Name: experimental study of the relationship between particle size and methane sorption capacity in shale
Uploaded: 2018-08-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 23 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale at JoVE.com

援助の多くはエンジニア ギャング陳とタオ チャンによって提供されました。この作品は主要な研究開発プログラムの中国国家 (グラント No.2016YFC0600202) と中国地質調査 (CGS、グラント号によって支えられた財政的にDD20160183)。この紙を大幅改善する建設的なコメントの匿名のレビューに感謝いたします。

1. サンプル準備
<ol><li>
サンプル評価
	<ol>
<li>20 ° C の温度、相対湿度 65% (標準 GB/T 19145-2003) で TOC 装置 (材料の表を参照) を使用して全有機炭素 (TOC) を測定します。</li>
		<li>光度計顕微鏡を用いた頁岩の洗練されたセクションのビトリナイト反射率測定を実行 (材料の表を参照してください)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>
サンプル洗浄と粉砕 注: さまざまな内的・外的要因の影響だけでなく、できるだけ多くの頁岩の不均一性を避けるためには、この実験のための元の水平寝具から頁岩大きな岩石試料を選択します。<ol>
<li>元の水平寝具から頁岩大きな岩石試料 (約 20 cm、高さ 15 cm、幅と 2 cm) を選択します。</li>
		<li>サンプルと脱脂綿、ピンセット、アセトアルデヒドと粉砕容器をきれい。</li>
		<li>残留ガス タイトな研削盤に配置できますので、ハンマーで小さな断片に大きな元水平頁岩 beddingsample を粉砕します。予備実験を通して適切な粉砕時間 (約 3 分) を見つけることができます。</li>
		<li>ふるいに 20-40、40-60、60-80、80-100、100-120 サブサンプル 100 120 メッシュを通して最初のふるい粒子によって、80-100 メッシュ、60-80 メッシュ、40-60 メッシュ、および最終的に 20-40 メッシュ。</li>
		<li>任意の非準拠頁岩の粒子を破棄します。いくつかの捨てられたサンプル (約 5 g) があるとき粉砕時間は 3 分。</li>
		<li>20-40-1 として各サンプルのラベル 40-60-1, 60-80-1, 80-100-1 と 100-120-1 (これは代表結果G1)。</li>
		<li>別のサンプルで上記の操作を繰り返す (約 20 cm 長く、15 cm 幅で、高さ 2 cm; 異なる組成や TOC で異なる頁岩を使用) とコントラストの繰り返し実験のセットを作成します。20-40-2 としてそれぞれのサンプルのラベル 40-60-2, 60-80-2, 80-100-2 と 100-120-2 (代表結果に G2)。</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 実験方法
<ol><li>研究室のセットアップ
	<ol>
<li>電磁干渉のない、きれいな所、振動のない静かなエリアに楽器を配置します。実験室の温度は 10-40 ° C をする必要があります。 注: 実験が行われること室温で長期間 (複数日)。</li>
		<li>グランド ・ リードと交流 230 V (± 10%) と 50 Hz 使用します。 すべてルート電源ラインの電流 10 A を超えると、安全に処理されますを使用します。電力グリッドが悪い場合は、追加の電源を使用ください。</li>
		<li>高圧ガス容器、ガス高純度 (99.999% 以上) 使用です。しっかりとすべてのシリンダーを修正します。</li>
		<li>危険なガスを実験に使用する場合は、室の換気・排気設備、危険なガス警報器を確認します。定期的に石鹸の泡を使用して、パイプ接続12から任意のリークを検出します。</li>
		<li>直射日光を避けてください。</li>
	</ol></li>
	<li>楽器を始める
	<ol>
<li>コンピューターの電源を入れ、メイン プログラムを起動します。</li>
		<li>シリンダーを開き、適切な出力圧力に調整する (5-6 バーするアウトガス圧力と約 70 バーにガス シリンダー圧力を調整)。</li>
		<li>計測器をオンにします。カップリング コント ローラー電源が入っている、ノブは、OFF 位置に残る必要があります。石油風呂と真空ポンプの消費電力を開きます。</li>
	</ol></li>
	<li>ブランク測定
	<ol>
<li>サンプル プールを分解、内部では、空のきれいなサンプル バケツを配置して金属ガイド スリーブをインストールします。ZP/MP カップリングを確認し、それを適切な状態に調整します。</li>
		<li>カップリング コント ローラーでバランスを制御し、ZP/MP1/MP2 ですべてのポジションに切り替えます。バランス読書の変化を観察し、読書は通常、安定したを確認します。読書が不適切なまたは不安定の場合フラット ヘッドのすべての 4 フィートのレベルを調整する必要は、状況またはサポートねじの高と低の位置に基づいて。</li>
		<li>サンプル プール、温度制御油風呂ジャケット、熱絶縁カバーを読み込みます。</li>
		<li>カップリングのコント ローラーのノブを ZP の位置に移動します。</li>
		<li>ソフトウェアのブランク測定プログラムを設定します。<ol>
<li>測定を構成、タイトル、その他の流体、選択ガス 2 の名前および流体のバスを選択するをクリックします。</li>
			<li>サンプル温度を 50 ° C、70 バーに最大圧力、圧力ステップ 7、2 バー/分、圧力ランプと 50 ° c. に流体の熱に設定します。 注: 空白のテスト用 N2 (推奨) または He適切な圧力で (0 - 70 バー)。空のバケツの重量を量る。とき、温度、吸着、ブート プログラムの実行、これは通常 7-8 h の実験の温度と一致。最後に、品質と空のバケツのボリュームことができます手動で入手する (手順 2.8.1 参照) としたら。 注意: サンプル プール フランジのボルトの 6 セットは、内部 6 角レンチと楽器の固定のレンチを使用して解体します。そのボルトの最後のグループを削除すると、サンプル プールで下落を避けるために開催される必要がありますに注意してください。</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>(必要に応じて) を分散器 注: 楽器の動作モーションはソフト、均一な力をする必要があります。<ol>
<li>バランス サポートを強く振るか (そうでなければ、それはバランスをひっくり返すことができる) またはフレームの位置を移動します。レンチを使用して、位置のフランジに近いセンサー横断管をノックアウトしないように注意します。</li>
		<li>バランスを確認すると、ZP をオフの位置に移動します。</li>
		<li>サンプル プールのフランジの O リングがインストールされているかどうかを確認します。深刻な損傷や変形がある場合は、O リングを交換します。</li>
		<li>上部と下部のフランジが接続されているので、垂直方向にサンプル プールを設定、全体的に垂直の状態を維持します。</li>
		<li>最後に、ボルトの 6 グループをインストールします。<ol>
<li>レンチを使用して、フランジ面の接続がタイトでない歪んだように対称固定メソッドを使用して、ボルトを締めてください。ボルトの 6 グループの固定度は可能13として、一貫したする必要があります。</li>
			<li>後部油風呂ジャケットをインストールする際に困難を避けるために、フランジから各エッジを維持しスパイラル キャップ ボルトの 6 グループの下でみたり。</li>
		</ol>
</li>
		<li>電気暖房を使用する場合は、絶縁テラコッタをインストールし、フープ リング外断熱綿パッケージ無しでそれを修正します。</li>
		<li>油風呂暖房を使用している場合は、上部と上部のフランジがフラットになるまで、サンプル プールまで下から油風呂ジャケットをインストールします。場所の油風呂ジャケットを修正する下部に 3 本のネジを取り付けます。</li>
		<li>チェックかどうか ZP/MP1/MP2 位置とバランスの読書は、正常、ZP の位置に結合のコント ローラーのノブを移動します。</li>
	</ol></li>
	<li>測定の前処理
	<ol>
<li>サンプル プールを分解し、サンプル バレルにサンプルを配置します。ZP/MP カップリングを確認し、それらを適切な状態に調整します。</li>
		<li>サンプル プールを読み込み、電気熱絶縁カバーします。</li>
		<li>カップリングのコント ローラーのノブを ZP の位置に移動します。</li>
		<li>ブート プログラムが自動的に実行されます。前処理プログラム ソフトウェアで設定します。測定、名前、タイトルを構成するをクリックして選択、真空、電気ヒーター、150 の ° C およびカップリング温度 20 ° C でサンプル温度を設定し、期間を 600 分に設定。この手順は、通常、10 h をかかります。</li>
	</ol></li>
	<li>浮力測定
	<ol>
<li>電気ヒーター シースを解体し、温度制御油風呂ジャケットと断熱カバー、どの isadhesive をインストールします。</li>
		<li>ソフトウェアで浮力測定プログラムを起動、50 ° c の温度を暖房油浴を設定し、70 バールの最大圧力の下で分けられる約 4 h 7 圧力ポイントのための熱。ブート プログラムが自動的に実行されます。 注: 浮力測定は空白の測定と同じです。 注意: は、サンプル プールの底の温度センサー ジョイントを削除する前に、電気熱電力供給部を引き出します。サンプルをロードした後に、温度センサーが挿入されますを確認してください。</li>
	</ol></li>
	<li>吸着量測定
	<ol>
<li>収着測定プログラム ソフトウェアで設定します。プログラムを起動し、それが自動的に実行されます。</li>
		<li>脱着プロセスが必要な場合収着測定プログラムの設定、流体の熱温度を 50 ° C、維持および 19 の圧力ポイントを設定 (例えば0、10、20、40、60、80、100、150、200、250、200、150、100、80、60、40、20、10、と 0 のバー)。自動的に実行するプログラムを起動します。</li>
		<li>ガスの圧力が設定値を自動的に達することができないとき、加圧ポンプを使用して、手動で圧力を設定します。 注意: 実験の終了後計測器が自動的に排気し、の期間の真空状態を維持します。すべてのバルブが休業して、プログラムは自動的に終了します。</li>
	</ol></li>
	<li>計算
	<ol>
<li>システムは、自動的に次の原則を使用して実験結果を修正選択ことができます。重量読書、トレイ読書、サンプル浮力および収着浮力の関係は、10、11,12,13とおりです。 mA = Δm - mSC - mS + (VSC + VS + VA) X p mA: 吸着ガスの質量Δm: 読書; バランスの質量mSC: (空白の測定によって得られた); サンプル トレイの質量mS: 質量 (浮力測定により得られた);VSC: (空白の測定によって得られた); サンプル トレイのボリュームVS: 量 (浮力測定により得られた);VA: サンプル (吸着測定によって得られた) 吸着ガス量Ρ(p,T,y): 密度の状態方程式から計算するか測定することによって決定します。</li>
	</ol></li>
	<li>完了
