超临界CO2抽提煤吸附特征及其机理——以鄂尔多斯盆地中煤级煤为例
文章选取鄂尔多斯盆地5套中煤级煤样在实验室条件下进行了超临界CO2抽提煤实验。采用压汞、低温液氮吸附及扫描电镜测试了超临界CO2抽提前后煤样的孔隙结构，利用傅里叶变换红外光谱检测了超临界CO2抽提前后煤样的结构官能团，并进行了超临界CO2抽提前后煤样的等温吸附甲烷测试。分析了超临界CO2抽提前后煤样的孔隙结构、结构官能团及吸附甲烷特征，并分别从物理及化学性质角度对超临界抽提前后煤样吸附甲烷能力改变的可能机理进行了探讨。 通过研究，描述了超临界 CO2抽提前后煤样的形态特征及微米级和纳米级孔隙结构的分布特征。认为超临界 CO2抽提对煤孔隙结构的改造通过增孔和扩孔两种效应实现，增孔效应主要发生在微孔和过渡孔阶段，扩孔效应在研究尺度内都有发生，并提出了超临界 CO2抽提煤孔隙结构改变模型。通过超临界 CO2抽提前后煤样的结构官能团测定，认为超临界 CO2抽提作用使煤中结构官能团含量减少，但并未改变其大分子结构特征，且其减少量受煤化作用控制。 描述了超临界CO2抽提前后煤样吸附甲烷特征，拟合了其吸附甲烷数据，并将超临界CO2抽提前后煤样的孔隙及结构官能团变化与吸附性变化进行了耦合。认为超临界CO2抽提作用的增孔效应增大了煤的比表面积进而增强了煤吸附甲烷能力，扩孔效应减小了比表面积进而减弱了煤吸附甲烷能力；认为超临界CO2抽提作用对煤吸附甲烷能力改造的根本原因可能在于改变了煤中各类结构官能团特征，进而改变煤吸附甲烷能力，这种改变受第二次煤化作用控制。
煤矿勘探;超临界CO2抽提;孔隙结构;结构官能团;吸附机理
中国矿业大学
硕士
矿产普查与勘探
李明;陈润
2018
中文
TE377
99
2018-12-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）