高岭石与水、CO_2作用后硅元素、铝元素溶出动力学研究

摘要

查明高岭石与CO2、水相互作用规律为深煤层注CO2提高煤层气采收率提供依据.在温度为25,35,45℃条件下,测定高岭石与pH值为4.3,5.0,5.7的碳酸溶液反应后硅元素、铝元素的溶出量,利用能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)等测试方法,探讨了高岭石反应前后的元素和晶体结构变化,并建立了动力学模型.研究结果表明:高岭石与碳酸溶液反应后硅元素溶出量比铝元素溶出量大,硅元素溶出量随反应时间呈先增大后减小的趋势,并伴随震荡现象,铝元素无明显规律;反应过程中高岭石中硅元素含量呈先变小后增大的变化趋势,内部晶体结构无明显变化;硅元素溶出量随温度升高而增大,随pH值减小而增大,温度对溶出量影响较大;硅元素溶出规律符合扩散控制界面模型,表达式为1-(1-X)1/3=kt,pH值为4.3,5.0,5.7的表观活化能分别为27.56,29.62,30.48kJ/mol,pH值越小时,反应活化能越小,反应速率越大.