	<ol>
<li>プログラムを終了し、コンピューターを閉じます。実験ガスのシリンダーを閉じる。</li>
		<li>アイドリングの短い期間が発生すると、3 日以上ない場合にのみ、各システムの電源状態を維持するために必要されていない機器の電源を停止します。カップリングのコント ローラーのノブを OFF の位置に移動することをお勧めします。</li>
		<li>楽器は、長い時間のために停止する場合、各システムの電源はオフにできます。カップリングのコント ローラーの電源をオフにすると、前にノブは最初 OFF の位置に移動する必要があります。OFF ランプ ライトが点灯し、他のライトが出ていると、コント ローラーの電源を閉じる確認します。</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Strapoc, D., Mastalerz, M., Schimmelmann, A., Drobniak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geochemical+constraints+on+the+origin+and+volume+of+gas+in+the+New+Albany+Shale+(Devonian-Mississippian),+eastern+Illinois+Basin.">Geochemical constraints on the origin and volume of gas in the New Albany Shale (Devonian-Mississippian), eastern Illinois Basin.</a> AAPG Bulletin. 94, 1713-1740 (2010).</li><li>Loucks, R. G., Ruppel, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mississippian+Barnett+Shale:+Lithofacies+and+depositional+setting+of+a+deep-water+shale-gas+succession+in+the+Fort+Worth+Basin,+Texas.">Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin, Texas.</a> AAPG Bulletin. 91, 579-601 (2007).</li><li>Curtis, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractured+shale-gas+systems.">Fractured shale-gas systems.</a> AAPG Bulletin. 86, 1921-1938 (2002).</li><li>Montgomery, S. L., Jarvie, D. M., Bowker, K. A., Pallastro, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mississippian+Barnett+Shale,+Fort+Worth+basin,+north-central+Texas:+Gas-shale+play+with+multitrillion+cubic+foot+potential.">Mississippian Barnett Shale, Fort Worth basin, north-central Texas: Gas-shale play with multitrillion cubic foot potential.</a> AAPG Bulletin. 89, 155-175 (2005).</li><li>Jia, C. Z., Zheng, M., Zhang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unconventional+hydrocarbon+resources+in+China+and+the+prospect+of+explora+exploration+and+development.">Unconventional hydrocarbon resources in China and the prospect of explora exploration and development.</a> Petroleum Exploration and Development. 39 (2), 129-136 (2012).</li><li>Hou, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pore+structure+on+methane+sorption+potential+of+shales.">Effect of pore structure on methane sorption potential of shales.</a> Petroleum Exploration and Development. 41 (2), 272-281 (2014).</li><li>Chalmers, G. R., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+organic+matter+distribution+and+methane+capacity+of+the+lower+cretaceous+strata+of+northeastern+British+Columbia,+Canada.">The organic matter distribution and methane capacity of the lower cretaceous strata of northeastern British Columbia, Canada.</a> International Journal of Coal Geology. 70 (1-3), 223-239 (2007).</li><li>Kang, Y. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+particle+size+on+methane+sorption+capacity+of+shales.">Effect of particle size on methane sorption capacity of shales.</a> Natural Gas Geoscience. 28 (2), 272-279 (2017).</li><li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+influence+factors+and+characteristics+of+adsorption+isotherm+for+shale+to+methane.">Adsorption influence factors and characteristics of adsorption isotherm for shale to methane.</a> Natural Gas Geoscience. 26 (3), 580-591 (2015).</li><li>Ruppel, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+methane+on+dry+coal+at+elevated+pressure.">Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure.</a> Fuel. 53, 152-162 (1974).</li><li>Zhang, G. D., Han, Y. K., He, Z. P., Gao, X. Y., Chen, H. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sample+particle+size+on+the+adsorption+capacity+of+the+experimental+study+on+the+effect+of+shale+gas.">The sample particle size on the adsorption capacity of the experimental study on the effect of shale gas.</a> Exploration and Development. 6, 110-116 (2016).</li><li>Ross, D. J., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+mass+balance+calculations+on+adsorption+capacities+in+microporous+shale+gas+reservoirs.">Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirs.</a> Fuel. 86 (17), 696-706 (2007).</li><li>Gasparik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-pressure+methane+sorption+isotherms+of+black+shales+from+The+Netherlands.">High-pressure methane sorption isotherms of black shales from The Netherlands.</a> Energy &amp; Fuels. 26 (8), 4995-5004 (2012).</li><li>Ji, L. M., Luo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+sample+size+on+volumetric+determination+of+methane+adsorption+in+clay+minerals.">Effect of sample size on volumetric determination of methane adsorption in clay minerals.</a> Natural Gas Geoscience. 23 (3), 535-549 (2012).</li><li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+methane+sorption+capacity+of+Paleozoic+shales+from+the+Sichuan+Basin,+China.">The methane sorption capacity of Paleozoic shales from the Sichuan Basin, China.</a> Marine and Petroleum Geology. 44 (3), 112-119 (2013).</li><li>Zhang, X. D., Sang, S. X., Qin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotherm+adsorption+of+coal+samples+with+different+grain+size.">Isotherm adsorption of coal samples with different grain size.</a> Journal of China University of Mining and Technology. 34, 427-432 (2005).</li><li>Wang, Z. