[发明专利]一种测量煤吸附甲烷或水平均分子层数的方法

摘要

本发明公开了一种测量煤吸附甲烷或水平均分子层数的方法，所述方法用低场核磁共振测量饱和甲烷或水的煤样的核磁共振横向弛豫时间(T₂)谱，获得吸附峰的总信号量，在同等测量条件下，测量一定质量的纯甲烷或纯水的核磁共振T₂谱，获得单位质量甲烷或水的总信号量，然后通过换算最终得出甲烷分子或水分子在煤表面的平均吸附层数，再通过改变压力和温度条件，实现了不同压力和温度条件下煤表面吸附分子层数的定量表征。

主权项

1.一种测量煤吸附甲烷或水平均分子层数的方法，其特征在于，利用低场核磁共振测量饱和甲烷或水的煤样的核磁共振横向弛豫时间(T2)谱，获得吸附峰的总信号量，在同等测量条件下，测量一定质量的纯甲烷或纯水的核磁共振T2谱，获得单位质量甲烷或水的总信号量，然后通过换算最终得出甲烷分子或水分子在煤表面的平均吸附层数；具体测量步骤包括以下步骤：1)饱和样品及测量：在压力P下，单位为MPa，将煤样抽真空饱和甲烷或水12小时，测量煤样中甲烷或水的T2谱，然后再真空饱和甲烷或水4小时，测量煤样的T2谱，直到相邻两次测量的煤样中甲烷或水的T2谱信号不再变化，说明煤样已完全饱和，将饱和后的T2谱中吸附态甲烷或水的信号进行积分得出吸附态甲烷或水的总信号量W，W为无量纲数值；2)标样测量：取纯甲烷或纯水质量为m0，单位为g，利用样品测量的条件和参数，测量纯甲烷或纯水的T2谱，将T2谱中纯甲烷或纯水的信号进行积分得出质量为m0的纯甲烷或纯水的总信号量W0，W0为无量纲数值；3)吸附甲烷或水质量计算：设吸附甲烷或水的质量为m，单位为g，根据测量的样品中吸附态甲烷或水的总信号量和单位质量纯甲烷或纯水的总信号量，通过公式(1)求得吸附甲烷或水的质量m： m 0 W 0 = m W - - - ( 1 ) ]]>4)样品吸附甲烷分子或水分子数计算：根据公式(2)求得样品吸附分子数N，单位为个： N = m M × N A - - - ( 2 ) ]]>式中M为甲烷或水的摩尔质量，单位为g/mol；NA为阿伏伽德罗常数，取6.02×1023mol-1；5)比表面积测量：通过比表面积测量方法为压汞或液氮吸附或液态二氧化碳吸附的其中一种，测试出样品100nm以下的连通孔隙的比表面积为S，单位为m2/g；6)甲烷分子或水分子吸附层数计算：根据公式(3)求得甲烷分子或水分子在煤表面的吸附层数L，单位为层： L = N × π × r 2 S - - - ( 3 ) ]]>式中r为一个甲烷分子或水分子的半径，单位为m；π为圆周率，取3.14；7)通过改变不同的压力和温度，重复步骤1)～6)，可以得出不同压力和温度下的平均吸附层数。