离心式高速玉米精量排种器T形槽型孔设计与试验

针对离心式高速玉米精量排种器双粒种子并排填充导致重播严重的问题,该研究提出利用型孔槽对称凸台结构降低玉米种子并排填充概率的方法,设计了一种T形槽型孔。通过构建充种阶段玉米种子的力学模型,并结合玉米种子的形状特征确定了T形槽型孔基本结构参数。借助EDEM离散元仿真软件,以型孔槽前端长度、型孔槽后端面倾斜角以及型孔槽底部倾斜角为因素,以合格指数、重播指数与漏播指数为评价指标,设计二次正交旋转回归组合仿真试验。仿真试验结果表明:在作业速度18 km/h条件下,型孔槽前端长度为9.31 mm,型孔槽后端面倾斜角为43.37°与型孔槽底部倾斜角为70.5°时,排种质量最优,排种合格指数、重播指数与漏播指数分别为94.03%、1.72%与4.25%。台架验证试验结果表明:作业速度为15 km/h时,T形槽型孔的合格指数最高为95.16%,在此作业速度下,排种器的重播指数为1.42%,漏播指数为3.42%,满足高速精量播种要求;作业速度在12~21 km/h内时,T形槽型孔的平均合格指数为94.77%,相较于矩形槽型孔提升了3.13个百分点,相较于蹄型槽型孔提升了1.80个百分点,T形槽型孔的平均重播指数为2.06%,相较于矩形槽型孔降低了3.41个百分点,相较于蹄型槽型孔降低了2.49个百分点。该研究可为离心式高速玉米精量排种器优化提供参考。

表面张力对激光焊接熔池及匙孔的影响

基于FLUENT19.0软件,建立了激光焊接热-流耦合模型,对比分析了不同表面张力温度系数(为负值)对熔池流场的影响.结果表明,随着表面张力温度系数的减小,熔池后方顺时针漩涡的流动趋势逐渐减弱,甚至消失,而且焊接飞溅的数量增多.纵截面熔池长度逐渐增加,纵截面熔池流体最大流动速度逐渐增大,熔池横截面的面积逐渐减小.当表面张力温度系数为-2.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.28 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为2.89 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.52 mm^(2);当表面张力温度系数为-3.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.73 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为3.53 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.03 mm^(2);当表面张力温度系数为-4.9×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为4.14 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为4.09 m/s、熔池横截面面积的平均值为3.28 mm^(2).

四川盆地南部下寒武统筇竹寺组页岩孔隙结构特征与页岩气赋存模式

近年来,四川盆地南部地区(以下简称川南地区)下寒武统筇竹寺组页岩气勘探开发取得了实质性的突破,但是,关于筇竹寺组页岩气储层孔隙结构特征及其对页岩气赋存模式影响的研究还较为薄弱。为此,以川南地区W207井筇竹寺组页岩为例,以总有机碳含量(TOC)不小于1.0%为界,将筇竹寺组页岩划分出4个高有机碳页岩层段(H1—H4层),并基于大视域扫描电镜、流体注入法孔隙定量表征、三维分子结构建模与分子模拟等方法,研究了不同富有机质层段页岩孔隙特征,并着重分析了H3层页岩孔隙发育特征与页岩气赋存模式。研究结果表明:(1)筇竹寺组页岩纵向上孔隙发育差异较大,其中H3层页岩孔隙系统最为有利,发育粒缘缝—有机质纳米连通孔隙—有机质基质分子内孔隙3级孔隙网络,其矿物粒缘缝与有机质纳米孔隙提供了较大的游离气储集空间,页岩有机质分子结构中普遍发育微孔,提供了较大的吸附空间;(2)微孔对总吸附量的贡献随压力增高而降低,但在30.0 MPa时仍贡献了56%以上的总吸附气量;(3)高温高压下(30.0 MPa、70℃),页岩中游离气甲烷含量占总含气量的57%,当压力由30.0 MPa降低至16.5 MPa,游离气贡献总开采气量超过80%;(4)粒缘缝、有机质纳米连通孔隙和有机质基质分子内孔隙良好的配置关系为页岩气富集及开发提供了良好的连通体系,远离风化壳的超压层段有利于页岩孔隙发育。结论认为,川南地区筇竹寺组H3层页岩孔隙系统发育,具备页岩气高产地质条件,是筇竹寺组下一步重点关注层段,在此基础上寻找远离风化壳、孔隙发育的超压页岩储层是筇竹寺组选区选层的关键。