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+discussion+on+the+structural+deformation+and+oil/gas+traps+on+the+western+side+of+the+Xuefeng+Mountain.">A discussion on the structural deformation and oil/gas traps on the western side of the Xuefeng Mountain.</a> Geological Bulletin of China. 31 (11), 1812-1825 (2012).</li><li>Xu, Z. Y., Liang, X., Wang, X. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+factors+for+shale+gas+sweet+spots+distribution+in+the+Upper+Yangtze+region:+a+case+study+of+the+Upper+Ordovician+Wufeng+Fm-Lower+Silurian+Longmaxi+Fm,+Sichuan+Basin.">Controlling factors for shale gas sweet spots distribution in the Upper Yangtze region: a case study of the Upper Ordovician Wufeng Fm-Lower Silurian Longmaxi Fm, Sichuan Basin.</a> Natural Gas Industry. 36 (9), 35-43 (2016).</li><li>Chalmers, G. L., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lower+cretaceous+gas+shales+in+northeastern+British+Columbia,+Part+I:+geological+controls+on+methane+sorption+capacity.">Lower cretaceous gas shales in northeastern British Columbia, Part I: geological controls on methane sorption capacity.</a> Bulletin of Canadian Petroleum Geology. 56 (1), 1-21 (2008).</li><li>Tan, J. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shale+gas+potential+of+the+major+marine+shale+formations+in+the+Upper+Yangtze+Platform,+South+China,+Part+II:+methane+sorption+capacity.">Shale gas potential of the major marine shale formations in the Upper Yangtze Platform, South China, Part II: methane sorption capacity.</a> Fuel. 129 (4), 204-218 (2014).</li><li>Zhao, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+impact+factors+on+shale+gas+adsorption+and+desorption.">Study of impact factors on shale gas adsorption and desorption.</a> Natural Gas Geoscience. 25 (6), 940-946 (2014).</li><li>Xue, H. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+capability+and+aperture+distribution+characteristics+of+shales:+taking+the+Longmaxi+Formation+shale+of+Sichuan+Basin+as+an+example.">Adsorption capability and aperture distribution characteristics of shales: taking the Longmaxi Formation shale of Sichuan Basin as an example.</a> Acta Petrolei Sinca. 34 (5), 826-832 (2013).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=U.S.+Shale+Gas:+An+Unconventional+Resource.+Unconventional+Challenges.">U.S. Shale Gas: An Unconventional Resource. Unconventional Challenges.</a> Halliburton Energy Services. , (2008).</li><li>Zhang, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+capacity+and+controlling+factors+of+the+Lower+Silurian+Longmaxi+Shale+Play+in+southern+Sichuan+Basin.">Adsorption capacity and controlling factors of the Lower Silurian Longmaxi Shale Play in southern Sichuan Basin.</a> Natural Gas Industry. 34 (12), 63-69 (2014).</li><li>Gasparik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geological+controls+on+the+methane+storage+capacity+in+organic-rich+shales.">Geological controls on the methane storage capacity in organic-rich shales.</a> International Journal of Coal Geology. 123 (2), 34-51 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technically+Recoverable+Shale+Oil+and+Shale+Gas+Resources:+An+Assessment+of+137+Shale+Formations+in+41+Countries+Outside+the+United+States.">Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States.</a> U.S. Energy Information Administration. , (2013).</li><li>Gao, H. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotherm+adsorption+characteristic+of+marine+and+continental+shale+and+its+controlling+factors.">Isotherm adsorption characteristic of marine and continental shale and its controlling factors.</a> Natural Gas Geoscience. 24 (6), 1290-1297 (2013).</li><li>Josh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+characterization+of+shale+properties.">Laboratory characterization of shale properties.</a> Journal of Petroleum Science and Engineering. 88-89 (2), 107-124 (2012).</li><li>Li, W. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+for+shale+adsorption+gas+amount+under+a+certain+geological+condition+of+temperature+and+pressure.">A new model for shale adsorption gas amount under a certain geological condition of temperature and pressure.</a> Natural Gas Geoscience. 23 (4), 791-796 (2012).</li><li>Robens, E., Keller, J. U., Massen, C. H., Staudt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sources+of+error+in+sorption+and+density+measurements.">Sources of error in sorption and density measurements.</a> Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 55, 383-387 (1999).</li><li>Keller, J. U., Stuart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gas Adsorption Equilibria: Experimental Methods and Adsorptive Isotherms. , (2005).</li><li>Ji, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geological+controls+and+estimation+algorithms+of+lacustrine+shale+gas+adsorption+capacity:+A+case+study+of+the+Triassic+strata+in+the+southeastern+Ordos+Basin,+China.">Geological controls and estimation algorithms of lacustrine shale gas adsorption capacity: A case study of the Triassic strata in the southeastern Ordos Basin, China.</a> International Journal of Coal Geology. 134-135 (1), 61-73 (2014).</li><li>Liang, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+pore+structure+in+gas+shale+related+to+structural+deformation.">Evolution of pore structure in gas shale related to structural deformation.</a> Fuel. 197, 310-319 (2017).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

