小分子有机物对煤微观结构及吸附特性的影响

发布时间：2025-05-27 03:53

　　我国煤矿的开采量逐年增加,瓦斯含量也将逐年增大,煤与瓦斯共采将成为深部煤炭资源开采的必然途径。而煤中的小分子有机物是影响微观结构和吸附瓦斯的重要内在因素之一。本文在分析原煤和四氢呋喃萃取后残煤的孔隙结构、孔隙分形特性、表面官能团和吸附甲烷特性差异的基础上,深入分析小分子有机物对煤微观结构的作用规律,进而探讨其对吸附甲烷的影响作用。本文选取长焰煤、肥煤、焦煤及无烟煤4种变质程度不同的煤样,以四氢呋喃为萃取溶剂,进行超声波-微波辅助萃取,制取萃取残煤。选取了润滑油为小分子有机物的模型物,使用了“增”(含润滑油的多孔介质)、“减”(溶出煤中小分子有机物)来改变煤中小分子有机物的含量。采用低温氮气吸附实验测试了4种煤样的原煤与残煤孔隙结构参数,并分析了萃取前后孔隙分形维数变化特征。研究发现煤样的孔径范围主要为1～10nm。小分子有机物溶出后,对孔隙结构产生“增孔”和“扩孔”两方面的影响。一方面被其占据的孔隙增扩成较大孔,分形维数减小,比表面积减小,孔隙结构连通性增强,复杂性降低。另一方面原来被小分子物质封堵住的微孔被重新打开,分形维数变大,煤尘表面微孔数量增多,表面变得更粗糙,孔隙结构内部也变得...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
变量注释表
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 小分子有机物与溶剂萃取研究
        1.2.2 煤的微观结构研究现状
        1.2.3 煤吸附甲烷特性研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 四氢呋喃萃取实验
    2.1 实验样品
        2.1.1 煤样的基本性质
        2.1.2 样品的制备
    2.2 四氢呋喃萃取实验
        2.2.1 实验原理和溶剂的选择
        2.2.2 实验装置
        2.2.3 实验流程和步骤
    2.3 萃取率计算
    2.4 本章小结
3 煤中小分子有机物溶出对微观结构的影响
    3.1 煤中小分子有机物溶出对孔隙结构的影响
        3.1.1 萃取前后煤孔隙结构的分析
        3.1.2 萃取前后煤孔隙分形特性分析
    3.2 煤中小分子有机物溶出对表面官能团的影响
        3.2.1 煤样的红外光谱实验
        3.2.2 煤表面官能团的分析
    3.3 本章小结
4 小分子有机物对煤吸附甲烷的实测分析
    4.1 萃取前后煤样吸附甲烷特性变化
        4.1.1 实验流程和步骤
        4.1.2 甲烷等温吸附实验结果
        4.1.3 萃取前后煤吸附差异性分析
    4.2 多孔环境下添加小分子模型物的甲烷等温吸附实验
        4.2.1 多孔环境与小分子模型物实验样品制备
        4.2.2 实验流程和步骤
        4.2.3 添加小分子模型物的甲烷等温吸附实验结果
    4.3 本章小结
5 小分子有机物对煤微观结构及其吸附甲烷特性的影响
    5.1 煤中小分子有机物对孔隙结构的作用影响
        5.1.1 煤中小分子有机物溶出对其孔隙结构的影响
        5.1.2 添加小分子物质模型物对孔隙结构的影响
    5.2 小分子有机物对煤表面官能团的作用影响
        5.2.1 小分子有机物对煤表面羟基官能团的作用影响
        5.2.2 小分子有机物对煤表面脂肪烃的作用影响
        5.2.3 小分子有机物对煤表面含氧官能团的作用影响
        5.2.4 小分子有机物对煤表面芳香烃的作用影响
    5.3 小分子有机物对煤吸附甲烷特性的影响机理
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 本文创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
作者简历



本文编号：4047467