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不同溫壓條件、水環(huán)境對CO2溶解度及界面張力的影響規(guī)律
來源：煤炭學(xué)報 瀏覽 1493 次 發(fā)布時間:2024-07-09
隨著全球碳排放問題日益嚴(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)略價值。該技術(shù)不僅可實現(xiàn)廢棄礦區(qū)資源的二次利用，還有助于實現(xiàn)碳排放的大幅度減少。通過采用先進的實驗設(shè)備和理論模型，研究團隊對采空區(qū)CO2封存的關(guān)鍵科學(xué)問題進行了系統(tǒng)的探索，獲得了一系列重要發(fā)現(xiàn)和理論進展。
首先，通過原位界面張力測定儀開展的實驗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)，儲層壓力的增加會導(dǎo)致IFT顯著降低，而溫度升高時，IFT會略有上升。此外，礦化度的增加會導(dǎo)致IFT增高，特別是在高溫、高礦化度的環(huán)境中。不同的陽離子溶液類型對CO2與鹽溶液之間的IFT也有顯著影響，表現(xiàn)出隨陽離子價態(tài)的升高而增大的趨勢。
其次，采用自主研發(fā)的地質(zhì)封存地化反應(yīng)模擬實驗平臺，研究團隊探討了相同條件下CO2的溶解性。實驗結(jié)果表明，CO2溶解度隨儲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。這些結(jié)果對于優(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)計締合理論和蘭納?瓊斯勢能模型的SAFT-LJ狀態(tài)方程以及密度梯度理論（DGT），研究團隊成功預(yù)測了界面張力的理論值，并與實驗數(shù)據(jù)進行了對比，驗證了模型的準(zhǔn)確性和實用性。
這些研究成果不僅深化了我們對采空區(qū)CO2封存機理的理解，還為評估封存安全性和封存量提供了理論基礎(chǔ)。通過明確溫壓條件和水環(huán)境對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)的實際應(yīng)用和優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)，對推動煤炭行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。