基于Langmuir模型含水率对构造煤吸附CH_(4)/CO_(2)影响试验研究

为探究不同含水率条件下煤样对CH_(4)/CO_(2)单组分气体的吸附特性,以六盘水攀枝花煤矿为研究对象,利用吸附试验(CH_(4)吸附、CO_(2)吸附)结合Langmuir模型对不同含水率状态下的构造煤煤样进行试验,研究结构表明:运用Langmuir拟合对吸附量大小进行研究,其拟合相关系数R^(2)>0.99,在恒温恒压下,随着含水率的增加其CH_(4)吸附与CO_(2)吸附量均减小,且CH_(4)吸附量均小于CO_(2)吸附;对于同一含水率煤样,煤样对气体吸附量随着压力的增大先增大后达到平衡,根据Langmuir拟合得到极限吸附值a,其极限吸附量a值与含水率呈负相关关系,并且CO_(2)的a值均大于CH_(4)的a值。

基于Langmuir理论的平衡吸附量预测模型

为了实现对吸附反应的平衡吸附量的预测,建立了平衡吸附量预测模型.以高岭土、蒙脱土这两种黏土矿物吸附Ca2+为例,验证其等温吸附曲线符合Langmuir吸附方程.在Langmuir吸附等温式的基础上,建立了平衡吸附量预测模型,该模型应用于单组分吸附反应的平衡吸附量的预测.通过实验对该模型进行了验证,模型的计算结果与实验结果可以较好地吻合,证明该模型的可靠性较高.

固液相离子吸附体系中吸附剂浓度效应与Langmuir方程的适用性

以蛭石吸附Zn2+和Cd2+为例,探讨Langmuir方程在固液相离子吸附体系中的适用性,结果表明:传统吸附等温线随吸附剂浓度W0增大而下降,吸附量qe不仅仅由液相平衡浓度Ce所决定,而是Ce和W0两个变量的函数;以Langmuir方程的线性形式对实验数据进行拟合,在给定吸附剂浓度水平下的实验数据与Langmuir方程拟合的相关性很好,但方程中的两个参数随吸附剂浓度增大而降低而且差异显著,表明Lang-muir方程仅适用于给定吸附剂浓度的体系,采用单一参数的Langmuir方程难以准确描述试验检测范围内Zn2+和Cd2+的吸附规律.

蛭石的NH_4^+吸附与Langmuir方程

测试检验和理论分析说明在Langmuir方程应用中将平衡吸附量Qe表达为离子起始浓度C0和介质用量W0的函数时,Qe=W0qmC0/(KC+C0),方程式中系数KC不是常数,而是W0的函数并与W0呈线性相关.在蛭石铵离子吸附关系式中,Langmuir方程适用的范围是起始浓度C0较小.

二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较

通过实验获得了CH4和N2及其二元混合气体的等温吸附方程,并利用扩展Langmuir方程对二元混合气体的吸附行为进行了预测。结果表明,利用纯CH4气体的等温吸附方程和扩展Langmuir方程对二元混合气体吸附行为的预测结果,均与二元混合气体的等温吸附实验数据存在较大误差。所以,当煤层气中含有一定数量的非甲烷气体时,只有通过混合气体的等温吸附实验,才能获得准确的吸附特性参数。

液—固吸附体系中扩展的Langmuir方程的推导和检验

从气-固吸附体系中推导出的Langmuir方程,近一世纪来只能经验性地描述液相吸附.本研究以液-固界面上的溶质计量置换模型为基础,考虑到液-固吸附体系中各组分之间的相互作用,从理论上推导出了在液-固体系中描述在不同溶剂浓度条件下的溶质吸附的扩展的Langmuir公式，并称其为扩展的LLangmuir公式。将Langmuir公式中经验参数与液相色谱中的计量置换平衡中的参数相关联，还将其扩展到在不同溶剂浓度条件下的溶质定量吸附的描述，为Langmuir方程在描述不同溶剂浓度条件下的组分吸附奠定了理论基础，扩大了Langmuir公式的应用。以不同溶剂浓度条件下所得到的吸附等温线数据对理论推导出的扩展的Langmuir公式进行了验证，并与计量置换平衡中的参数相关联，表明用吸附等温线法计算的计量置换参数Z与用高效液相色谱法得到的Z值符合程度很好。

Langmuir方程在变压吸附过程中的应用

总结了Langmuir方程在变压吸附分离过程设计中的应用。利用Langmuir方程从理论上阐明了混合气体组分吸附性质和组成对分离的影响及组分浓度随压力的变化情况 ,并推导了Lewis关系式。

吸附模式对有机物光催化降解的影响3.MEA-Langmuir-Hinshelwood光催化降解动力学方程

传统的LangmuirHinshelwood方程式不能定性、定量地解释H酸在TiO2表面的吸附平衡常数KL与其在TiO2悬浮液中的光催化降解速率r之间的关系.这是因为在实际测定中,吸附平衡常数KL一般是通过给定有机物的平衡吸附量和平衡浓度而求得的.这样的KL不能表达给定有机物不同吸附模式吸附力的差别.因而以往的理论方法不能描述吸附力对光催化降解动力学的影响,而只能描述吸附量对r的影响.亚稳平衡态吸附(MEA)理论认为,同一吸附质在相同的热力学条件下可以不同的MEA态(包括同一溶质的不同吸附构型/模式)达到实际的吸附终态.从MEA的概念对LangmuirHinshelwood模型进行半经验性修正,可以较好地描述吸附量和吸附力(吸附模式)共同对H酸在TiO2悬浮液中光催化降解动力学的影响.

