层柱粘土吸附甲烷的模拟和参数优化研究

用巨正则系综MonteCarlo方法(GCMC)来模拟ZrO2柱撑粘土对天然气主要成分甲烷的吸附.为了更好地反映甲烷与层柱粘土无机层板的相互作用,对墙势模型中的尺寸参数σfw和能量参数εfw取值进行了优化.我们系统地改变甲烷在蒙脱土晶体结构中的位置,建立起一系列甲烷与层板相互作用的Lennard-Jones势能曲线,通过最小二乘法拟合这些Lennard-Jones势能曲线得到一系列的σfw和εfw值,利用拟合得到的σfw和εfw算术平均值作为墙势模型中两个交互作用参数的取值进行分子模拟,模拟结果与文献实验值符合较好.在此基础上,进一步模拟了3种不同孔率,层间距为0.64nm的ZrO2柱撑粘土(ZPC)在245K下对临界态甲烷的吸附,发现3～4MPa是ZPC材料吸附甲烷较适合的压力范围,而且孔率大的ZPC有利于甲烷的吸附.