我國煤礦的開采量逐年增加,瓦斯含量也將逐年增大,煤與瓦斯共采將成為深部煤炭資源開采的必然途徑。而煤中的小分子有機物是影響微觀結(jié)構(gòu)和吸附瓦斯的重要內(nèi)在因素之一。本文在分析原煤和四氫呋喃萃取后殘煤的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙分形特性、表面官能團和吸附甲烷特性差異的基礎(chǔ)上,深入分析小分子有機物對煤微觀結(jié)構(gòu)的作用規(guī)律,進而探討其對吸附甲烷的影響作用。本文選取長焰煤、肥煤、焦煤及無煙煤4種變質(zhì)程度不同的煤樣,以四氫呋喃為萃取溶劑,進行超聲波-微波輔助萃取,制取萃取殘煤。選取了潤滑油為小分子有機物的模型物,使用了“增”(含潤滑油的多孔介質(zhì))、“減”(溶出煤中小分子有機物)來改變煤中小分子有機物的含量。采用低溫氮氣吸附實驗測試了4種煤樣的原煤與殘煤孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),并分析了萃取前后孔隙分形維數(shù)變化特征。研究發(fā)現(xiàn)煤樣的孔徑范圍主要為1～10nm。小分子有機物溶出后,對孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“增孔”和“擴孔”兩方面的影響。一方面被其占據(jù)的孔隙增擴成較大孔,分形維數(shù)減小,比表面積減小,孔隙結(jié)構(gòu)連通性增強,復(fù)雜性降低。另一方面原來被小分子物質(zhì)封堵住的微孔被重新打開,分形維數(shù)變大,煤塵表面微孔數(shù)量增多,表面變得更粗糙,孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部也變得...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
變量注釋表
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 小分子有機物與溶劑萃取研究
        1.2.2 煤的微觀結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 煤吸附甲烷特性研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 四氫呋喃萃取實驗
    2.1 實驗樣品
        2.1.1 煤樣的基本性質(zhì)
        2.1.2 樣品的制備
    2.2 四氫呋喃萃取實驗
        2.2.1 實驗原理和溶劑的選擇
        2.2.2 實驗裝置
        2.2.3 實驗流程和步驟
    2.3 萃取率計算
    2.4 本章小結(jié)
3 煤中小分子有機物溶出對微觀結(jié)構(gòu)的影響
    3.1 煤中小分子有機物溶出對孔隙結(jié)構(gòu)的影響
        3.1.1 萃取前后煤孔隙結(jié)構(gòu)的分析
        3.1.2 萃取前后煤孔隙分形特性分析
    3.2 煤中小分子有機物溶出對表面官能團的影響
        3.2.1 煤樣的紅外光譜實驗
        3.2.2 煤表面官能團的分析
    3.3 本章小結(jié)
4 小分子有機物對煤吸附甲烷的實測分析
    4.1 萃取前后煤樣吸附甲烷特性變化
        4.1.1 實驗流程和步驟
        4.1.2 甲烷等溫吸附實驗結(jié)果
        4.1.3 萃取前后煤吸附差異性分析
    4.2 多孔環(huán)境下添加小分子模型物的甲烷等溫吸附實驗
        4.2.1 多孔環(huán)境與小分子模型物實驗樣品制備
        4.2.2 實驗流程和步驟
        4.2.3 添加小分子模型物的甲烷等溫吸附實驗結(jié)果
    4.3 本章小結(jié)
5 小分子有機物對煤微觀結(jié)構(gòu)及其吸附甲烷特性的影響
    5.1 煤中小分子有機物對孔隙結(jié)構(gòu)的作用影響
        5.1.1 煤中小分子有機物溶出對其孔隙結(jié)構(gòu)的影響
        5.1.2 添加小分子物質(zhì)模型物對孔隙結(jié)構(gòu)的影響
    5.2 小分子有機物對煤表面官能團的作用影響
        5.2.1 小分子有機物對煤表面羥基官能團的作用影響
        5.2.2 小分子有機物對煤表面脂肪烴的作用影響
        5.2.3 小分子有機物對煤表面含氧官能團的作用影響
        5.2.4 小分子有機物對煤表面芳香烴的作用影響
    5.3 小分子有機物對煤吸附甲烷特性的影響機理
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 本文主要結(jié)論
    6.2 本文創(chuàng)新點
    6.3 展望
致謝
參考文獻
作者簡歷



本文編號：4047467