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煤吸附气体表面扩散的阻塞系数与模型

煤炭学报 2023年

作者：张玉贵陈世强张明杰闫江伟刘操李哲程菂河南理工大学安全科学与工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心

煤层气(煤矿瓦斯)80%～90%以吸附态赋存，吸附态气体的扩散以表面扩散为主，对煤层气运移起决定性的作用。论文采用动力学与热力学方法，基于Chen和Yang表面扩散气体分子随机跳跃机制和吸附气体扩散过渡态理论，将表面扩散动力学参数与... 详细信息

煤层气(煤矿瓦斯)80%～90%以吸附态赋存，吸附态气体的扩散以表面扩散为主，对煤层气运移起决定性的作用。论文采用动力学与热力学方法，基于Chen和Yang表面扩散气体分子随机跳跃机制和吸附气体扩散过渡态理论，将表面扩散动力学参数与等量吸附热联合，推导了表面扩散阻塞系数(κ)的理论计算方法，建立了煤吸附气体表面扩散系数模型，并应用该模型讨论了温度、压力、等量吸附热和阻塞系数对表面扩散系数的影响。获得以下的认识：(1)建立了采用等量吸附热计算阻塞系数的方法。煤吸附气体过程中，0表面扩散，不存在阻塞，κ=0。(2)构建了煤吸附气体表面扩散系数模型并经过验证。煤吸附气体表面扩散系数仅为等量吸附热、覆盖度和温度的函数，所需参数只用常规等温吸附实验即可，适用于低压至高压的全过程，模型简洁实用；经验证，所建立的模型与实验数据拟合度R2=0.7438～0.9834，表明该模型是可靠的。(3)讨论了温度、压力、等量吸附热和阻塞系数对表面扩散的影响。温度与表面扩散系数呈线性正相关，压力与表面扩散系数呈Langmuir方程形式变化，吸附热与表面扩散系数呈指数相关性，阻塞系数与表面扩散系数呈幂函数相关性。(4)煤层气表面扩散，在微观上是吸附气体分子的活化跳跃过程(由吸附势差引起的活化)，在宏观上可视为浓度梯度驱动。论文的研究结果丰富煤层气表面扩散行为的认知，并提供一种利用热力学参数评价煤层气表面扩散系数的计算方法。

关键词：煤吸附气体表面扩散模型阻塞系数过渡态理论吉布斯自由能等量吸附热

应用MATLAB求解DMF在NKA-Ⅱ树脂上的吸附数学模型

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计算机与应用化学 2012年第8期29卷 965-968页

作者：叶长燊李燕虎林诚付杰福州大学化学化工学院福建福州350108

考虑非线性吸附平衡关系、吸附剂内外传质阻力以及表面扩散系数为固相浓度的函数的基础上,建立间歇搅拌吸附槽中大孔吸附树脂吸附DMF的表面扩散模型,由于该模型为高度非线性的偏微分方程,只能采用数值方法求解。因此,对MATLAB中pdepe函... 详细信息

考虑非线性吸附平衡关系、吸附剂内外传质阻力以及表面扩散系数为固相浓度的函数的基础上,建立间歇搅拌吸附槽中大孔吸附树脂吸附DMF的表面扩散模型,由于该模型为高度非线性的偏微分方程,只能采用数值方法求解。因此,对MATLAB中pdepe函数进行适当修改,并针对吸附表面扩散模型边界条件的特点建立边界条件函数,使其可应用于具有Robin边界条件的吸附数学模型的求解。当间歇搅拌吸附槽的搅拌速度为100rpm,温度为298K条件下,应用修改后的pdepe函数结合优化工具箱求解吸附表面扩散模型,获得有效表面扩散系数D0=1.04×10-10m2/s和液相传质系数KF=9.60×10-6m/s;模型计算得到的吸附速率与实验测定结果的均方根误差为ε=0.008。结果表明:DMF在NKA-Ⅱ树脂上吸附动力学过程与吸附表面扩散模型吻合良好,应用修改后的pdepe函数可方便地求解具有Robin边界条件的表面吸附模型,结果准确可靠。

关键词：表面扩散模型偏微分方程 MATLAB 数值计算

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吸附树脂对唾液酸的分离纯化

化工进展 2023年第8期42卷 4153-4158页

作者：张振李丹陈辰吴菁岚应汉杰乔浩南京工业大学国家生化工程技术研究中心江苏南京211816

采用一种新型的吸附树脂RH-1从唾液酸(sialic acid,SA)生物转化液中分离回收SA。研究了SA在树脂上的吸附平衡、吸附动力学以及柱动态吸附和解吸的过程。测定了不同温度条件下SA的吸附等温线,发现SA在树脂上的吸附容量随着温度升高而降低... 详细信息

采用一种新型的吸附树脂RH-1从唾液酸(sialic acid,SA)生物转化液中分离回收SA。研究了SA在树脂上的吸附平衡、吸附动力学以及柱动态吸附和解吸的过程。测定了不同温度条件下SA的吸附等温线,发现SA在树脂上的吸附容量随着温度升高而降低,吸附过程为放热过程,符合Henry吸附模型(R^(2)=0.998)。表面扩散模型能较好地描述SA在树脂上的吸附动力学行为,拟合得到的表面扩散系数De为2.19×10^(-9)m^(2)/s,SA在10min内就可以达到吸附平衡。最后通过柱动态法回收转化液中的SA,考察了SA在不同工艺条件下在树脂上的穿透曲线,水作为洗脱剂,回收得到的SA收率≥99.8%。用水就能实现SA的分离回收,为SA的绿色生产提供了一种新方法。

