煤层气吸附特性：CH4/CO2二元气体等温吸附研究与预测

"该研究探讨了晋城煤和潞安煤对CH4和CO2以及它们二元混合气体的等温吸附特性，并采用扩展Langmuir理论和理想吸附溶液理论结合纯气体等温吸附模型（如Langmuir、DA、DR、BET）对实验数据进行预测与准确性检验。结果显示，煤对混合气体的吸附量在CH4和CO2吸附量之间，且煤对混合气体中CH4的吸附量并不随压力增加而增加。此外，理想吸附溶液理论结合纯气体等温线对CO2/CH4混合气体的预测准确度优于扩展Langmuir理论，预测准确度受所选用纯气体等温吸附方程及煤样的煤质指标影响。该研究属于煤层气、混合气体、等温吸附和预测领域的研究，对于理解和改善煤层气的开采与存储具有重要意义。" 这篇研究文章详细分析了煤对CH4/CO2二元气体的吸附行为，重点关注了等温吸附特性。研究中涉及了两种不同类型的煤——晋城煤和潞安煤，这两种煤对CO2和CH4单质气体以及它们的混合气体进行了吸附实验。实验发现，煤对CH4和CO2混合气体的吸附量位于单质气体吸附量之间，这意味着煤的吸附能力受到混合气体组分的影响。 研究者运用了多种理论模型来预测这些吸附数据，包括扩展Langmuir理论和理想吸附溶液理论。扩展Langmuir理论是一种广泛用于吸附研究的模型，它可以考虑多层吸附和非理想性，而理想吸附溶液理论则假设吸附物种间不存在相互作用。通过对实验数据的预测，研究人员发现理想吸附溶液理论结合纯气体等温吸附模型（如Langmuir、DA、DR、BET模型）在预测二元混合气体吸附数据时表现出更高的准确性。然而，这种预测的精度依赖于所使用的纯气体等温吸附方程以及预测的煤样特性。 文章还指出，尽管压力通常会增强气体在固体表面的吸附，但研究发现煤对混合气体中的CH4吸附量并不总是随着压力的增加而增加，这表明在特定条件下可能存在竞争吸附或者吸附位点的饱和现象。 这项工作对于理解煤层气在煤中的存储和迁移机制至关重要，尤其是在考虑CO2封存和CH4减排的背景下。通过改进预测模型，可以更好地预测和控制煤层气的开采过程，提高资源利用率，同时降低环境污染。因此，该研究不仅在学术上具有价值，也为实际的煤矿操作提供了科学依据。