煤炭科学技术

作者：洪林, 刘文通, 高大猛, 梁伟, 赵峻丹, 车兴竺,

关键词：吸附量, 孔隙结构, 低压氩吸附, 低压氮吸附, 低压氧吸附,

煤体微观孔隙结构的准确表征对深入了解煤的内部结构和气体吸附、解吸和扩散特性具有重要意义。在液氮（77 K）条件下，对3种变质程度的煤进行低压氩气吸附试验（LPGA-Ar）、低压氮气吸附试验（LPGA-N2）和低压氧气吸附试验（LPGA-O2），分析了煤的吸附变化规律；应用试验数据和非局部密度泛函理论（NLDFT），对煤的孔隙结构参数进行表征。结果表明：煤对Ar、N2和O2气体的吸附过程包含微孔填充、单层吸附、多层吸附以及毛细凝聚现象，其中煤对N2的吸附量略高于Ar，对O2的吸附量是N2的2～8倍。煤吸附/脱附等温线的滞后类型在不同探针分子测试试验中均属于同一类型即H3型，揭示了煤中含有大量狭缝形孔隙。在77 K测试温度下，不同探针分子测试的孔径范围不同，即Ar探针分子为0.87～12 nm；N2探针分子为1.09～250 nm；O2探针分子为0.81～50.82 nm。而煤样的孔径分布在不同探针分子测试下均呈“多峰”分布，其中在微孔范围内都表现为“单峰”特性。与N2、O2探针分子相比，Ar探针分子可以准确分析2～10 nm孔隙参数，同时Ar和O2探针分子可以进入极微孔（0.7～2 nm）。3种探针分子都很难对微孔孔容进行准确表征，尤其是N2探针分子。此外，不同探针分子测试下煤样的微孔和介孔比表面积贡献率不同，说明微孔是决定煤对N2吸附的主要因素，而煤对Ar和O2吸附则是介孔占主导。

来源：2025年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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