H_2O-CO_2体系融合二氧化硅毛细管样品原位显微激光拉曼光谱研究

使用配备Linkam冷热台的显微激光拉曼光谱仪,采用融合二氧化硅毛细管样品,在-120～31℃温度区间,1 200～1 500cm-1光谱区间上,原位采集H2O-CO2体系流体包裹体的拉曼光谱,并针对CO2特征拉曼光谱展开分析。结果表明,融合二氧化硅毛细管样品中的流体具有代表性。通过对毛细管样品进行拉曼光谱采集,该实验获得了流体包裹体中CO2气相、CO2液相、CO2固相、CO2水合物相和CO2水溶液相的特征光谱。光谱分析结果显示,在实验温度区间上,CO2固相和CO2水合物相特征峰的稳定性,有助于鉴别拉曼光谱;同时,CO2气相、CO2液相和CO2水溶液相费米共振峰峰位因CO2压力或密度影响而发生变化。此外,该实验在温度变化过程中,鉴定了不同相的拉曼特征光谱。结果表明,激光拉曼光谱结合显微测温技术能够有效鉴别包裹体中不同的流体相,获得相变过程,确定相变温度。

H_2O-CO_2-NaCl体系石英溶解度模型(适用于高达1000℃、1.5GPa的高温高压环境)

石英在热水溶液中的溶解度对地球化学和岩石学的研究都极为重要。我们提出一个能够适用于H2O-CO2-NaCl复杂流体成分,高温高压(0～1000℃,0～1.5GPa)条件下的石英溶解度计算模型,形式如下:其中A(T)、B(T)、C(t)均为温度T(K)和t(℃)的多项式。xH2O和V*H2O分别代表流体中水的摩尔分数和有效偏摩尔体积。V*H2O值由公式Vmix=xHOV*H2O+ΣxsVs计算得到。其中,Vmix代表流体混合物的摩尔体积,由Maoetal.(2010)的最新模型计算得到,xs和Vs分别代表溶质的摩尔分数和本征体积。具体采用VCO2=29.9cm3/mol、VNaCl=30.8cm3/mol。本模型精度较前人模型有所提高,并且适用深达下地壳的温度-压力-成分环境,如:巴罗式变质带、板块俯冲带等。另外,本模型可被用于建立石英地质温度计,加深人们对于石英脉及有关矿床成因的认识,并且可用来指导实验及工程。本模型的在线计算程序可通过以下网站获得:www.geochem-model.org。

等容条件下H_2O-CO_2-CH_4混合流体的高温拉曼光谱就位分析

以合成包裹体作为腔体 ,用显微激光拉曼探针就位分析了H2 O CO2 CH4混合流体的高温特性。研究结果表明 ,在高温下 ,CH4和CO2 相互之间对各自拉曼光谱的影响不大 ,水分子对它们的拉曼峰有比较大的影响。在等容条件下 ,流体均一前 ,随着温度的升高 ,水分子的氢键几乎呈线性减少 ,均一为气相的流体 ,水分子伸缩振动拉曼峰的变化与一般气体变化相似 ;随着温度升高 ,体系压力的增加 ,最大峰频率呈很微小的降低趋势。均一为液相的流体中的水分子 ,在均一温度时 ,氢键变化发生了转折 ,均一后流体中水分子的氢键受温度的影响比均一前明显要小 ,在测量的最高温度 5 2 0℃ ,水分子存在着一定的氢键作用。一直到拉曼光谱测量的最高温度 5 80℃还未均一的流体 ,液相中水分子存在比较强的氢键作用。

NaCl-H_2O-CO_2体系人工合成流体包裹体实验研究

NaCl-H2O-CO2体系流体是热液成矿系统中最常见的流体之一,针对该体系相关特征的研究对理解热液矿床的成矿机制和过程、成矿流体特征等具有重要的理论和实际意义。本文利用愈合人工水晶裂隙的技术,开展100MPa、800℃条件下NaCl-H2O-CO2体系流体的人工合成包裹体实验,并对其物理化学性质进行了初步探讨。通过对合成的包裹体进行岩相学观察、显微测温以及喇曼光谱分析,结果表明,在实验温压条件下合成的包裹体捕获了既定组成的流体;人工合成NaCl-H2O-CO2体系流体包裹体与天然流体包裹体具有相似的特征,可以作为天然包裹体的参照物应用于流体包裹体及地质流体的研究,特别是在评价CO2在热液矿床成矿过程中的作用方面,NaCl-H2O-CO2体系人工合成包裹体具有广阔的应用前景。