黄河三角洲潮滩表层沉积物在潮波和波浪作用下的孔压响应及固结机理现场试验研究

为了研究黄河三角洲潮滩表层粉质土在波浪和潮波作用下的孔压响应及对沉积物固结状态影响,在黄河三角洲潮滩上现场取土在试坑内配置了模拟黄河口快速沉积形成的流体状堆积物,利用静力触探试验、孔隙水压力测试手段,对比研究了试坑扰动恢复土体和潮滩原状土体在波浪和潮波作用下的孔压响应,并探讨了黄河三角洲潮滩表层粉质土非均匀固结机理。研究发现:在潮波作用下,潮滩和试坑土体产生了不同的孔压响应,在涨退潮过程中试坑土体超静孔隙水压力经历了负-零-正的变化,相当于经历了一次加卸荷过程,而潮滩土体仅产生了负值超静孔隙水压力。在潮波与波浪相互耦合作用下,潮滩浅部土体产生了明显的孔隙水压力积累,在深度0.3 m附近出现超静孔隙水压力最大值。潮滩表层土体强度沿深度从上到下呈现高-低-次高不均匀固结现象,产生这一现象的机理与潮滩土体在潮波、波浪和潮波相互耦合作用下孔压响应特点有关,特别是潮滩0.3 m深度附近土体受波浪影响显著,长期作用下形成硬壳层。

煤矿防冲钻孔机器人全自主钻进系统关键技术

针对高地应力矿井钻孔卸压作业智能化程度低的技术难题,总结分析了国内外钻孔卸压技术和装备的研究现状,指出研发高性能、高可靠、高效率的防冲钻孔机器人全自主钻进系统是破解冲击地压防治难题的重要发展方向。为此,凝练了影响钻进系统性能的“孔位精准识别、钻具姿态精确感知、无线电磁随钻智能检测、钻具运行状态智能识别和钻进系统精确控制”五大关键技术,并给出了解决思路和方法。针对在复杂恶劣环境下卸压孔的精确识别问题,设计了融合图像尺寸调节和多阶段训练模式的卸压孔图像样本扩充SinGAN模型,引入多层特征融合优化的FasterRCNN,构建了基于改进SqueezeNet轻量级网络架构的孔位识别模型,以实现卸压孔位的准确快速识别;针对钻具姿态精确感知问题,提出了基于改进梯度下降法算法优化无迹卡尔曼滤波的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)初始对准方法,设计了多个IMU的空间阵列布局方式,研究了基于BP神经网络的钻具姿态误差补偿方法,旨在提高钻具姿态的解算精度,实现精准钻孔卸压;针对复杂地质环境下钻进工况的精确检测问题,搭建了煤矿井下随钻测量无线电磁传输系统架构,探讨了微弱电磁波信号自适应调制和随钻高速双向电磁传输技术原理,研究了孔底地质参数、几何参数和工程参数的测量原理和实现过程;针对钻进系统运行状态识别问题,构建了钻进信号时域、频域、时频域的多域特征和深度网络高级特征提取架构,提出了钻进系统关键零部件健康状态评估和故障诊断技术,构建了基于改进蝙蝠优化长短期记忆网络的卡钻风险因子预测模型,实现对卸压钻具卡钻状态的准确预测;针对钻进系统的精确控制问题,分析了钻进系统的液压系统工作原理,构建了考虑煤岩性状的钻进系统精确控制方案,探讨了基于转矩和位置的钻进系统最优控制参数求解原理,旨在实现钻进回转系统和给进系统的智能协同控制和并行作业。

