温度效应下煤体吸附瓦斯热力学及动力学特征

为研究煤体与瓦斯相互作用的热力学与动力学特征，利用自主研发的煤系气流固耦合试验平台，开展298、308、318、328、338 K温度点煤体等温吸附试验，分析温度效应下煤体吸附瓦斯热力学参数、吸附动力学特征。试验结果表明：随温度升高，煤体瓦斯吸附量逐渐降低，等温吸附曲线符合Langmuir型变化规律；煤体等量吸附热随吸附量的增加而增大，变化范围为-10.191～-7.127 kJ/mol;煤体吸附瓦斯为放热物理过程，温度升高抑制煤体吸附瓦斯能力，煤体极限吸附热为-11.369 kJ/mol;不同温度吸附自由能和吸附熵均小于0,分别为-6.958～-2.452 kJ/mol和-14.085～-12.607 J/(mol·K);动力学模型拟合中，吸附平衡时的瓦斯吸附量随温度升高而降低，吸附速率常数与温度呈正线性关系。煤体吸附瓦斯为动态放热过程，随温度升高，瓦斯气体分子能量逐渐大于煤体孔隙吸附势能，吸附质态瓦斯逐渐转变为游离态瓦斯，煤体吸附瓦斯能力下降。