迭代法计算H_2O-CO_2-NaCl包裹体均一压力的改进及其应用

文章在宋玉财等于2007年提出的利用迭代法计算流体包裹体成分及均一压力的基础上,结合Duan等通过热力学模拟研究所获得的最新的热力学方程及H2O-CO2-NaCl包裹体pVtx计算程序,对宋玉财等所提出的H2O-CO2-NaCl包裹体成分及均一压力的迭代计算法提出了改进意见,同时对其进行了适当的修改。文章利用中-低温条件下求解CO2在盐水中的溶解度及摩尔体积的方程,提高了原方法的计算精度,并将原方法的适用范围(均一温度≥300℃)扩展到中-低温(0～260℃)、中-低压力(0～1000×105Pa)以及中等盐度的范围。本方法适用于求解CO部分均一温度高于笼形物融化温度、不含石盐子矿物且完全均一到水溶液相的HO-CO-NaCl包裹体。

Reduction of Aldehydes by Fe-H_2O-CO_2 System in Supercritical Carbon Dioxide

1 Introduction Nowadays, green chemistry has received increased attention. The use of water and scCO2 as a solvent or reagent is an important field for organic reactions and green chemistry both in laboratory and industry.

CO_2-H_2O流体不混溶对Au溶解度的影响——以贵州省贞丰县水银洞金矿床为例

运用热力学原理和方法,研究了CO2-H2O流体不混溶作用对Au的溶解度的影响。结果表明,贵州水银洞金矿床的成矿流体是一种富含挥发分(fCO2=70.79MPa)、酸性(pH=3.71)、还原性(fO2=0.50×10-36MPa)、中温(267℃)、具有超压(180MPa)性质的含Au(a∑Au=3.744×10-8mol/L)流体。当超压流体的封闭层——炭质页岩因断裂作用而被破坏时,热液体系的压力发生骤降(28.50～35.30MPa),CO2-H2O流体发生不混溶作用,并有大量CO2溢出。CO2的流失可使成矿溶液的CO2逸度和O2逸度降低(fCO2=0.80MPa、fO2=2.512×10-42MPa),酸碱度升高(pH=4.32),同时伴随温度的下降(224℃),成矿热液中Au溶解度的降低(a∑Au=3.790×10-9mol/L),从而快速沉淀下来成矿。

H_2O对空间站5A分子筛CO_2去除性能影响

为进一步研究分子筛CO2去除系统应用于空间站的工作可靠性和鲁棒性,针对空间站4床分子筛(4-BMS)系统中可能出现的湿度失效保护问题展开了实验研究.测试了两种载人航天分子筛材料TC-5A与PSA-5A,研究了不同相对湿度对CO2吸附性能的影响;比较了相同湿度条件下,进口气体CO2浓度、粒径及吸附温度的变化对分子筛吸附CO2性能的影响,采用不同实验方法探究了H2O和CO2在两种分子筛材料中的竞争吸附关系.结果表明:PSA-5A吸附CO2性能优于TC-5A,但对H2O的吸附率略低于TC-5A.H2O的存在对分子筛吸附CO2影响非常大,空气中相对湿度达到60%时,分子筛基本失去了吸附CO2的能力.此外,温度升高会造成CO2的吸附量显著下降,但对H2O的吸附量影响相对较小,尤其是当相对湿度较高时.这对中国未来长期运行的空间站分子筛CO2去除系统工作有效性与工作鲁棒性的评价具有指导意义.

T<623.15K,P<100MPa条件下CO_2—H_2O体系相关热力学参数计算新方法

根据CO2—H2O体系均一法测温过程中出现的部分均一和完全均一现象,采用最新的热力学参数及相关模型,分别建立相应的热力学方程。根据同一体系的摩尔体积在均一法测温升温过程中几乎不变的特征可知,部分均一与完全均一状态下,体系的摩尔体积近似相等。据此对影响摩尔体积的充填度进行微调,通过迭代运算,直至两种条件下的摩尔体积近似相等,从而可以获得精确的摩尔体积和充填度,进而获得体系中的CO2含量、完全均一压力以及流体包裹体的总密度等热力学参数。本方法只需提供部分均一温度和完全均一温度以及部分均一方式便可求取相关热力学参数,符合地质研究方法和思路。该方法只适用于完全均一温度低于623.15K、完全均一压力小于100MPa以及最后均一至液相或临界点的CO2—H2O流体包裹体体系。对比研究表明,该方法也适用于盐度低于6%的NaCl—CO2—H2O流体体系,所获得的热力学参数相对误差在10%左右。

Mg-MOF-74对CO_2/H_2O的吸附性能

以Mg(NO_3)_2·6H_2O和2,5-二羟基对苯二甲酸为原料,采用溶剂热法制备了金属有机骨架材料Mg-MOF-74.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对其结构、形貌和性能进行了分析,并利用自制穿透实验装置研究了产物吸附CO_2/H_2O的性能.结果表明:合成的样品纯度高,结构完整,形貌规则有序,具有较高的CO_2吸附量.双组分CO_2/H_2O穿透实验结果证实,在水蒸气存在情况下,与沸石13X相比,Mg-MOF-74仍具有较高的CO_2吸附能力,可用于分离高湿烟道气中的CO_2.

