Zmienność temperaturowa współczynników równania Langmuir’a na przykładzie pokładów partii E Ruchu Zofiówka

• Autorzy: Dutka B.

Warianty tytułu

EN

Temperature variability of the Langmuir equation coefficients upon the coals from E Part of Zofiówka Coal Mine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Instytucie Mechaniki Górotworu PAN wykonano badania sorpcji metanu na próbkach węgla pochodzących z sześciu pokładów partii E kopalni „Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” Ruch Zofiówka. Badania obejmowały wykonanie izoterm sorpcji metanu metodą grawimetryczną, w czterech temperaturach (25, 35, 45 oraz 55°C). Wyznaczono parametry izoterm sorpcji Langmuir’a oraz wykreślono zależności funkcyjne pomiędzy maksymalną pojemnością sorpcyjną a_m (oraz ciśnieniem sorpcji połówkowej Langmuir’a p_L) a temperaturą. Przeprowadzono analizę zmienności temperaturowej parametrów izoterm Langmuir’a. Wartość maksymalnej pojemności sorpcyjnej badanych węgli w 25°C zmieniała się od 14.97 cm³CH₄/g_csw do 18.42 cm³CH4/gcsw. Pomiędzy maksymalną pojemnością sorpcyjną a temperaturą zaobserwowano liniową zależność malejącą o podobnym nachyleniu dla wszystkich badanych węgli. Redukcja maksymalnej pojemności sorpcyjnej węgli, wynikająca ze wzrostu temperatury układu węgiel-metan o 1°C, wynosiła od 0.07 cm³CH4/g_csw dla pokładu 502/1 do 0.09 cm³CH4/g_csw dla pokładu 410. W zakresie przebadanych temperatur (25-55°C), wartość a_m dla węgli pobranych z różnych pokładów malała od 13% do 18%. W przypadku badanych węgli, ciśnienie Langmuir’a w temperaturze 25°C zmieniało się od 0.45 MPa do 0.55 MPa w zależności od próbki. Wzrost temperatury układu węgiel-metan o 1°C powodował zwiększenie ciśnienia odpowiadającego połowicznemu zapełnieniu powierzchni sorbentu węglowego o 1.8-5.0% w zależności od badanego węgla. Przeprowadzone badania pokazały, że zmienność temperaturowa parametrów równania Langmuir’a wykazuje jakościowe podobieństwo w przypadku węgli z różnych pokładów partii E, jednakże nie może zostać uogólniona na inne pokłady.

EN

In the Coal-Methane System Laboratory of the Strata Mechanics Research Institute sorption studies were performed on coal samples of from six coal seams from E Part of Zofiówka Coal Mine. The study included measurements of methane sorption isotherm at four temperatures (25, 35, 45 and 55°C). Determined The parameters of Langmuir sorption isotherms were determinad. Functional relations between the maximum sorption capacity am (and Langmuir half sorption pressure P_L) were plotted against temperature. Temperature variability of the Langmuir equation coefficients were conducted. The maximum sorption capacity of coals at 25°C varied from 14.97 cm³CH4/g^daf to 18.42 cm³CH4/g^daf. Between the maximum sorption capacity and temperature we observed a decreasing linear relationship with a similar slope for all the studied coals. Reduction of the maximum sorption capacity of coal, as a result of increase in temperature of the coal-methane system by 1°C, is from 0.07 cm³CH₄/g^daf for 502/1 coal seam to 0.09 cm3CH4/gdaf for 410 coal seam. In the temperature range investigated (25-55°C), the am value for coals collected from different coal seams decreases from 13% to 18%. Langmuir pressure at 25°C varied from 0.45 MPa to 0.55 MPa depending on the sample. The temperature increase of the coal-methane system by 1°C resulted in Langmuir pressure increase of 1.8-5.0%. Research has shown that temperature variability of Langmuir equation parameters is of the qualitative similarity in the case of coals from different seams from E Part (Zofi ówka Coal Mine), however, it can not be generalized to other seams.

Słowa kluczowe

PL

układ węgiel-metan; temperatura; równanie Langmuira; maksymalna pojemność sorpcyjna; ciśnienie Langmuir'a

EN

coal-methane system; temperature; Langmuir's equation; maximum sorption capacity; Langmuir pressure

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 18, nr 3
• Strony: 19--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dutka B.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Benham M.J., Ross D.K., 1989: Experimental determination of absorption-desorption isotherms by computer controlled gravimetric analysis. Z. Phys. Chem., 25, p. 163-166.
• Brunauer S., 1943: The Adsorption of Gases and Vapors. Princeton University Press, Princeton, New York.
• Charriere D., Pokryszka Z., Behra P., 2010: Effect of pressure and temperature on diffusion of CO2 and CH4 into coal from the Lorraine basin (France). International Journal of Coal Geology, Vol. 81, Iss. 4, p. 373-380.
• Hao S., Chu W., Jiang Q., Yu X., 2014: Methane adsorption characteristics on coal surface above critical temperature through Dubinin-Astakhov model and Langmuir model. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 444, 104-113, vol. 76, No. 9, p. 813-819.
• Hildenbrand B.M. Krooss A. Busch R. Gaschnitz, 2006: Evolution of methane sorption capacity of coal seams as a function of burial history – a case study from the Campine Basin, NE Belgium. International Journal of Coal Geology, Vol. 66, Iss. 3 p. 179-203.
• Langmuir I., 1918: The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and Platinum. Journal of the American Chemical Society, 40, p. 1361-1403.
• Laxminarayana C., Crosdale P., 1999: Role of coal type and rank on methane sorption characteristics of Bowen Basin, Australia coals. International Journal of Coal Geology, Vol. 40, p. 309-325.
• Sing K., 1985: Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity. (IUPAC Recommendations 1984), Vol. 57, Iss. 4, p. 603-619.
• Wierzbicki M., 2013: The effect of temperature on the sorption properties of coal from Upper Silesian coal basin, Poland. Arch. Min. Sci., Vol. 58, No 4, p. 1163-1176.
• Wierzbicki M., Dutka B., 2008: Zmiany własności sorpcyjnych węgla zdeformowanego strukturalnie wywołane zmianami temperatury układu węgiel-gaz. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko – wydanie specjalne, s. 307-316.
• Wierzbicki M., Dutka B., 2010: The influence of temperature changes of the structurally deformed coal-methane system on the total methane content. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No. 3, p. 547-560.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).