不同粒级煤胶体对汞的吸附热力学

采集煤样并提取煤胶体,通过分批实验研究其对汞的吸附热力学特性。结果表明:温度和粒径都能显著影响煤胶体对汞的吸附作用,随温度的升高、粒径的减小,煤胶体对汞的吸附量均增大。煤胶体对汞的吸附过程可用吸附-分配复合模型较好的描述,这说明汞在煤胶体上的吸附并不是单一的表面吸附或分配作用,而是这两种吸附作用的叠加。其中,0~2,2~5μm的煤胶体对汞的吸附以表面吸附为主,而汞在5~10μm的煤胶体上的吸附则主要是分配作用。另外,温度越高、煤胶体的粒径越小,分配作用在煤胶体对汞的吸附中的贡献越小,表面吸附的贡献越大。吸附反应的ΔG^0为负值,ΔH在24.5~86.1 k J/mol,ΔS为正值,说明煤胶体对汞的吸附可自发进行,为吸热反应,吸附过程中系统的混乱度增加。汞在0~2μm煤胶体上以化学吸附为主,而在2~5和5~10μm的煤胶体上则主要为物理吸附。

煤胶体对重金属铜与镉的吸附特征研究

煤矿周围含有大量的煤胶体,其比表面积大,对污染物质的吸附能力更强。煤胶体进入土壤后,可能对环境中的重金属迁移有促进作用,目前,相关文献较少。因此,研究煤胶体对重金属污染物的吸附特征,可以为预测重金属在煤矿区周围土壤中的归趋提供理论依据。采集辽宁省阜新市长焰煤,提取不同粒级的煤胶体(0-2、2-5、5-10μm),并研究其对重金属污染物铜与镉的吸附动力学和热力学行为。结果表明:煤胶体粒径越大,其比表面积越小,有机质含量越少。准二级动力学方程能更好的描述各粒级煤胶体对铜与镉的吸附动力学过程(r2>0.99),表明煤胶体对铜与镉的吸附以化学吸附为主。铜镉在0-2、2-5、5-10μm粒级煤胶体上的吸附速率常数分别为:0.0818、0.0796、0.0536,镉的分别为0.0717、0.0631、0.0336,表明煤胶体粒径越大,对铜与镉的吸附速率越小,且煤胶体对铜的吸附速率大于镉,铜达到吸附平衡的时间更短。铜在0-2、2-5、5-10μm粒级煤胶体上的平衡吸附量分别为:19.3、18.4、14.3 mg·g^(−1),镉的分别为25.5、20.6、17.5 mg·g^(−1),表明煤胶体粒径越大,对铜与镉的平衡吸附量越小,且煤胶体对镉的平衡吸附量大于对铜的平衡吸附量。Freundlich吸附等温模型能更好的描述各粒级煤胶体对铜与镉的等温吸附过程,温度对吸附过程有显著影响,温度越高,煤胶体对铜与镉的吸附能力越强。此外,各粒级煤胶体对铜和镉的吸附热力学参数ΔG_(0)<0、ΔH>0、ΔS>0,表明煤胶体对铜和镉的吸附是可自发的、熵增的吸热反应,为化学吸附,煤胶体粒径的减小也提高对铜与镉的吸附能力。

不同粒径烟煤胶体在多孔介质中的迁移特征

为研究煤胶体在多孔介质中的运移行为,提取并分析了1~2μm、2~5μm、5~10μm三种不同粒径的煤胶体的粒度分布及Zeta电位特征.通过穿透曲线实验考察了pH在4~9内、离子强度由1mmol·L^( -1)变化到0.001mmol·L^( -1)时不同粒径煤胶体在多孔介质中的迁移特征.结果表明:煤胶体带负电,且其Zeta电位绝对值随pH的增大而增大,随离子强度的增大而减小;煤胶体在多孔介质中的运移能力与粒径成反比;当pH为7时,煤胶体在多孔介质中的能力最强;三种粒径的煤胶体穿透能力随着溶液的离子强度由1 mmol·L^(-1 )变化到0.001 mmol·L^(-1 )时增强,表明无机离子导致煤胶体在多孔介质中沉降从而限制其迁移.

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体(0~2、2~5、5~10μm),采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明:煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为(5~10)μm>(2~5)μm>(0~2)μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2μm和2~5μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。

四溴双酚A在煤胶体上的表面吸附和分配作用特征

以采自内蒙古霍林河煤矿的煤样为研究对象,通过模拟实验研究了四溴双酚A在煤胶体上的吸附行为,重点探讨了温度、p H值和离子强度对四溴双酚A在煤胶体上表面吸附和分配作用的影响.结果表明:煤胶体对四溴双酚A的吸附过程可由Freundlich表面吸附-分配复合模型很好地描述.随着温度的升高,四溴双酚A在煤胶体上吸附的分配作用和表面吸附同样都有所下降,但温度的升高对分配作用的影响程度较大.p H值主要影响四溴双酚A在煤胶体上的分配作用,在p H值为9时,四溴双酚A在煤胶体上的吸附以表面吸附为主,其对总吸附量的贡献率为97.5%;而在p H值为6~8时,则以分配作用为主,其对总吸附量的贡献率为64.0%~78.9%.Ca^(2+)浓度为0.001~0.1 mol·L^(-1)时,离子强度对于四溴双酚A在煤胶体上的表面吸附和分配作用均影响较小.

Gel fire suppressants for controlling underground heating

One of the major safety issues in coal mining is heatings and the resultant spontaneous combustion in underground coal mines. CSIRO researchers have developed a number of polymer gels suitable for controlling beatings in coal mines. These gels were developed to meet strict selection criteria including easy preparation, no or low toxicity, controllable gelation time, adaptable to mine water chemistry, adjustable viscosity, relatively long gel life, thermally and chemically stable and low cost. The HPAM-Aluminum Citrate gel system was identified to be the most favourable gel system for fire suppression in under- ground coal mines. These gels can be applied to the areas undergoing coal heating or gas leakage at a controllable gelation time and impermeable gel barriers can be formed in the areas to block ingress of air.