Carbon Research | 利用分子模拟方法研究马穆和恩苏卡地层亚烟煤中CO2和CH4的吸附特性

结论

分子模拟结果明确表明，与 C H 4 模型相比，亚烟煤模型的 CO ₂ 吸附速率显著较高。 这是因为 CO ₂ 的吸附比 C H 4 的吸附产生更多的等容吸附热。 由于煤对 CO ₂ 的吸附亲和力高于 C H 4 ，它能增加 C H 4 并支持 CO ₂ 存储（ CO ₂ -ECBM）。 此外，模拟结果揭示，在两种气体的二元混合物中， CO ₂ 在所研究条件下的吸附亲和力大于 C H 4 。 随着压力的增加， CO ₂ 的吸附选择性迅速下降，然后趋于平稳。 在压力低于6 MPa时，随着温度的升高，选择性明显下降。 然而，当施加的压力大于6 MPa时，温度对选择性的影响较小。 结果表明， CO ₂ 和 C H 4 在亚烟煤中的吸附是不同的。 这些结果还提供了关于 C H 4 和 CO ₂ 的混合气体在温度和压力变化时的行为表现的重要新信息。 在等容吸附热（Qst）方面， CO ₂ 较高的Qst值表明，相较于 C H 4 ， CO ₂ 分子更强烈地被亚烟煤吸附。 这可能是由于 CO ₂ 分子与煤表面官能团之间存在更强的范德华力或特定的相互作用。 而 C H 4 的Qst相对较低且稳定，表明其吸附相互作用较弱。 这可能是因为 C H 4 是非极性分子，其与煤表面的范德华相互作用较弱。 因此， C H 4 的低Qst表明从亚烟煤中解吸 C H 4 可能更容易，从而促进 C H 4 的回收。 而 CO ₂ 的Qst值较高，表明亚烟煤可以有效地吸附 CO ₂ ，使其成为 CO ₂ 封存工作的潜在候选材料。 总体而言，这些发现为优化尼日利亚的 CO ₂ -ECBM开采提供了理论和实践基础，表明在不同压力和温度条件下马穆和恩苏卡地层的亚烟煤对 CO ₂ 相较于 C H 4 具有优先吸附特性。相关人员利用本研究的见解指导政策指定，可以提高 在尼日利亚实施 CO ₂ -ECBM开采和存储的经济可行性，并有助于实现净零排放目标。