煤改制活性炭及表面改性对甲烷吸附的影响
发布时间：2022-05-03 04:40
煤的化学物理结构非常复杂,使得开展煤体吸附甲烷行为研究异常困难,构造煤由于自身特殊物理、化学结构,更导致吸附性能与原生结构煤之间存在较大差异。煤基活性炭与煤体具有相似的微观结构,孔隙与表面化学性质都比较接近,可以作为简便模型用于探究煤体对甲烷的吸附行为。通过合理条件设置,对制备好的活性炭进行氧化改性,改造活性炭表面的孔隙与官能团的组成,从而引起甲烷吸附行为的变化。本文利用KOH作为活化剂,采用化学活化法将原生结构煤与共生构造煤制备成结构类型具有一定差异的煤基活性炭,并在此基础上采用硝氧化改性、浓硫酸-过硫酸铵联合改性的方法对煤基活性炭进行氧化改性,通过多种物理、化学表征方法获取了煤、煤基系列活性炭的表面物理、化学特性:（1）采用压汞置换试验测定煤样孔隙结构参数,表明原生结构煤孔隙类型主要以开放孔为主,构造煤则存在有细颈瓶孔,且连通性较差。（2）低温液氮吸附试验表明原煤样品的氮气吸附等温线属于第Ⅱ类型,证明构造煤与原生结构煤中都含有较连续的完整孔系统,其中构造煤亚微孔隙发育,是比表面积增加的主要贡献者;不同类型煤基活性炭的氮气等温吸附线均属于I型;比表面积测定表明硝酸氧化处理打通了煤体内...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 问题提出
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 煤结构与甲烷吸附特性的研究
1.2.2 构造煤分子结构研究现状
1.2.3 煤基活性炭制备及改性研究现状
1.3 本文的研究目的及主要研究内容
1.3.1 本文研究的目的
1.3.2 本文研究的内容
1.3.3 本文的创新点
2 煤基活性炭制备与改性
2.1 煤样选取及活性炭制备
2.1.1 煤样采集与基本参数测定
2.1.2 煤基活性炭制备基本工艺
2.1.3 煤基活性炭制备设备及活性炭制备
2.2 煤基活性炭的改性
2.2.1 实验原料及设备
2.2.2 实验方法
2.3 小结
3 煤与煤基活性炭的表征
3.1 煤与煤基活性炭孔隙结构表征
3.1.1 低温氮吸附法测定煤与煤基活性炭孔隙结构
3.1.2 实验装置介绍
3.1.3 低温氮气吸附等温曲线
3.2 煤与煤基活性炭酸性含氧官能团表征
3.2.1 煤与煤基活性炭红外测定
3.2.2 煤基活性炭Boehm滴定
3.2.3 煤与煤基活性炭X射线光电子能谱分析
3.3 小结
4 煤与煤基活性炭甲烷吸附性能及分析
4.1 煤与煤基活性炭的甲烷吸附规律探讨
4.1.1 吸附理论
4.1.2 构造煤甲烷吸附特性
4.1.3 煤基活性炭甲烷吸附特性
4.2 煤与煤基活性炭的甲烷吸附实验
4.2.1 样品制备
4.2.2 实验仪器与设备
4.2.3 吸附槽自由空间体积的确定
4.2.4 吸附等温曲线的测定
4.3 甲烷吸附实验结果分析
4.3.1 孔隙结构对甲烷吸附的影响
4.3.2 含氧官能团对吸附的影响
4.4 小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]云南褐煤结构的FTIR分析[J]. 韩峰,张衍国,蒙爱红,李清海. 煤炭学报. 2014(11)
[2]典型构造煤变形特征及储集层物性[J]. 要惠芳,康志勤,李伟. 石油勘探与开发. 2014(04)
[3]不同变质程度煤体破碎度对瓦斯放散初速度的影响[J]. 贾东旭,孙景来. 煤炭科学技术. 2013(08)
[4]煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响[J]. 彭英健,李增华,季淮君,唐一博,刘震. 煤炭学报. 2012(09)
[5]表面改性对煤基活性炭及其甲烷吸附性能的影响[J]. 冯艳艳,黄利宏,储伟. 煤炭学报. 2011(12)
[6]活性炭改性及其对CO2/CH4吸附性能的研究[J]. 李通,罗仕忠,吴永永,倪宏志. 煤炭学报. 2011(12)
[7]低阶煤低温热反应特性的原位红外研究[J]. 辛海会,王德明,许涛,仲晓星. 煤炭学报. 2011(09)
[8]基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响[J]. 降文萍,宋孝忠,钟玲文. 煤炭学报. 2011(04)
