Вытеснение свободного метана
Теоретическое рассмотрение вопроса показывает, что возможно вытеснение сорбированного газа растворами. Этот вывод основывается на следующих положениях. В угле адсорбция молекул метана происходит в основном на выступах поверхности, неоднородных в энергетическом отношении.
Наблюдается различный уровень поверхностных сил, обусловливающий прочность адсорбционной связи. В процессе сорбции метана молекулы газа вначале сорбируются на наиболее активных участках поверхности, а затем, по мере увеличения давления газа, происходит сорбция и на других менее активных участках.
Об этом свидетельствуют исследования по теплоте адсорбции, которая находится в прямой зависимости от прочности адсорбционной связи.
В. В. Ходотом получены данные, которые показывают, что с увеличением давления от 0 до 5 МПа теплота адсорбции уменьшается с 38 до 17 кДж/моль.
Для того чтобы выбрать составы жидкостей, способных замещать метан в сорбционном слое, необходимо установить, на каких поверхностях он сорбируется. Молекулы метана являются молекулами неполярного диэлектрика и не имеют водородных связей.
Поэтому взаимодействие молекул метана осуществляется только за счет дисперсных сил. В то же время известно, что адсорбция связана с действием сил адгезии.
Адсорбенты с неполярными молекулами хорошо адсорбируют аполярные вещества. Отсюда следует, что молекулы метана также удовлетворительно сорбируются аполярными поверхностями угля.
Вода является полярным веществом, а неокисленный уголь аполярен.
Чем больше окисляется уголь, тем лучше он будет сорбировать молекулы воды и тем хуже будет сорбироваться на нем газ. Вытеснение сорбированного метана возможно только в том случае, если вытесняющие молекулы хорошо адсорбируются на аполярных поверхностях и имеют теплоту адсорбции большую, чем у газа.
Поэтому можно полагать, что вода, имея теплоту адсорбции меньшую, чем метан, не вытесняет его.