この実験で使用される材料は、材料の表のとおりです。常圧・常温; である温度・圧力サンプル プール サンプル プールが削除される前に確認が必要そうしないと、怪我の危険性があります。温度が高すぎる場合は、ドロップし削除サンプル プール温度を待ちます。圧力が高すぎるか低すぎる、手動でソフトウェアの空気圧を設定し、不活性ガスの13,<su...

頁岩は、頁岩ガス根源岩と貯水池の両方として機能する構造を寝具の薄いシートで粘土岩です。頁岩は、ナノ ・ ミクロン スケールの毛穴から成る強力な異方性と筆石化石が一般に認められた1,2,3。
シェールガスは、揚子江プレート、中国南部で商業的悪用します。根源岩とメタンのための貯蔵として機能する非在来型ガス システムとして頁岩ガスは生物起源および/または熱分解プロセス4,5を介して頁岩中の有機物から派生されます。貯水池の天然ガス店、3 つの形式のいずれかで: 毛穴や骨折、遊離ガス有機物や無機鉱物の表面にガスの吸着し、溶存アスファルトと水6,7ガス。以前の研究では、吸着ガス頁岩形成6の合計ガスの 20-85% を占めていることを示唆しています。したがって、頁岩の吸着能力に関する研究し、その決定要因は探査と頁岩ガス資源の開発に重要です。
頁岩のメタン吸着能力は、温度、圧力、湿度、成熟度、鉱物組成、有機物および表面積1,4,5 大幅変動として広く認識されています。 ,6,7;以前の研究は、温度・圧力・湿度とメタン吸着のような外部要因のより大きくより明確な相関を確認しました。
しかし、内的因子との相関に関する研究のように粒径、メタン吸着が物議を醸す。カンと寺が示唆された粒子サイズ8,14, の減少と同じ頁岩サンプル増加のメタン吸着容量ラップルと張粒と吸着の関連性を信じているに対し限定等温吸着曲線9,10,11に基づきます。さらに、プロトコル評価頁岩ガスの吸着のための基準がなければ中国の研究所は通常頁岩ガス吸着の評価のための石炭吸着評価プロトコルを適用します。粒子サイズと、吸着との関係を明らかにするだけでなく、将来探検ゾーンを調査に上部の揚子江プレートで菱サグの厚い海洋頁岩堆積物から試料を取得しました。重量収着分析が適用された行う等温吸着院内取得粒と吸着との関係。
体積と重量メソッドは、頁岩の吸着等温線をテストするために使用する主な方法です。ボリュームは、温度と圧力の12,13,14によって容易に影響を受ける体積法の重要なパラメーターです。エラー分析の不確実性のため直接測定体積による吸着量を計算するための累積的な伝搬測定結果に大きな誤差が原因で異常な吸着等温線14 につながる ,15。容積法と比較して、重量法少ない数のパラメーターが必要です、小さいエラーの結果: 質量は保存されているため重量と重量法の質量、温度の影響を受けません、12の圧力します。それは現時点では吸着吸着量を測定するためのより科学的かつ正確なメソッドと見なされます。
重量吸着アナライザーは 70 MPa の圧力をテストは、この実験で使用 (700 バー) と 150 ° C の温度低すぎると温度・圧力のより古い装置によって生成された走路温度と地下深部の形成の圧力をシミュレートします。収着分析装置を使用してキーは、試料を 10 μ の精度で正確な計量のため磁気浮上天秤を達しています。装置は循環油風呂暖房モードを採用し、0.2 ° C 以内に長い時間、温度範囲を制御できます。古い装置の精度が低いとこのようにエラーが新しい楽器を用いてより大きくなります。実験操作は、装置によって提供されたソフトウェアで実行されます。オペレーティング システムは、分析に近い地下実態12確保するため定期的に更新されます。
磁気浮上天秤 (MSB) は、常温、常圧でサンプルと、機器間の直接接触することがなく頁岩のメタン等温吸着をテストする重量法で使用されます。サンプルは、カップリング機構12,13非接触懸濁液を通してバランスを送信できるサンプルの重量を測定のプールに配置されます。バランスの下で中断された磁石、永久磁石の下の無料の懸濁液を可能にする特別に設計されたコント ローラーによって制御があります。永久磁石カップリング フレーム位置センサーとサンプル コンテナーに接続します。結合フレームの機能は、カップルまたは永久磁石の懸濁液棒14,15,16にサンプル容器を分離することです。
私たちの測定サンプルは、長いマキシ層、シルル タオチェン、貴州省での海洋相の黒色有機性豊富な頁岩です。研究領域は、五菱サグ、北西および南西17たとひ山断層の四川盆地に隣接して上の揚子江プレートです。五菱 Sag は構造の転送および四川盆地と浅い深い海陸棚を受信すると、たとひ山断層間の移行帯と海洋の黒色頁岩が初期のシルル紀の中に開発された広くサグのテクトニック イベントのインドシナの動き、燕山運動形成多段ひだ、断層、不整合18ヒマラヤの動きなどによって、強く重ね合わせ。五菱サグで海洋の黒色頁岩は、頁岩ガスの埋蔵を形作った複雑な地質条件によって大幅に影響されています。構造転送ゾーンとして、サグは弱い変形より良い頁岩ガス生成と保存条件とトラップ19の一致するよりよい自然破壊によって特徴付けられる頁岩ガスの探査用のスイート スポットです。
高圧吸着測定はいくつか出版物10,11を総合的に詳述されている等温吸着装置プロトコルの指導と標準化された手順に基づいて行われます,12,13,14,15,16します。 キー研究所のシェール オイルとガス調査と地球科学の中国アカデミーの評価で等温吸着実験を行った。重量測定磁気浮上天秤 (MSB) で実施は 4 つのステップで実行されます: 空白の測定、前処理、浮力測定と吸着・脱離の測定 (図 1、図 2)。

