界面現(xiàn)象對(duì)碳捕集與封存的影響
作者:Susanna Laurén,Biolin Scientific
隨著全球變暖引起廣泛關(guān)注,碳捕集與封存(CCS)或二氧化碳封存已經(jīng)成為重要的研究課題。儲(chǔ)存二氧化碳的自然方式當(dāng)然是由森林和海洋自然完成的。然而,自然方式不足以補(bǔ)償化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳量。目前已經(jīng)提出幾種不同的方法,例如枯竭的油氣藏和深層鹽水采集。在所有方法中,成功的二氧化碳封存主要與流體-流體和流體-巖石界面相互作用有關(guān)。由于二氧化碳也經(jīng)常用于提高石油采收率,因此相同的研究工作可以同時(shí)用于這兩個(gè)目的,因?yàn)橄嗤牧黧w和固體、鹽水、二氧化碳/油和巖石之間存在相互作用。
水潤(rùn)濕表面有利于二氧化碳儲(chǔ)存
對(duì)于二氧化碳的長(zhǎng)期捕獲,了解阻止浮力二氧化碳遷移回地表的不同功能捕獲機(jī)制的作用至關(guān)重要。各種研究人員已經(jīng)證明,水潤(rùn)濕表面化學(xué)對(duì)二氧化碳捕獲過(guò)程有益[1]。通過(guò)接觸角測(cè)量可以很容易研究水的潤(rùn)濕性。接觸角測(cè)量為研究鹽度和不同巖石表面化學(xué)成分對(duì)潤(rùn)濕性的影響提供了***種快速方法。接觸角測(cè)量是通過(guò)將巖石或巖石模擬材料(通常是石英和方解石)浸入鹽水中并在樣品表面上滴***滴油來(lái)完成的。當(dāng)以這種方式進(jìn)行測(cè)量時(shí),更高的接觸角意味著基材的水潤(rùn)濕性越好。從下面的兩個(gè)圖中可以得出結(jié)論,較低的鹽度二氧化碳的密封能力更好。
高溫高壓下測(cè)試潤(rùn)濕性 接觸角測(cè)量也可以在各種壓力和溫度下進(jìn)行。為此,光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x配備了高壓測(cè)試單元。這種儀器可直接研究鹽水、二氧化碳和巖石之間的相互作用。通過(guò)方程表明儲(chǔ)層的儲(chǔ)存能力直接取決于水與二氧化碳的接觸角
其中H是二氧化碳柱高,γ是水和二氧化碳之間的界面張力,θ是被二氧化碳包圍的巖石上的水接觸角,Δρ是水和二氧化碳之間的密度差,g是重力加速度,r是孔隙半徑[2]。更高的柱高意味著更好的二氧化碳密封能力,可以通過(guò)降低水在被二氧化碳包圍的巖石上的接觸角來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此,使用高壓?jiǎn)卧梢栽谙鄬?duì)較短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)研究壓力、溫度、鹽度和巖石表面化學(xué)等多個(gè)變量的影響。
光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x Theta Flow 適用于高要求的表面研究和質(zhì)量控制。用戶友好,兼具高水平的自動(dòng)化和準(zhǔn)確度,通過(guò)配置的高端攝像頭、圖像增強(qiáng)和傳感器,大幅提高測(cè)試精度,給大***帶來(lái)全新的接觸角測(cè)量體驗(yàn)。 完整的測(cè)量功能 ·靜態(tài)接觸角 ·動(dòng)態(tài)接觸角 ·滾動(dòng)角 ·表面自由能 ·表面張力 ·界面張力 ·批處理接觸角 ·粗糙度修正接觸角 ·界面流變(粘彈性) ·高壓和高溫測(cè)量 ·單纖維接觸角 參考文獻(xiàn) [1] K. Chaudhary, M. B. Cardenas, W. W. Wolfe, J. A. Maisano, R. A. Ketcham, and P. C. Bennett, "Pore-scale trapping of supercritical CO2 and the role of grain wettability and shape," Geophysical Research Letter, vol. 40, no. 15, pp. 3878-3882, 213. [2] M. Ali, S. Al-Anssari, M. Arif, A. Barifcani, M. Sarmadivaleh, L. Stalker, M. Lebedev, and S. Iglauer, "Organic acid concentration threshold for aging of carbonate minerals: Implications for CO2 trapping /storage," Journal of Colloid and Surface Science, vol. 534, pp. 88-94, 2019.
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