层次之间建立起具有理论指导意义的相互关联作用.

固体表面气体吸附等温线的动力学解释

固体表面气体吸附等温线的动力学解释林子心，杨贯虹气体在固体表百的吸附机理，是多相催化反应理论研究的基础。而等温条件下气体在固体表面吸附量与压力之间的关系──吸附等温线，反映了不同气体在不同固体表面吸附时的差异与规律，由于吸附等温线只代表实验观察结果，...

煤弹性参数的影响因素分析及其AVO响应特征

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义,有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象,根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果,基于BET多层吸附理论(The Brunauer-Emmett-Teller theory)和自洽模型构建不同流体饱和的煤层气储层岩石物理模型。主要考虑3种流体饱和情况:1种为完全水饱和,另外2种为不同的含水、吸附气和游离气的多相混合流体。在此基础上,分析煤基质组成、孔隙率和流体饱和情况对煤的弹性参数的综合影响,进一步开展含煤地层在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应特征分析。结果表明:研究区内,煤的孔隙率是引起煤纵横波速度、多相流体饱和煤体积模量变化的主要影响因素,且孔隙率增大引起多相流体饱和煤体积模量的变化较明显;相比于孔隙率,不同煤基质组成对完全水饱和煤体积模量、密度的影响更为显著;不同流体饱和情况引起的煤弹性参数变化相较于孔隙率、煤基质组成小。分析含煤地层的AVO响应特征可以发现,孔隙率与AVO属性呈一定线性关系,含水饱和度与AVO属性呈一定非线性关系;与其他AVO属性相比,横波阻抗属性在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应最为显著。