[9]构造变形作用对煤岩大分子结构的影响——以构造煤镜质组分离为例[J]. 李小诗,琚宜文,侯泉林,林红. 煤炭学报. 2010(S1)
[10]煤显微组分表面含氧官能团的XPS分析[J]. 段旭琴,王祖讷. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用[D]. 肖知国.河南理工大学 2010
[2]构造煤演化与力化学作用[D]. 张玉贵.太原理工大学 2006
本文编号：3650645
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 问题提出
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 煤结构与甲烷吸附特性的研究
1.2.2 构造煤分子结构研究现状
1.2.3 煤基活性炭制备及改性研究现状
1.3 本文的研究目的及主要研究内容
1.3.1 本文研究的目的
1.3.2 本文研究的内容
1.3.3 本文的创新点
2 煤基活性炭制备与改性
2.1 煤样选取及活性炭制备
2.1.1 煤样采集与基本参数测定
2.1.2 煤基活性炭制备基本工艺
2.1.3 煤基活性炭制备设备及活性炭制备
2.2 煤基活性炭的改性
2.2.1 实验原料及设备
2.2.2 实验方法
2.3 小结
3 煤与煤基活性炭的表征
3.1 煤与煤基活性炭孔隙结构表征
3.1.1 低温氮吸附法测定煤与煤基活性炭孔隙结构
3.1.2 实验装置介绍
3.1.3 低温氮气吸附等温曲线
3.2 煤与煤基活性炭酸性含氧官能团表征
3.2.1 煤与煤基活性炭红外测定
3.2.2 煤基活性炭Boehm滴定
3.2.3 煤与煤基活性炭X射线光电子能谱分析
3.3 小结
4 煤与煤基活性炭甲烷吸附性能及分析
4.1 煤与煤基活性炭的甲烷吸附规律探讨
4.1.1 吸附理论
4.1.2 构造煤甲烷吸附特性
4.1.3 煤基活性炭甲烷吸附特性
4.2 煤与煤基活性炭的甲烷吸附实验
4.2.1 样品制备
4.2.2 实验仪器与设备
4.2.3 吸附槽自由空间体积的确定
4.2.4 吸附等温曲线的测定
4.3 甲烷吸附实验结果分析
4.3.1 孔隙结构对甲烷吸附的影响
4.3.2 含氧官能团对吸附的影响
4.4 小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]云南褐煤结构的FTIR分析[J]. 韩峰,张衍国,蒙爱红,李清海. 煤炭学报. 2014(11)
[2]典型构造煤变形特征及储集层物性[J]. 要惠芳,康志勤,李伟. 石油勘探与开发. 2014(04)
[3]不同变质程度煤体破碎度对瓦斯放散初速度的影响[J]. 贾东旭,孙景来. 煤炭科学技术. 2013(08)
[4]煤中可溶有机质对瓦斯吸附与解吸特性的影响[J]. 彭英健,李增华,季淮君,唐一博,刘震. 煤炭学报. 2012(09)
[5]表面改性对煤基活性炭及其甲烷吸附性能的影响[J]. 冯艳艳,黄利宏,储伟. 煤炭学报. 2011(12)
[6]活性炭改性及其对CO2/CH4吸附性能的研究[J]. 李通,罗仕忠,吴永永,倪宏志. 煤炭学报. 2011(12)
[7]低阶煤低温热反应特性的原位红外研究[J]. 辛海会,王德明,许涛,仲晓星. 煤炭学报. 2011(09)
[8]基于低温液氮实验的不同煤体结构煤的孔隙特征及其对瓦斯突出影响[J]. 降文萍,宋孝忠,钟玲文. 煤炭学报. 2011(04)
[9]构造变形作用对煤岩大分子结构的影响——以构造煤镜质组分离为例[J]. 李小诗,琚宜文,侯泉林,林红. 煤炭学报. 2010(S1)
[10]煤显微组分表面含氧官能团的XPS分析[J]. 段旭琴,王祖讷. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2010(03)
博士论文
[1]煤层注水抑制瓦斯解吸效应实验研究与应用[D]. 肖知国.河南理工大学 2010
[2]构造煤演化与力化学作用[D]. 张玉贵.太原理工大学 2006
本文编号：3650645
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