<table><tbody><tr><td>XRF D8 DISCOVER X-Ray diffractometer</td><td>Brook,Germany</td><td>204458</td><td>For mineralogy X-ray diffraction</td></tr><tr><td>EBSD three element integration system with spectrum&amp;nbsp;</td><td>EDAX,USA</td><td>Trident XM4</td><td>For nanoscale imaging (SEM)</td></tr><tr><td>Mercury injection capillary pressure (MICP)</td><td>USA micromeritics Instrument company</td><td>AutoPore IV 9520</td><td>For the immersion method to measure macropores(Porosity)</td></tr><tr><td>Nitrogen gas adsorption at low temperature</td><td>USA micromeritics Instrument company</td><td>ASAP2460/2020</td><td>For the low pressure nitrogen gas adsorption to measure mesopores and micropores(BET)</td></tr><tr><td>Finnigan MAT-252 mass spectrometer</td><td>ThermoFinnigan,USA</td><td>TRQ/Y2008-004</td><td>For C isotope</td></tr><tr><td>LECO CS-230 analyzer&amp;nbsp;</td><td>Research Institute of Petroleum Exploration and Development</td><td>617-100-800</td><td>TOC apparatus</td></tr><tr><td>3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system&amp;nbsp;</td><td>Leica,Germany</td><td>M090063016</td><td>Ro apparatus</td></tr><tr><td>Magnetic Suspension Balance Isothermal adsorption analyzer</td><td>Rubotherm,Germany</td><td>2015-1974CHN</td><td>For methane adsorption tests</td></tr><tr><td>Sieve(20/40/60/80/100/120mesh)</td><td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd</td><td>200*50GB6003.102012</td><td>Used to screen samples</td></tr><tr><td>Absorbent cotton, hammer, tweezers and acetaldehyde</td><td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd</td><td>standard</td><td>Used to clean materials</td></tr><tr><td>Residual gas tight grinder</td><td>Nantong Huaxing Petroleum Instrument Co., Ltd</td><td>TY2013000237</td><td>Sample smasher</td></tr></tbody></table>