基于双位Langmuir模型活性炭的CH4吸附特征

较之于压缩天然气存储和液化天然气存储,天然气吸附存储(ANG)方式具有能显著降低储存压力和运行成本的优点,然而,要将测定的吸附量转化为绝对吸附量,需要采用合适的模型。为了准确预测活性炭上甲烷的总储存量,采用双位Langmuir模型描述并准确预测了甲烷在活性炭上的吸附行为,误差在5%以内;进而解释了温度介于283.15~323.15 K、压力介于0.1~14.0 MPa条件下,活性炭上甲烷吸附平衡的临界点。研究结果表明:①在过剩吸附量超过极大值后,不同温度下的吸附等温线将出现交叉现象,在交叉点后,温度越高过剩吸附量越大;②甲烷的吸附相体积和气相密度,随平衡温度和压力的变化而变化,随着温度的升高,体积密度项对于绝对吸附量的贡献逐渐减小;③在343.15 K和14 MPa以下,实际吸附甲烷量超过86.9%,游离甲烷相含量低于13.1%,游离甲烷相含量的贡献率随温度的升高而逐渐增大。结论认为,该模型能快速、准确地预测真实的甲烷存储量,可以为大型天然气吸附存储技术的研究和开发提供帮助。

由Langmuir方程计算标准吸附平衡常数

在Langmuir方程中,参数b被定义为吸附与解吸速率常数的比值,即吸附平衡常数。长期以来,人们习惯用吸附平衡常数b进行吸附热力学参数计算。但实际上b并不符合标准平衡常数的特征。本文提出了由Langmuir方程计算标准吸附平衡常数的方法。

Langmuir吸附方程的应用

本文总结了Langmuir方程在吸附分离过程中的应用。利用Langmuir方程得到直观表达混合气组分气体间吸附强弱关系及分离的难易程度的x-y图,推导了Lewis关系式。

Langmuir方程在稀溶液吸附中的应用

介绍了自交换吸附模型导出的自稀溶液中吸附的Ｌａｎｇｍｕｉｒ 方程；分析了利用三种Ｌａｎｇｍｕｉｒ 方程直线型式求算ｎｓｍ 、ｂ 值的利弊。讨论了ｎｓｍ 和ｂ 的意义和应用，指出ｎｓｍ 与气体吸附的单层饱和吸附量不同，用其计算比表面只有相对意义； ｎｓｍ 与表面活性位数目有一定关系；由ｂ 值求算吸附热的表观意义。

麦壳吸附亚甲基蓝的Langmuir模型研究

以天然麦壳为吸附剂,研究了温度和浓度对麦壳吸附水溶液中亚甲基蓝(MB)的影响.随着MB平衡浓度的增加,麦壳对MB的吸附量增加,升高温度有利于吸附.根据Langmuir模型的线性形式和非线性形式,采用最小差方和方法,用线性回归分析和非线性回归分析方法,得到了模型的参数.结果表明,线性分析和非线性分析都可用于平衡浓度对麦壳吸附MB的影响.

Langmuir方程Γ_∞在被吸附的重金属量测定中的应用

为研究吸附剂吸附的原理和影响因素,采用数学建模和模拟方法对Langmuir方程的常量Γ∞进行了定量分析,发现吸附剂总表面积是影响吸附能力的主要因素,吸附剂吸附能力随总表面积增大而增大,随粒径减小而急剧增大,悬浮物颗粒的几何形态影响甚小。天然状态下,单位水体悬浮物含量的不同将导致总表面积的不同,进而影响被吸附重金属的量。总之,改变悬浮物颗粒表面都会影响试验精度。

活性炭吸附乙烯的平衡数据测定及其Langmuir模型参数与温度的关系

采用容量法测定温度范围为223.15~313.15 K、压力范围为0~1.5 MPa的乙烯在活性炭上的吸附平衡数据,通过Langmuir模型回归每个温度点的吸附平衡数据。结果表明:Langmuir模型参数饱和吸附量(q_m)与温度(T)的关系为线性关系,Langmuir模型常数b与温度的关系符合关系式b=kexp(E_a/RT);将该关系应用到考虑吸附剂内存在不同吸附位点的双位点Langmuir(DSL)模型,采用DSL模型回归关联实验测定的各个温度点的乙烯-活性炭体系和文献中的吸附平衡数据,结果表明这些关系也适用于DSL模型。