超临界H_2O/CO_2混合工质透平初凝区酸腐蚀过程分析

重点从CO_2对初凝液滴pH值的影响入手对超临界H_2O/CO_2混合工质透平初凝区腐蚀过程进行了分析,给出了H_2O/CO_2混合工质pH值的精确计算方法。并以NH_3作为碱化剂,对初凝液滴的pH值进行调节,进一步分析CO_2对初凝区的酸腐蚀过程。研究结果发现,NH_3在一定浓度范围内可以有效改善初凝区的pH值,但由于其分配系数较大,当CO_2超过一定浓度时,将不再适用,建议采用分配系数更小的碱化剂进行pH值的调节。

不同种类微生物及其碳酸酐酶对CO_2-H_2O-碳酸盐系统中碳酸盐岩的溶蚀作用

以从西南岩溶地区土壤中筛选出来的产碳酸酐酶(CA)的典型细菌、真菌和放线菌为材料,研究比较了不同种类微生物及其CA对CO2-H2O-碳酸盐系统中碳酸盐岩的溶蚀作用。结果表明,实验所用的3种典型微生物均对石灰岩和白云岩有明显溶蚀作用,真菌的溶蚀效果最显著,而且微生物CA对石灰岩具有明显的酶促溶蚀效果。微生物对石灰岩的溶蚀能力强于白云岩,加入石灰岩的真菌试验组中Ca2+浓度比加入白云岩的真菌试验组高8.0%,而且,真菌CA对白云岩的溶蚀能力明显强于石灰岩。上述结果为研究微生物及其CA在岩溶碳汇中的作用提供了科学依据。

CO_2驱与H_2O驱采出液中原油性质对比

采用吸附分离法测定了CO2驱与H2O驱采出液中原油的胶质和沥青质含量,通过析水率分析二者的乳化性,同时测定了油样的酸值、黏度、界面张力,探讨了CO2驱与H2O驱采出液中原油性质的差异。结果表明,与H2O驱原油相比,CO2驱原油中沥青质含量、胶质含量及酸值较高,黏度、界面张力较低;受上述条件的影响,CO2驱采出液中原油的乳化性较高。

LI-6262 CO_2/H_2O分析仪接气室法在草原群落蒸散量与CO_2交换量测定中的应用

植物群落蒸散量和CO2交换量的测定方法多种多样。该文以水分、CO2动态的区域性整合为目标,开创了一种新的、同时测定群落蒸散量和CO2交换量的方法——LI-6262 CO2/H2O分析仪接气室法。借助这种方法测定了内蒙古锡林河流域典型草原区群落蒸散量和CO2交换量,取得了较好的结果。该方法将群落的重要生态过程:蒸散与光合、呼吸作用的测定联系起来,也因此得到一系列表征群落特性的有用指标;同时该方法具有精度高、简便易携带、适于野外操作等特点,经进一步改进后可广泛用于草原、沙地及湿地植物群落的气体通量测定。对于精确研究草原区各种植物群落类型的水分利用、光合和呼吸特性及草原区植被在全球气候变化中的地位和作用等有重要的实用价值。

HY沸石的脱铝改性及其对CO_2/H_2O的吸附性能

采用不同浓度的盐酸溶液对HY沸石进行脱铝改性,利用XRD、TGA等分析手段对所制备样品的物相、结构等进行表征分析,研究了样品对CO2/H2O的吸附性能.结果表明:采用浓度为0.5 mol/L的盐酸溶液对沸石HY进行脱铝改性后,材料仍然具有较完好的晶体结构,在保持较高CO2吸附能力的同时疏水性能得到明显改善.

