基于蒙特卡洛方法的煤吸附水机理

为研究煤对水的吸附机理,建立煤大分子结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,在分子尺度研究分析了压力1~100 k Pa不同温度下水在煤中的吸附行为,为涉及煤水相互作用的进一步研究奠定理论基础。结果表明：水的吸附量和等量吸附热与温度负相关,与压力正相关。在大于临界压力的某一压力下,两吸附位的势能概率分布间形成高原区,说明比例相当。超过该压力,相互作用更强的氢键占主要地位,吸附量开始急剧增大,发生毛细凝聚,形成水团簇。随着压力增大,吸附继续由较弱的H_2O-煤相互作用的吸附位向较强的H_2O-H_2O相互作用的吸附位移动,直至全部作用在由已吸附的H_2O形成的第2吸附位,等量吸附热趋于平稳。得到了...

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Published in煤炭学报 Vol. 42; no. 11; pp. 2968 - 2974
Main Author 金智新;武司苑;邓存宝;戴凤威
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 山西焦煤集团有限责任公司,山西太原030053%辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000 2017
辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000
辽宁工程技术大学安全工程技术研究院,辽宁阜新123000
Subjects
吸附机理
毛细凝聚
水
煤
蒙特卡洛
吸附机理
水
煤
蒙特卡洛
H2O
Monte Carlo
毛细凝聚
adsorption mechanism
coal
capillary condensation
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2017.0084

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Summary:为研究煤对水的吸附机理,建立煤大分子结构模型,采用巨正则系综蒙特卡洛方法,在分子尺度研究分析了压力1~100 k Pa不同温度下水在煤中的吸附行为,为涉及煤水相互作用的进一步研究奠定理论基础。结果表明：水的吸附量和等量吸附热与温度负相关,与压力正相关。在大于临界压力的某一压力下,两吸附位的势能概率分布间形成高原区,说明比例相当。超过该压力,相互作用更强的氢键占主要地位,吸附量开始急剧增大,发生毛细凝聚,形成水团簇。随着压力增大,吸附继续由较弱的H_2O-煤相互作用的吸附位向较强的H_2O-H_2O相互作用的吸附位移动,直至全部作用在由已吸附的H_2O形成的第2吸附位,等量吸附热趋于平稳。得到了水在煤中吸附过程概率密度的三维分布,从而更直观全方位地认识水的吸附行为及机理。
Bibliography:H2O;coal;adsorption mechanism;Monte Carlo;capillary condensation
JIN Zhixin, WU Siyuan, DENG Cunbao, DAI Fengwei （ 1. College of Safety Science ＆ Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China ; 2. Shanxi Coking Coal Group Co. Ltd. , Taiyuan 030053 ,China; 3. Security Engineering Technology Research lnstitute ,Liaoning Technical University ,Fuxin 123000,China）
11-2190/TD
The macromolecular coal structural model is constructed and the H2O adsorption behavior in coal is simulated using Grand Canonical Monte Carlo method at 1-100 kPa and at 298.15,303.15,313.15 and 318.15 K to investigate the H2O adsorption mechanism on molecular scale which lays a theoretical foundation for further research involving the interaction between coal and water.The results show that the adsorbed amount and isosteric heat of H2O show a negative correlation with temperature and a positive correlation with pressure.When pressure is greater than a critical pressure,there is a plateau area of potential energy probability dis
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2017.0084