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纳米颗粒复合表面活性剂对煤中CH_(4)吸附/解吸和扩散的影响 被引量：1
1
作者 石钰 阳梦 +3 位作者 李树刚 薛俊华 赵鹏翔 马玉华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3116-3127,共12页
基于巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)方法,构建了固(煤)−气(CH_(4))−液(表面活性剂)三相作用的体系模型,从吸附构型、吸附量、相互作用能、相对浓度分布和扩散系数等方面,探讨了纳米颗粒分别复合阳离子表面活性剂CTAB、阴离... 基于巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)方法,构建了固(煤)−气(CH_(4))−液(表面活性剂)三相作用的体系模型,从吸附构型、吸附量、相互作用能、相对浓度分布和扩散系数等方面,探讨了纳米颗粒分别复合阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂SDBS和非离子表面活性剂VAEO8对CH_(4)吸附/解吸及扩散的影响规律。结果表明:表面活性剂和纳米颗粒在润湿效应及静电力作用下渗吸进入孔隙中占据煤表面CH_(4)的吸附位点,造成煤基质处CH_(4)相对浓度降低,而孔隙中游离态CH_(4)增多。无纳米颗粒时,阴离子表面活性剂SDBS增强煤体亲水性,促进CH_(4)解吸效果最好;而阳离子表面活性剂CTAB和非离子表面活性剂VAEO8增强煤体疏水性,导致CH_(4)解吸能力变弱。纳米颗粒和表面活性剂具有协同降低固−液界面张力的作用,纳米颗粒复合表面活性剂促进CH_(4)的解吸效果优于无纳米颗粒时相应的表面活性剂促进CH_(4)的解吸效果。加入纳米颗粒后,煤体系中静电力及相互作用能均升高。原煤体系中CH_(4)扩散系数>表面活性剂煤体系中CH_(4)扩散系数>纳米颗粒复合表面活性剂煤体系中CH_(4)扩散系数。从微观角度阐明了纳米颗粒复合不同类型表面活性剂对煤中CH_(4)吸附和扩散的影响机制,研究为优化压裂液体系提高煤层气采收率提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 纳米颗粒 表面活性剂 煤体润湿性 吸附/解吸 扩散 分子动力学
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表面活性剂-纳米颗粒复合体系对煤体润湿性影响研究 被引量：2
2
作者 石钰 阳梦 +2 位作者 薛俊华 李树刚 刘洋 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期615-623,共9页
为了明晰阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)中添加二氧化硅(SiO)纳米颗粒对煤体润湿性的影响,分别构建了水-表面活性剂-煤、水-纳米颗粒改性表面活性剂-煤以及纳米颗粒-表面活性剂在水中运移的分子动力学模型,详细探究了纳... 为了明晰阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB)中添加二氧化硅(SiO)纳米颗粒对煤体润湿性的影响,分别构建了水-表面活性剂-煤、水-纳米颗粒改性表面活性剂-煤以及纳米颗粒-表面活性剂在水中运移的分子动力学模型,详细探究了纳米颗粒改性表面活性剂前后,复合体系吸附构型、界面相互作用能、物质相对浓度分布和水分子均方位移等的变化规律。结果表明:在静电作用下,阳离子表面活性剂与煤表面发生吸附,表面活性剂与煤的吸附稳定性高于水与煤的吸附稳定性。阳离子表面活性剂通过削弱水与煤的相互作用使煤表面润湿性发生反转,导致煤表面由亲水向疏水转变。增加表面活性剂浓度可提高煤体疏水性。纳米颗粒枝接表面活性剂后,随着表面活性剂浓度增大,纳米颗粒表面由强亲水性向疏水性再向亲水性转变,强烈的分子间作用力导致水分子被束缚而无法向煤表面运移,水分子的扩散系数由6.357×10^(-9)m^(2)/s下降至4.648×10^(-9)m^(2)/s。相同表面活性剂浓度条件下,经纳米颗粒改性后的表面活性剂更为显著地增强了煤体疏水性。 展开更多
关键词 纳米颗粒 表面活性剂 煤体润湿性 吸附构型 分子动力学
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