experimental study of the relationship between particle size and methane sorption capacity in shale

吸着の頁岩ガスの量が頁岩ガス資源量評価とターゲット領域を選択に使用されるキーのパラメーター、またシェールガスの採掘価値評価の重要な基準。現在、粒子サイズとメタン吸着の相関に関する研究は、物議を醸す。本研究では等温吸着装置、吸着重量分析を使用して、粒子サイズと頁岩の吸着容量との関係を決定する頁岩で異なる粒度の吸着容量をテストします。Thegravimetric メソッドは、少ない数のパラメーターが必要ですし、容量法のような方法よりも正確さと一貫性の観点からより良い結果が生成されます。重量測定は、4 つのステップで実行されます: 空白の測定、前処理、浮力測定と吸着・脱離測定。重量測定は現在; 吸着量を測定するより科学的かつ正確な方法であると考えられてしかし、それは時間がかかり、厳密な測定技術が必要です。磁気懸濁液バランス (MSB) は、正確さとこのメソッドの一貫性を検証するキーです。我々 の結果を示す吸着と粒子サイズ相関している、しかし、ない線形相関と 40-60 と 60-80 メッシュにふるわれた粒子の吸着が大きくなりがち。約 250 μ m (60 メッシュ) 頁岩ガス破砕を粒径に対応する最大の吸着には提案します。

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57705/57705fig1.jpg"> 図 1: 高温高圧で重力ガス吸着の実験設定します。この図は等温吸着実験のセットアップ: 加熱流体のバス; のための装置 (、)、油のお風呂(b) 電気暖房装置電気暖房。(c) 磁気浮上天秤 - 重量吸着分析装置 (図 2)?...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale at JoVE.com

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

粒子径と頁岩中のメタン吸着容量との関係に関する実験的研究

粒子径と頁岩の吸着容量との関係を調べるために頁岩、異なる粒径の吸着容量をテストするのに等温吸着装置、重量吸着アナライザーを使用します。

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

experimental-study-relationship-between-particle-size-methane

Research

JoVE Journal

Environment

7.5K ビュー.  Chinese Academy of Geological Sciences. 粒子径と頁岩の吸着容量との関係を調べるために頁岩、異なる粒径の吸着容量をテストするのに等温吸着装置、重量吸着アナライザーを使用します。

ビデオ: Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with specific functions (e.g. carbon sequestration, soil quality improvements, or contaminant sorption). In 2013, the International Biochar Initiative (IBI) made publically available their Standardized Product Definition and Product Testing Guidelines (Version 1.1) which set standards for physical and chemical characteristics for biochar. Six biochars made from three different feedstocks and at two temperatures were analyzed for characteristics related to their use as a soil amendment. The protocol describes analyses of the feedstocks and biochars and includes: cation exchange capacity (CEC), specific surface area (SSA), organic carbon (OC) and moisture percentage, pH, particle size distribution, and proximate and ultimate analysis. Also described in the protocol are the analyses of the feedstocks and biochars for contaminants including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), metals and mercury as well as nutrients (phosphorous, nitrite and nitrate and ammonium as nitrogen). The protocol also includes the biological testing procedures, earthworm avoidance and germination assays. Based on the quality assurance / quality control (QA/QC) results of blanks, duplicates, standards and reference materials, all methods were determined adequate for use with biochar and feedstock materials. All biochars and feedstocks were well within the criterion set by the IBI and there were little differences among biochars, except in the case of the biochar produced from construction waste materials. This biochar (referred to as Old biochar) was determined to have elevated levels of arsenic, chromium, copper, and lead, and failed the earthworm avoidance and germination assays. Based on these results, Old biochar would not be appropriate for use as a soil amendment for carbon sequestration, substrate quality improvements or remediation.

Biochar is a carbon-rich material used as a soil amendment with the ability to sustainably sequester carbon, improve substrate quality and sorb contaminants. This protocol describes the 17 analytical methods used for the characterization of biochar, which is required prior to large scale implementation of these amendments in the environment.

汚染サイトの修復のために製造シックスBiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

環境学

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties' measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties' measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants' analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.