EtOH-H_2O对钙基吸收剂分离CO_2的影响

采用不同体积浓度的乙醇溶液分别对石灰石和石灰石的煅烧产物CaO进行调质处理,研究它们的碳酸化反应,并与水合调质CaO的碳酸化进行比较。通过SEM和N2吸附法考察吸收剂多次煅烧的微观结构特性,进一步揭示了乙醇溶液促进CaO碳酸化的机理。结果表明:随着循环反应次数的增加,乙醇溶液调质后CaO的碳酸化转化率明显高于石灰石和水合调质的CaO,对于石灰石,乙醇溶液则没有明显的调质效果。CaO经乙醇溶液调质后在650～700℃内有利于碳酸化的进行。乙醇浓度越高,则经调质后CaO的转化率越高,抗烧结性能越好。经乙醇溶液调质的CaO煅烧后比表面积和比孔容均比单纯水合大,远高于煅烧后的石灰石;比孔容分布和孔比表面积分布明显优于煅烧后的水合CaO和石灰石。乙醇溶液调质对CaO的孔有明显的增扩效应。

瓦斯爆炸感应期内CO/NO/H_2O/O_2/CO_2特征光谱实验

为解决瓦斯爆炸感应期内探测技术中探测对象特征问题.采用小尺度实验和光谱分析的方法,分析了12个体积分数的51组瓦斯爆炸实验光谱数据.结果表明:瓦斯爆炸感应期内,CO的Fourtb Positive谱带,NO的γ谱带,H2O的谱带,O2的Atmospberic谱带出现频率较高,被探测到的概率较大,适宜作为辨识瓦斯爆炸信号的特征光谱.瓦斯爆炸感应期内爆炸过程中CO、NO含量在9.5%瓦斯体积分数附近时最小,H2O含量在该瓦斯体积分数附近时最大.实验条件下各分子出现10次以上的特征光谱中CO的Fourtb Positive谱带光谱强度随着波长的增加而减小,在208 nm处相对最强;NO的γ谱带在285 nm、258 nm处、H2O谱带在966 nm、933 nm、590 nm处、O2的Atmospberic谱带在768 nm处相对较强.

振动筛板鼓泡塔中NaCO_3-CO_2-H_2O体系的反应速率

研究了不同CO_2流量、筛板振幅、筛板振动频率下,反应时间对振动筛板鼓泡塔中NaCO_3-CO_2-H_2O体系的NaHCO_3浓度和NaHCO_3生成速率的影响,测定了振动筛板鼓泡塔、鼓泡塔和筛板鼓泡塔在相同条件下的反应速率.结果表明,在振动筛板鼓泡塔中反应20~25min时,CO_2高流量与低流量下的NaHCO_3浓度比为1.39.反应进行5min时,NaHCO_3生成速率在筛板振幅为0.5cm时是1.5cm时的1.76倍,振动频率为120min^(-1)时是60min^(-1)时的1.46倍.振动筛板鼓泡塔比筛板鼓泡塔节省反应时间10%,比鼓泡塔省时26%.

扩展UNIQUAC方程求NH_3-CO_2-H_2O-urea体系液相活度系数的新方法

扩展UNIQUAC方程是求弱电解质体系液相活度系数的有效方法。基于该方法,将“物种群”的概念引入扩展UNIQUAC方程中用于求解NH3-CO2-H2O-urea体系的液相活度系数,以“物种群”间的交互作用参数代替实际物种间的交互作用参数, 从而减少参数个数,简化了模型,该方法为求解多组分易挥发弱电解体系的汽液相平衡提供了一种新的方法。对尿素流程中低压范围的NH3-CO2-H2O-urea体系的汽液平衡进行了模拟计算,并同实际数据进行了比较。模型计算所得平衡气相压力值与实验值的平均相对误差为12.36%,优于Isla原模型计算的相对误差值(15.95%)。采用该模型对汽提液进行闪蒸计算,结果同设计数据吻合较好。

超临界H2O/CO2混合工质汽轮机初凝区中碳酸腐蚀过程的数值模拟

超临界H2O/CO2混合工质汽轮机初凝区中,碳酸腐蚀问题对于汽轮机的安全稳定运行具有很大的影响,因此对于初凝区碳酸腐蚀过程的模拟分析至关重要。首先对初凝区中碳酸腐蚀的腐蚀机理进行了分析,对碳酸的直接还原以及缓冲效应两类机理进行了基本概述。接着对De Waard模型、BP(Cassandra)模型等经典腐蚀模型进行了整理并绘图分析,给出腐蚀速率与其影响因素之间的关系。不同的腐蚀模型,腐蚀速率随影响因素的变化情况有一定差异,但是总的趋势和规律相同。选择一维模型在微观尺度下进行碳酸腐蚀的仿真模拟,并将腐蚀模拟结果与经典腐蚀模型进行了对比分析,二者之间在腐蚀速率计算方法以及影响因素规律方面相互印证。为工程中碳酸腐蚀速率的预测以及超临界H2O/CO2混合工质汽轮机安全防护方面提供一定的参考依据。