煤吸附水的微观机理

张力¹，王恩元²，何学秋²，聂百胜³

(1.中国煤炭工业技术委员会,北京,100713;
2.中国矿业大学,能源与安全工程学院,江苏,徐州,221008;
3.中国矿业大学,资源与安全工程学院,北京,100083)

摘要:根据煤大分子和表面的结构特点,应用分子热力学和表面物理化学理论分析了煤表面自由能的特征和煤吸附水的微观机理.结果表明,煤对水分子的吸收从微观上看是由于水分子与煤表面相互吸引作用的结果,这些作用力包括分子间力和氢键.煤对水分子的吸附是多层吸附,吸附第一层水主要是由于煤对水分子的氢键作用占主要地位,对其余水分子层的吸附主要是由于分子间力引起的长程力作用的结果.对水分子与煤表面的分子间力进行了估算,结果是分子间力中色散作用力占主要地位.讨论了添加活性剂润湿煤体的作用,认为这是从微观上改变了水分子与煤表面的吸引作用力的结果.研究煤吸附水的微观机理为现场优化提高煤层润湿性措施奠定了理论基础.

关键词:煤层注水; 表面自由能; 吸附; 分子间力; 氢键;

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