We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

過冷却合成砂 - 水 - ガス・メタンハイドレート試料の熱特性を測定するためのプロトコル

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope facilities. This protocol has been used to effectively evaluate many different bedding materials, environmental variables (temperature, humidity), and potential mitigation treatments that can improve air quality in commercial deep-bedded mono-slope facilities. The model is dynamic and allows researchers to easily collect many chemical and physical measurements from the bedded pack. Weekly measurements, collected over the course of six to seven weeks, allows sufficient time to see changes in air quality measurements over time as the bedded pack matures. The data collected from the simulated bedded packs is within the range of concentrations previously measured in commercial deep-bedded mono-slope facilities. Past studies have demonstrated that 8 - 10 experimental units per treatment are sufficient to detect statistical differences among the simulated bedded packs. The bedded packs are easy to maintain, requiring less than 10 minutes of labor per bedded packs per week to add urine, feces, and bedding. Sample collection using the gas sampling system requires 20 - 30 minutes per bedded pack, depending on the measurements that are being collected. The use of lab-scaled bedded packs allows the researcher to control variables such as temperature, humidity, and bedding source that are difficult or impossible to control in a research or commercial facility. While not a perfect simulation of &#34;real-world&#34; conditions, the simulated bedded packs serve as a good model for researchers to use to examine treatment differences among bedded packs. Several lab-scale studies can be conducted to eliminate possible treatments before trying them in a research or commercial-sized facility.

A protocol has been developed to measure gases, odors, and nutrient composition in lab-scaled bedded manure packs, which can be used to study ways to improve air quality in commercial cattle facilities using deep-bedded manure packs.

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケール モデル層状パック肥料

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

工学

Adsorption Device Based on a Langatate Crystal Microbalance for High Temperature High Pressure Gas Adsorption in Zeolite H-ZSM-5

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate crystal microbalance, LCM) and its use for gas adsorption measurements in zeolite H-ZSM-5. Prior to the adsorption measurements, zeolite H-ZSM-5 crystals were synthesized on the gold electrode in the center of the LCM, without covering the connection points of the gold electrodes to the oscillator, by the steam-assisted crystallization (SAC) method, so that the zeolite crystals remain attached to the oscillating microbalance while keeping good electroconductivity of the LCM during the adsorption measurements. Compared to a conventional quartz crystal microbalance (QCM) which is limited to temperatures below 80 &#176;C, the LCM can realize the adsorption measurements in principle at temperatures as high as 200-300 &#176;C (i.e., at or close to the reaction temperature of the target application of one-stage DME synthesis from the synthesis gas), owing to the absence of crystalline-phase transitions up to its melting point (1,470 &#176;C). The system was applied to investigate the adsorption of CO2, H2O, methanol and dimethyl ether (DME), each in the gas phase, on zeolite H-ZSM-5 in the temperature and pressure range of 50-150 &#176;C and 0-18 bar, respectively. The results showed that the adsorption isotherms of these gases in H-ZSM-5 can be well fitted by Langmuir-type adsorption isotherms. Furthermore, the determined adsorption parameters, i.e., adsorption capacities, adsorption enthalpies, and adsorption entropies, compare well to literature data. In this work, the results for CO2 are shown as an example.

A protocol for high-temperature and high-pressure gas adsorption measurements on zeolite H-ZSM-5 using an adsorption measurement device based on a langatate crystal microbalance is presented. Prior to the adsorption measurements, the synthesis of zeolite H-ZSM-5 on the langatate crystal microbalance sensor by the steam-assisted crystallization (SAC) method is demonstrated.

ゼオライトH-ZSM-5で高温・高圧のガス吸着用のLangatateクリスタルマイクロバランスに基づいて吸着装置

We present a high-temperature and high-pressure gas adsorption measurement device based on a high-frequency oscillating microbalance (5 MHz langatate ...

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and increasing the recovery of coalbed methane. A visualized and constant-volume gas-solid coupling system is introduced here to investigate the influence of CO2 sorption on the physical and mechanical properties of coal. Being able to keep a constant volume and monitor the sample using a camera, this system offers the potential to improve instrument accuracy and analyze fracture evolution with a fractal geometry method. This paper provides all steps to perform a uniaxial compression experiment with a briquette sample in different CO2 pressures with the gas-solid coupling test system. A briquette, cold-pressed by raw coal and sodium humate cement, is loaded in high-pressure CO2, and its surface is monitored in real-time using a camera. However, the similarity between the briquette and the raw coal still needs improvement, and a flammable gas such as methane (CH4) cannot be injected for the test. The results show that CO2 sorption leads to peak strength and elastic modulus reduction of the briquette, and the fracture evolution of the briquette in a failure state indicates fractal characteristics. The strength, elastic modulus, and fractal dimension are all correlated with CO2 pressure but not with a linear correlation. The visualized and constant-volume gas-solid coupling test system can serve as a platform for experimental research about rock mechanics considering the multifield coupling effect.

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

This protocol demonstrates how to prepare a briquette sample and conduct a uniaxial compression experiment with a briquette in different CO2 pressures using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system. It also aims to investigate changes in terms of coal&#8217;s physical and mechanical properties induced by CO2 adsorption.

可視化・定量ガス固体結合試験システムを用いたCO2-ベアリング石炭を用いた単軸圧縮実験

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and ...

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa working pressure, containing a stage for sessile droplets, a sapphire window for visualization, and temperature and pressure transducers. A pressure pump connected to a methane gas cylinder is used to pressurize the cell to 5 MPa. The cooling system is a 10 gallon (37.85 L) tank containing a 50% ethanol solution cooled via ethylene glycol through copper coils. This setup enables the observation of the temperature change associated with hydrate formation and dissociation during cooling and depressurization, respectively, as well as visualization and photography of the morphologic changes of the droplet. With this method, rapid hydrate shell formation was observed at ~-6 &#176;C to -9 &#176;C. During depressurization, a 0.2 &#176;C to 0.5 &#176;C temperature drop was observed at the pressure/temperature (P/T) stability curve due to exothermic hydrate dissociation, confirmed by visual observation of melting at the start of the temperature drop. The "memory effect" was observed after repressurizing to 5 MPa from 2 MPa. This experimental design allows the monitoring of pressure, temperature, and morphology of the droplet over time, making this a suitable method for testing various additives and substrates on hydrate morphology.