炮孔间距对偏心不耦合装药贯通裂纹扩展的影响

为研究光面爆破中偏心不耦合装药炮孔间距对贯通裂纹扩展的影响,利用同心不耦合装药的孔壁压力计算公式并结合应力波叠加原理,推导偏心不耦合装药的炮孔间距计算方法。基于求得的炮孔间距范围,计算3种岩石介质在不同炮孔间距条件下贯通裂纹的扩展位置,并选择砂岩材料进行数值模拟。结果表明:偏心不耦合装药爆破中,贯通裂纹主要集中于偏心侧;抗拉强度大的岩石,贯通裂纹偏离炮孔连心线的程度也较大。砂岩的炮孔间距为60 cm时,贯通裂纹扩展方向与炮孔连心线重合,连心线下方出现裂纹比较集中的贯通区域;炮孔间距的增大导致贯通裂纹远离炮孔连心线,从而造成欠挖。偏心不耦合装药爆破后,偏心侧岩石的损伤明显大于非偏心侧。

煅烧凝灰岩对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响

为探明煅烧凝灰岩对水泥水化产物的影响,借助X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法,分析了700℃下煅烧不同时间后凝灰岩的矿物组成及其对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响.结果表明:煅烧后凝灰岩中的沸石水、结构水和吸附水被脱除,斜发沸石等沸石矿物架状结构发生破坏,形成无定形的SiO_(2)和Al_(2)O_(3);煅烧凝灰岩有助于水泥中的水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)形成,且降低了C-S-H的钙硅比(n(Ca)/n(Si)),消耗了Ca(OH)_(2),水泥更易发生碳化;水化28 d后,煅烧凝灰岩水泥的孔隙率降低,孔径分布更细,从而提高了水泥强度.

单孔胸腔镜下行肺叶切除和淋巴结清扫术治疗早期非小细胞肺癌的疗效及对肺功能和运动耐力的影响

目的探讨早期非小细胞肺癌(NSCLC)行单孔胸腔镜下肺叶切除和淋巴结清扫术的疗效及对肺功能、运动耐力的影响。方法选取2019年3月至2021年3月承德市中心医院收治的128例早期NSCLC患者为观察对象,将其中予单孔胸腔镜下进行肺叶切除和淋巴结清扫术治疗的64例患者为单孔法组,予传统三孔胸腔镜下进行肺叶切除和淋巴结清扫术治疗的64例患者为传统三孔法组。比较两组患者临床资料、疗效指标,于术前(T_(0))、术后3d(T_(1))、术后7d(T_(2))、术后1个月(T_(3))、术后3个月(T_(4))、术后6个月(T_(5))应用简版McGill疼痛问卷评分(SF-MPQ)评估疼痛情况,比较两组患者不同时点的肺功能指标(每分钟最大通气量、最大呼气流量、第1秒用力呼气容积、用力肺活量)以及运动耐力指标(6min步行距离)的变化情况。结果两组患者淋巴结清扫数目、手术时间、并发症发生率差异均无统计学意义(P>0.05),而单孔法组患者术中出血量、术后引流时间、住院时间明显低于传统三孔法组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者T_(0)、T_(3)~T_(5)的SF-MPQ评分差异无统计学意义(P>0.05),而单孔法组患者术后T_(1)~T_(2)的SF-MPQ评分显著低于传统三孔法组,差异有统计学意义(P<0.05)。术前两组患者肺功能各指标、6 min步行距离差异均无统计学意义(P>0.05),单孔法组术T_(1)~T_(2)的每分钟最大通气量、最大呼气流量、第1秒用力呼气容积、用力肺活量以及6MWD均显著高于传统三孔法组(P<0.05),但术后T_(3)~T_(5)的肺功能各指标、6min步行距离差异均无统计学意义(P>0.05),由此可见,肺叶切除和淋巴结清扫术对单孔法组患者的影响最小,恢复最快。结论早期NSCLC患者行单孔胸腔镜下肺叶切除和淋巴结清扫术疗效显著,术后1周内(尤其是术后3 d)对患者的肺功能、运动耐力影响显著,但1个月后心肺功能逐渐代偿,这种优势逐渐不再显著。