基于Langmuir模型温度对煤吸附解吸甲烷影响研究

为研究热对煤体吸附/解吸瓦斯的作用效果及影响程度,在高压气体吸附仪的基础上,使用外接的恒温水浴装置,对潘三煤矿11-2煤层煤样进行不同温度下的甲烷吸附/解吸试验研究。结果表明:相同温度条件下,甲烷气体吸附量随着压力的增加而增大,但增加幅度逐渐降低;相同气体压力条件下,甲烷气体吸附量与温度之间呈非线性负相关关系,而且降低幅度逐渐增大;将气体压力修正系数引入到Langmuir方程之后,对不同温度条件下煤样吸附数据拟合,发现与传统的Langmuir方程相比,修正后的Langmuir方程拟合曲线的相关系数更高,而且拟合回归得到的吸附常数a、b的标准误差更小;在Langmuir方程修正模型基础上对不同温度条件下的吸附常数a、b及修正系数c进行了多项式拟合,得到煤吸附甲烷含量与温度、压力之间的耦合方程;试验得到的同一温度条件下煤样对甲烷的吸附和解吸曲线不重合,说明煤样对甲烷的解吸过程滞后于吸附过程,随着试验温度升高,吸附和解吸2条曲线间距越小,表明煤对甲烷的解吸滞后性越弱;利用吸附/解吸滞后评价模型定量计算了不同温度下的吸附/解吸滞后量,通过曲线拟合得到解吸滞后量与温度呈现负指数关系;从吸附热角度进一步揭示了解吸滞后于吸附的原因是吸附热小于解吸热,而且随着温度升高,煤对甲烷吸附/解吸热差值越小,从而导致煤解吸甲烷滞后量也越小。

考虑吸附历史的污染物迁移过程及滞后特征研究

为了更好探究污染物在土壤中的迁移规律,明确土壤的吸附-解吸附机理,在非线性非均衡模型的基础上考虑多孔介质非原始吸附时吸附能力的衰减,建立考虑吸附历史效应的吸附-解吸模型进行研究。首先对该模型中初始吸附过程衰减参数、解吸过程衰减参数以及解吸比的影响效应进行分析,再对比分析吸附历史模型、非线性非均衡模型和线性非均衡模型的数值计算结果。结果表明:吸附历史模型的峰值浓度在各个位置处都为最高,其次是非线性非均衡模型,浓度峰值最低的是线性非均衡模型。吸附历史模型的吸附能力最弱,非线性非均衡模型次之,线性非均衡模型吸附能力最强;随着距离与时间的增加,三种模型的浓度差距会越来越大,而吸附历史模型的浓度峰值时刻出现最早,非线性非均衡模型次之,峰值时刻出现最晚的是线性非均衡模型。利用悬浮颗粒穿透土柱试验结果与数值模拟结果进行对比分析,结果吻合较好,说明所提出的模型能更好地反应实际污染物的迁移情况。

数据与物理信息混合驱动的固定床吸附穿透深度学习模型

提出一种基于数据与物理信息混合驱动的固定床吸附穿透深度学习模型(PINN_MOD),采用基于残差自适应网格加密策略联合惩罚因子增强外部数据约束方法,通过最小化损失函数逐步调整神经网络参数逼近固定床双组分气体动态吸附过程偏微分方程(PDE)的解。嵌入物理信息神经网络(PINN)模型可以高保真地求解一维单组分对流-扩散模型和一维单组分固定床吸附模型PDE的正向解和逆向解,但在求解长时间尺度一维双组分固定床吸附模型PDE时存在收敛困难。利用传统有限差分方法(FDM)首先计算一维双组分固定床吸附穿透PDE问题,然后将FDM模拟获得的时空区域内组分浓度数据作为外部约束,联合PINN模型一起求解一维双组分固定床吸附穿透PDE。以填充CALF-20和UTSA-16两种MOF材料的固定床吸附CO_(2)/N_(2)(摩尔比30∶70)混合物为例,采用PINN_MOD模型计算出组分CO_(2)固定床出口穿透曲线,能够较好地复制FDM计算结果,证实了该模型仅依赖于少量外部数据就能有效地获得PDE高保真解。PINN_MOD模型有望在开发面向气体分离应用的新型金属有机骨架(MOF)材料吸附剂方面发挥重要作用。

固定化微生物颗粒吸附平衡方程和动力学模型

分析固定化微生物颗粒的吸附平衡方程和动力学模型,为固定化生物反应器的设计提供理论依据.

考虑有机质含量的页岩吸附气含量计算模型及其应用

为了对压力、有机质含量对页岩吸附气含量的影响规律进行研究,更准确地对吸附气含量进行估算,基于对吸附类型的讨论,通过在储层温度条件下的等温吸附实验,获得不同有机质含量下的等温吸附特征曲线;并根据Langmuir等温吸附理论得到Langmuir体积和Langmuir压力,分析有机质含量(TOC)对吸附气含量影响特征。在此基础上,利用球状模型和反正切函数形式拟合等温吸附特征以及TOC与吸附气含量的线性关系,建立吸附气含量计算模型,并以四川盆地下志留统龙马溪组3口井的多组岩心样本数据为例,对比岩心刻度后的模型计算结果与解吸气量,对模型的准确性进行验证。结果表明该模型精度较高,相关系数达到93%以上,对页岩吸附气量和含气量评价具有一定的现实指导价值。