We describe a method to form gas hydrate on sessile water droplets to study the effects of various inhibitors, promoters, and substrates on the hydrate crystal morphology.

セシル水滴のメタンハイドレート結晶化

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

合成多孔性カーボンとシリカ マトリックスの表面特性

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

化学

Quantitative Analysis by Thermogravimetry-Mass Spectrum Analysis for Reactions with Evolved Gases

During energy conversion, material production, and metallurgy processes, reactions often have the features of unsteadiness, multistep, and multi-intermediates. Thermogravimetry-mass spectrum (TG-MS) is seen as a powerful tool to study reaction features. However, reaction details and reaction mechanics have not been effectively obtained directly from the ion current of TG-MS. Here, we provide a method of an equivalent characteristic spectrum analysis (ECSA) for analyzing the mass spectrum and giving the mass flow rate of reaction gases as precise as possible. The ECSA can effectively separate overlapping ion peaks and then eliminate the mass discrimination and temperature-dependent effect. Two example experiments are presented: (1) the decomposition of CaCO3 with evolved gas of CO2 and the decomposition of hydromagnesite with evolved gas of CO2 and H2O, to evaluate the ECSA on single-component system measurement and (2) the thermal pyrolysis of Zhundong coal with evolved gases of inorganic gases CO, H2, and CO2, and organic gases C2H4, C2H6, C3H8, C6H14, etc., to evaluate the ECSA on multi-component system measurement. Based on the successful calibration of the characteristic spectrum and relative sensitivity of specific gas and the ECSA on mass spectrum, we demonstrate that the ECSA accurately gives the mass flow rates of each evolved gas, including organic or inorganic gases, for not only single but multi-component reactions, which cannot be implemented by the traditional measurements.

Precise determination of the evolved gases&#39; flow rate is key to study the details of reactions. We provide a novel quantitative analysis method of equivalent characteristic spectrum analysis for thermogravimetry-mass spectrum analysis by establishing the calibration system of the characteristic spectrum and relative sensitivity, for obtaining the flow rate.

ガス発生反応の熱重量測定-質量スペクトル解析による定量的解析

During energy conversion, material production, and metallurgy processes, reactions often have the features of unsteadiness, multistep, and ...

シリカ基質へのアミノ化化合物の含浸とグラフト化

A Synthetic Methodology for Preparing Impregnated and Grafted Amine-Based Silica Composites for Carbon Capture

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or direct air capture (DAC) methods. This work focuses on amine-functionalized CO2 adsorbents for DAC. These materials show promise for CO2 removal because they have low regeneration energy consumption and high adsorption capacity. The incorporation of amine species into a porous substrate combines the advantages of the amine species&#39; affinity to CO2 with the large pore volumes and surface areas of the porous substrate. There are three methods commonly used to prepare amine-based CO2 sorbents, depending on the selection of the amine species, material support, and preparation method. These methods are impregnation, grafting, or chemical synthesis. Silica is a prevalent choice of substrate material because of its adjustable pore size, moisture tolerance, temperature stability, and ability to adsorb CO2 in low concentrations for DAC applications. Typical synthetic procedures and primary attributes of both impregnated and grafted amine-silica composites are described herein.

著者スポットライト:アミン系シリカ複合材料の開発を、直接空気回収のためのCO2吸着剤として標準化(英語) 

This work aims to facilitate the development of standardized techniques for impregnating or grafting aminated compounds onto silica substrates, which are often broadly described in the literature. Specific amounts of solvent, substrate, amines, and the values of other important experimental parameters will be discussed in detail.

炭素回収用の含浸およびグラフトアミン系シリカ複合材料を調製するための合成法

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or ...

粒子径と頁岩中のメタン吸着容量との関係に関する実験的研究

要約

さらに動画を探す

この動画の章

汚染サイトの修復のために製造シックスBiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価

過冷却合成砂 - 水 - ガス・メタンハイドレート試料の熱特性を測定するためのプロトコル

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケールモデル層状パック肥料

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

ゼオライトH-ZSM-5で高温・高圧のガス吸着用のLangatateクリスタルマイクロバランスに基づいて吸着装置

可視化・定量ガス固体結合試験システムを用いたCO2-ベアリング石炭を用いた単軸圧縮実験

セシル水滴のメタンハイドレート結晶化

合成多孔性カーボンとシリカマトリックスの表面特性

ガス発生反応の熱重量測定-質量スペクトル解析による定量的解析

炭素回収用の含浸およびグラフトアミン系シリカ複合材料を調製するための合成法

粒子径と頁岩中のメタン吸着容量との関係に関する実験的研究

要約

さらに動画を探す

この動画の章

汚染サイトの修復のために製造シックスBiocharsの物理的、化学的および生物学的特性評価

過冷却合成砂 - 水 - ガス・メタンハイドレート試料の熱特性を測定するためのプロトコル

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケール モデル層状パック肥料

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

ゼオライトH-ZSM-5で高温・高圧のガス吸着用のLangatateクリスタルマイクロバランスに基づいて吸着装置

可視化・定量ガス固体結合試験システムを用いたCO2-ベアリング石炭を用いた単軸圧縮実験

セシル水滴のメタンハイドレート結晶化

合成多孔性カーボンとシリカ マトリックスの表面特性

ガス発生反応の熱重量測定-質量スペクトル解析による定量的解析

炭素回収用の含浸およびグラフトアミン系シリカ複合材料を調製するための合成法

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケールモデル層状パック肥料

合成多孔性カーボンとシリカマトリックスの表面特性