陆相页岩岩相非均质性及储层孔隙发育特征:以四川盆地自流井组东岳庙段页岩为例

继四川盆地复兴地区涪页10井取得勘探突破后,侏罗系自流井组东岳庙段页岩油气表现出良好的勘探潜力。东岳庙段页岩发育独特的介壳灰岩夹层、黏土矿物含量高(质量分数最高可达60%),储层孔隙类型多样,纵向上具有很强的非均质性。以兴页X井为例,结合测录井资料、岩心观察、氩离子抛光扫描电镜等技术手段,重点剖析了东岳庙段陆相页岩岩相特征及其孔隙发育特征。建立了“夹层+矿物三端元”的陆相页岩岩相划分原则,将东岳庙段陆相页岩纵向上划分为6种岩相,即:介屑纹夹层型黏土页岩相;介屑纹夹层型混合页岩相;介屑灰岩相;粉砂介屑互层型混合页岩相;粉砂介屑互层型黏土页岩相;介壳韵律型混合页岩相。通过氩离子抛光扫描电镜观察发现,该套陆相页岩具有特殊的有机黏土复合体孔,其中介屑纹夹层型黏土页岩相有机孔类型最为发育,而介屑灰岩相有机孔不发育,主要发育粒内溶孔。压汞-氮气吸附联测结果显示6种岩相页岩的孔径分布无明显差异性。综合分析认为,有机质和黏土矿物在成岩演化过程中的相互作用是东岳庙段陆相页岩孔隙发育的主要因素。

酸溶开孔筛管支撑完井工艺研究及应用

为应对顺北断控油气藏支撑完井管柱无法穿越破碎带难题,研发了以高抗扭油管、酸溶开孔筛管和高抗扭液压丢手为关键技术的“酸溶开孔筛管”支撑完井工艺。设计的高抗扭油管和丢手器,满足下入期间旋转、钻磨对管柱抗扭能力的要求;设计的酸溶开孔筛管,初始状态管体完全密封,完井液可循环至底端钻头,满足钻磨时冲洗钻头的要求,而注酸溶解可溶塞后管体变成带孔的筛管,又可满足储层改造和生产时大排量通道要求。通过开展一系列承压、耐盐、耐碱和酸溶等试验验证了工艺的可靠性。现场应用表明,酸溶开孔筛管支撑完井工艺有效解决了破碎带难以穿越的问题,已在现场应用6井次,支撑管柱到位率100%。该工艺简单可靠、便于现场操作,且与传统工艺相比,单井提高时效53.6%,节约费用90.0%。该成果可为其他类似井选择完井工艺提供参考。

椎体后缘法超声引导腰椎经椎间孔注射治疗的运用效果

目的探讨椎体后缘法超声引导腰椎经椎间孔注射治疗的运用效果。方法以该院2020年1月~2022年1月收治的80例腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)患者为研究对象,均采用椎间孔硬膜外注射治疗,根据不同穿刺引导方式分组;40例采用传统X线引导,设为对照组;40例采用椎体后缘法超声引导,设为超声组。比较两组穿刺时间、手术时间、一次穿刺成功率、不良反应发生情况,记录术前、术后1 d、1周、1个月时疼痛VAS评分以及Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)。结果超声组穿刺时间、手术时间显著少于对照组(P<0.05);超声组一次穿刺成功率显著高于对照组,不良反应发生率显著低于对照组(P<0.05);两组术后1 d、1周、1个月的VAS评分、ODI指数均显著低于术前(P<0.05),但组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论椎体后缘法超声引导腰椎经椎间孔注射操作时间短、穿刺成功率高,相关并发症发生率低。

微米级类球形介孔材料用于乙烯聚合催化剂

采用2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷对类球形介孔材料进行疏水处理,制备了疏水性类球形介孔材料,将其作为载体,通过气流式喷雾干燥技术制备了聚乙烯催化剂。对疏水处理前后的类球形介孔材料进行了XRD、N2吸附-脱附、TEM、SEM表征,考察了气流式喷雾干燥过程中载气流量和浆料浓度对聚乙烯催化剂的影响,并评价了催化剂的乙烯聚合性能。实验结果表明,类球形介孔材料在疏水处理后孔结构和微观结构稳定;最佳喷雾干燥条件为喷雾干燥器进、出风口温度分别为140,105℃,载气流量为30 L/s,浆料浓度为30%(w);在最佳喷雾干燥条件下制备的催化剂用于乙烯聚合时,催化活性为28000 g/g,远高于工业用TS-610硅胶制备的催化剂的活性(9000 g/g),反应得到的聚合物性能也优于TS-610硅胶制备的催化剂得到的聚乙烯粉料。

