摘要: 二氧化碳（CO2）可用于强化页岩气和煤层气（主要成分是CH4）开采，产气速度与其吸附动力学直接相关。开采后期涉及到CH4/CO2的分离，活性炭可作为吸附剂。研究CH4和CO2在页岩、煤和活性炭上的吸附动力学，对开采和分离有着重要意义。煤、页岩和活性炭... 展开 二氧化碳（CO2）可用于强化页岩气和煤层气（主要成分是CH4）开采，产气速度与其吸附动力学直接相关。开采后期涉及到CH4/CO2的分离，活性炭可作为吸附剂。研究CH4和CO2在页岩、煤和活性炭上的吸附动力学，对开采和分离有着重要意义。煤、页岩和活性炭都是孔径分布比较广的多孔介质，气体在不同孔径空间中的吸附速率和运移机制是不同的，即存在多个吸附过程和不同的运移机制。本论文采用多过程吸附模型分析CH4和CO2吸附动力学实验曲线，研究不同空间发生的吸附过程和运移机理。 采用体积法得到不同压力和不同温度下，CH4和CO2在四川龙马溪页岩、重庆无烟煤和活性炭三种多孔物质上的吸附动力学曲线（q-t）。 对比单孔扩散模型，多过程吸附模型能够更好地拟合吸附动力学曲线。结合多孔物质上的孔径分布，结果表明CH4和CO2在多孔物质上的吸附可分为Q1和Q2两个过程，Q1过程发生在微孔/中孔上，Q2过程发生在大孔上。压力和温度均能增大气体的吸附速率；CO2的吸附速率大于CH4；CH4和CO2在Q1过程的吸附速率和吸附速率常数远大于Q2过程。 采用扩散-吸附模型和渗流-吸附模型分别模拟Q1和Q2两个过程吸附动力学曲线（q1-t和q2-t），表明气体的运移机制在Q1过程中是扩散，而在Q2过程是渗流。压力和温度对气体Q1过程的扩散系数影响不显著，对Q2过程的渗流系数的影响显著。 收起