分子视角下煤对O2/CH4混合气体的竞争吸附研究
来源：中国安全科学学报杂志2025年第1期北京时间：
作者：贺姝静, 彭程阳, 康建宏, 张耕显
单位：中国矿业大学 安全工程学院,江苏 徐州 221116
摘要：为深刻理解煤表面对O2/CH4混合气体的竞争吸附特性,基于巨正则蒙特卡罗法(GCMC)分析煤表面孔隙分布和化学结构;采用分子模拟研究不同浓度、不同压力、不同温度下O2/CH4混合气体竞争吸附过程中的吸附量和吸附热变化特征,并通过吸附选择性揭示O2/CH4混合气体在煤表面的竞争吸附机制。结果表明: O2与CH4浓度比为7/3时,二者的等温吸附曲线接近;不同条件下O2与CH4的积分吸附热相差不大,O2约19.5~20.0 J/g,CH4约24.0~24.8 J/g;当O2与CH4浓度比为7/3~2/8时,O2的积分吸附热大于CH4;随着温度升高,O2与CH4的吸附量均减少,且O2对CH4的吸附选择性增大,气体压力对竞争吸附的影响减弱;低气体压力条件下,CH4比O2吸附速率更快,当混合气体总压增加时,CH4比O2先达到饱和吸附;随着混合气体中O2浓度的增加,O2对CH4的吸附选择性呈现降低趋势,但CH4的吸附竞争力始终优先于O2。
关键词：煤,O2/CH4混合气体,竞争吸附,吸附热,分子模拟
基金资助：国家自然科学基金资助(52274240); 国家自然科学基金资助(52227901); 江苏高校“青蓝工程”项目(苏教师函〔2021〕11 号); 江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX24_2934); 中国矿业大学研究生创新计划项目(2024WLKXJ163)