聚酯纤维泡沫混凝土力学性能及孔结构研究

纤维的掺加可有效地改善泡沫混凝土抗压强度低、脆性特征显著的缺陷,增强其工程适用性。本工作针对聚酯纤维对泡沫混凝土力学性能的改善开展试验研究,选定密度等级为700 kg/m3的泡沫混凝土,考虑不同纤维体积掺量(0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)对其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及延性的影响。结果表明:纤维掺量为0.1%时,材料表现出较优的抗压和劈裂抗拉性能,28 d强度分别增加了86.4%和91.3%;纤维掺量为0.2%时,材料表现出较优的抗折性能,28 d抗折强度提升了39.1%。试样破坏形态和应力-应变曲线表明,聚酯纤维可有效地提升泡沫混凝土的延性。最后,运用图像分析处理法分别获得了五组试件的孔结构参数,从细观孔结构的角度讨论了聚酯纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响机理。

工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

显微镜辅助微创经椎间孔腰椎椎间融合术治疗单节段腰椎滑脱症

目的探讨显微镜辅助经Quadrant通道结合经皮椎弓根钉固定行微创小切口经椎间孔腰椎椎间融合术(MIS-TLIF)治疗单节段腰椎退行性滑脱症的疗效。方法回顾性分析2018年4月至2021年3月行椎体间融合术治疗单节段腰椎退行性滑脱症患者的临床资料,其中采用开放经椎间孔腰椎椎间融合术(TLIF)治疗患者41例(开放组),经Wiltse入路Quadrant通道直视下TLIF治疗患者25例(微创组),显微镜下减压并采用经皮椎弓根钉TLIF治疗患者38例(显微组)。记录3组患者手术时间、术中出血量、X线透视次数、引流量、术后2天和7天切口周围疼痛视觉模拟评分(VAS)、并发症情况,术后CT检查评估椎弓根钉置钉准确率,记录术前及术后6个月、24个月日本骨科协会(JOA)评分和Oswestry功能障碍指数(ODI),末次随访时采用改良MacNab标准评价临床疗效。结果所有手术均顺利完成。显微组术中出血量、引流量、术后2天和7天切口周围疼痛VAS评分均小于微创组和开放组(P<0.05),椎弓根钉置钉准确率高于微创组和开放组(P<0.05),但术中X线透视次数高于微创组和开放组(P<0.05)。开放组发生术后切口浅表软组织感染1例,疑似感染1例,脑脊液漏1例;微创组出现术后短暂性神经症状2例。3组术后6个月、24个月JOA评分和ODI评分均较术前明显改善(P<0.05),3组间比较无统计学差异(P>0.05)。术后6个月和24个月融合率3组间比较无统计学差异(P>0.05)。按改良MacNab标准,3组患者疗效优良率无统计学差异(P>0.05)。结论显微镜辅助通道下MIS-TLIF治疗单节段腰椎退行性滑脱症,术中出血少、切口疼痛感小、并发症少,采用经皮椎弓根钉置钉准确率高,融合率、疗效优良率与开放手术一致,临床疗效好。

鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段储层微观孔隙结构和固液作用力

针对鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段页岩储层孔隙结构和固液作用力问题,首先,通过聚焦离子束电子显微镜、计算机断层扫描技术和原子力显微镜对纯页岩储层样品开展研究;其次,结合Avizo软件建立页岩多尺度三维重构模型,定量分析页岩孔隙结构特征;最后,提出页岩储层固液相互作用黏附力测试方法,测定原油与孔隙壁面之间的黏附力。研究结果表明:长7_(3)储层发育有粒间孔、粒内孔和有机质孔隙,有机质孔隙形状主要有条状、弯月状和椭圆状;在微米尺度下,可以清晰看到层理缝;在纳米尺度下,不同页岩结构的样品孔隙结构特征无明显差异,孔喉形态多为片状和条状;有机质与原油之间的黏附力最大,长英质与原油之间的黏附力次之,层理面与原油之间的黏附力最小,3种平均黏附力分别为0.098、0.063和0.041μN,长7_(3)页岩储层中壁面原油启动难度较大,这从力学角度解释了该区为原位转化重点区域的原因。

周边眼偏位空孔爆破设计优化研究与应用

依据已有研究对空孔效应和设置空孔时裂纹扩展规律进行探讨,发现空孔有利于裂纹贯通,对提升爆破效果有一定帮助,但也发现传统的直线型空孔布置会导致裂纹偏向,即在空孔附近转向、偏离原发展路径,影响原设计开挖轮廓。若设置偏位空孔,则可充分利用空孔效应及导向作用以提高开挖质量。对于偏位空孔在爆破中的效应,采用数值模拟研究了不同炮孔间距、空孔偏位角下的裂纹扩展规律和炮孔间贯通情况,探讨了最优偏位角度设计,并根据模拟结果对现场爆破方案进行优化,研究实际应用效果。研究结果表明:偏位空孔对爆生裂纹具有较直线空孔更明显的导向作用,主要表现在爆生裂纹尖端向空孔本身发展或被空孔裂纹引导偏向、最终主裂纹与空孔连通或在空孔范围之外主裂纹相贯通,更利于炮孔主裂纹扩展与贯通;通过提取模拟结果并测量裂纹范围,对于孔间距在60 cm及以下时,适用于周边眼爆破设计的最优偏位角为15°,在此情况下炮孔连线方向形成了与孔心连线相平行的裂纹,能显著提升贯通效果;对于优化后的福厦铁路某隧道爆破施工方案,通过振速监测及超欠挖断面扫描分析,发现周边眼起爆引起的爆破振速降低了超过50%,超欠挖值也由平均25 cm降低至15 cm以内,整体应用效果良好。该项研究可为隧道爆破减振及超欠挖控制研究提供一定参考。

掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究

针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。

SCCO_(2)作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO_(2)改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO_(2)流体对孔裂隙性的作用机制。研究表明:①SCCO_(2)作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强。②SCCO_(2)流体对煤具有“扩孔”作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低。③SCCO_(2)对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小。SCCO_(2)使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好。空气干燥基态煤样经SCCO_(2)作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因。

纳米Fe_(3)O_(4)修饰功能化介孔分子筛MS-PC_(20)高效吸附La(Ⅲ)

以硅酸钠和氟硅酸为原料,采用非离子表面活性剂聚氧乙烯(20)十六烷基醚(PC_(20)),利用凝胶法制备了介孔二氧化硅(MS-PC_(20))。将MS-PC_(20)经(E)-2-[(羟甲基)亚氨基甲基]-5-甲氧基苯酚(HESI)选择性配体修饰,再在改性材料中加入磁性成分(Fe_(3)O_(4)),成功制备出MS-PC_(20)-HESI和MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs。将它们作为一种新型吸附剂,用于吸附水样中的La(Ⅲ)离子。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜和X射线衍射等表征手段,确定复合材料的化学结构、形貌、晶体结构等特征。通过对样品溶液pH、La(Ⅲ)离子初始质量浓度和吸附时间等变量进行考察和优化,探究MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs吸附剂在不同条件下对La(Ⅲ)吸附性能的影响。结果表明:在优化条件下,MS-PC_(20)-HESI-Fe_(3)O_(4)-NPs复合材料对La(Ⅲ)的吸附量为165.68 mg·g^(-1),吸附率高达88.34%,吸附的过程符合伪二阶模型和朗缪尔模型,其不仅吸附速率快,还对目标物种有足够的可及性、高吸附容量和良好的可重用性,并且加入磁性成分可以通过适当的磁场实现方便和经济的磁分离。