关键词：唾液酸色谱吸附等温线表面扩散模型动态吸附

西索米星在大孔弱酸树脂上的吸附研究与传质系数的测定

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离子交换与吸附 2006年第5期22卷 409-415页

作者：叶长燊阮奇张星福州大学化学化工学院福州350002 福州大学化学化工学院

对西索米星在大孔弱酸树脂上吸附平衡与动力学进行研究。建立了间歇吸附表面有效扩散模型,利用实验测定了吸附平衡曲线和吸附速率曲线,结合正交配置法、遗传算法直接拟合出固相粒内表面有效扩散系数Dc和液相传质系数kf,其拟合均方根误... 详细信息

对西索米星在大孔弱酸树脂上吸附平衡与动力学进行研究。建立了间歇吸附表面有效扩散模型,利用实验测定了吸附平衡曲线和吸附速率曲线,结合正交配置法、遗传算法直接拟合出固相粒内表面有效扩散系数Dc和液相传质系数kf,其拟合均方根误差不大于0.025。研究结果表明,西索米星在D113树脂上的吸附平衡符合Langmiur方程,吸附速率实验数据与吸附模型数值解拟合良好,表面有效扩散模型能够很好地描述西索米星在弱酸树脂D113上的吸附行为。在实验条件下,表面有效扩散系数Dc约为2.00×10-8~4.09×10-8cm2/s,液相传质系数kf约为9.00×10-5~2.95×10-4cm/s。

关键词：西索米星弱酸树脂吸附表面扩散模型遗传算法正交配置法

西索米星在大孔弱酸树脂上的吸附研究与传质系数的测定

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离子交换与吸附 2006年第6期22卷 544-550页

作者：叶长燊阮奇张星福州大学化学化工学院福州350002 福州大学化学化工学院

对西索米星在大孔弱酸树脂上吸附平衡与动力学进行研究。建立了间歇吸附表面有效扩散模型,利用实验测定了吸附平衡曲线和吸附速率曲线,结合正交配置法、遗传算法直接拟合出固相粒内表面有效扩散系数Dc和液相传质系数kf,其拟合均方根误差不大于0.025。研究结果表明,西索米星在D113树脂上的吸附平衡符合Langmiur方程,吸附速率实验数据与吸附模型数值解拟合良好,表面有效扩散模型能够很好地描述西索米星在弱酸树脂D113上的吸附行为。在实验条件下,表面有效扩散系数Dc约为2.00×10-8～4.09×10-8cm2/s,液相传质系数kf约为9.00×10-5～2.95×10-4cm/s。

关键词：西索米星弱酸树脂吸附表面扩散模型遗传算法正交配置法

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水中丙酮在活性炭上吸附平衡与动力学研究

南京工业大学学报（自然科学版） 2003年第3期25卷 45-48页

作者：许磊徐敏刘晓勤姚虎卿南京工业大学化学化工学院江苏南京210009

研究了水中丙酮在活性炭上的吸附平衡与动力学曲线,对在20、30、40℃下的吸附等温线用Freundich方程拟合,得出了满意的结果。选择合适的实验条件,在消除了外膜阻力的条件下,表明颗粒内扩散中的表面扩散占主要地位,考察了初始浓度、温度... 详细信息

研究了水中丙酮在活性炭上的吸附平衡与动力学曲线,对在20、30、40℃下的吸附等温线用Freundich方程拟合,得出了满意的结果。选择合适的实验条件,在消除了外膜阻力的条件下,表明颗粒内扩散中的表面扩散占主要地位,考察了初始浓度、温度、活性炭粒径等因素对丙酮吸附的影响,并用间歇搅拌槽吸附的表面扩散模型拟合出扩散时间常数。

关键词：丙酮活性炭吸附平衡动力学表面扩散模型扩散时间常数工业废水废水处理

用适宜的培养菌提高从废冶炼催化剂中溶解金属的能力——pH和Fe（Ⅱ）的影响

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湿法冶金 2010年第3期29卷 162-162页

Dong—Jin Kim，et al．研究了加与不加细菌培养基，从废冶炼催化剂中浸出镍、钒、钼和铝，评价了浸出因素，如pH和Fe（Ⅱ）浓度对2种细菌培养基浸出的影响。浸出动力学用先快速、随后慢速，分别对应表面扩散模型和孔隙扩散模型来表征... 详细信息

Dong—Jin Kim，et al．研究了加与不加细菌培养基，从废冶炼催化剂中浸出镍、钒、钼和铝，评价了浸出因素，如pH和Fe（Ⅱ）浓度对2种细菌培养基浸出的影响。浸出动力学用先快速、随后慢速，分别对应表面扩散模型和孔隙扩散模型来表征。在适宜和不适宜培养基中，镍和钒的浸出率分别约为95％和85％，钼浸出率比镍和钒浸出率低的原因是钼基体上的疏水硫层与难处理特性相互影响。

关键词： Fe(Ⅱ) 催化剂 pH 冶炼培养菌浸出动力学表面扩散模型能力