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不同溫壓條件、水環(huán)境對(duì)CO2溶解度及界面張力的影響規(guī)律
來(lái)源:煤炭學(xué)報(bào) 瀏覽 226 次 發(fā)布時(shí)間:2024-07-09
隨著全球碳排放問(wèn)題日益嚴(yán)峻,采空區(qū)CO2封存作為解決煤炭行業(yè)碳排放難題的重要技術(shù)手段,顯現(xiàn)出其巨大的應(yīng)用潛力和戰(zhàn)略價(jià)值。該技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)廢棄礦區(qū)資源的二次利用,還有助于實(shí)現(xiàn)碳排放的大幅度減少。通過(guò)采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和理論模型,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)采空區(qū)CO2封存的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的探索,獲得了一系列重要發(fā)現(xiàn)和理論進(jìn)展。
首先,通過(guò)原位界面張力測(cè)定儀開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)揭示了不同溫壓條件下CO2與地層水系統(tǒng)間的界面張力(IFT)變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)層壓力的增加會(huì)導(dǎo)致IFT顯著降低,而溫度升高時(shí),IFT會(huì)略有上升。此外,礦化度的增加會(huì)導(dǎo)致IFT增高,特別是在高溫、高礦化度的環(huán)境中。不同的陽(yáng)離子溶液類型對(duì)CO2與鹽溶液之間的IFT也有顯著影響,表現(xiàn)出隨陽(yáng)離子價(jià)態(tài)的升高而增大的趨勢(shì)。
其次,采用自主研發(fā)的地質(zhì)封存地化反應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究團(tuán)隊(duì)探討了相同條件下CO2的溶解性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,CO2溶解度隨儲(chǔ)層壓力的增加而上升,而隨著溫度和礦化度的升高則呈下降趨勢(shì)。這些結(jié)果對(duì)于優(yōu)化CO2封存策略、提高封存效率具有重要指導(dǎo)意義。
綜合使用統(tǒng)計(jì)締合理論和蘭納?瓊斯勢(shì)能模型的SAFT-LJ狀態(tài)方程以及密度梯度理論(DGT),研究團(tuán)隊(duì)成功預(yù)測(cè)了界面張力的理論值,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
這些研究成果不僅深化了我們對(duì)采空區(qū)CO2封存機(jī)理的理解,還為評(píng)估封存安全性和封存量提供了理論基礎(chǔ)。通過(guò)明確溫壓條件和水環(huán)境對(duì)CO2溶解度及界面張力的影響規(guī)律,為采空區(qū)CO2封存技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù),對(duì)推動(dòng)煤炭行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。