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高精度NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

來源: 發(fā)布時(shí)間:2023-02-23

核磁共振由哈佛大學(xué)Purcell教授和斯坦福大學(xué)Bloch教授在1946 年獨(dú)自發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象之后,該項(xiàng)技術(shù)在科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣闊。 在水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)研究領(lǐng)域,Brown 和 Fatt 于 1956 年首先研究了多孔介質(zhì)中水的核磁共振弛豫特征,發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)中水的弛豫時(shí)間遠(yuǎn)小于其自由狀態(tài)的體弛豫時(shí)間。 根據(jù)核磁共振機(jī)制,由于多孔介質(zhì)中水的弛豫時(shí)間主要反映的是水的表面弛豫特征,即水與多孔介質(zhì)孔隙表面之間的相互作用力強(qiáng)弱,液固之間的作用力越強(qiáng)則液體的弛豫時(shí)間越短,否則液體的弛豫時(shí)間越長。非常規(guī)巖芯磁共振分析儀可測0.02毫升水樣,誤差±0.5%,并可對氣體,如甲烷等,可直接測量。高精度NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

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土壤潤濕性(wettability)對土壤的性能參數(shù)之一,其表現(xiàn)為快速吸水,持水能力強(qiáng)。土壤的憎水性(repellency)是指土壤具有較差的潤濕性,其表現(xiàn)為植物生長緩慢、表面多塵、因缺少圖聚核而結(jié)構(gòu)一致,這種現(xiàn)象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括:自然發(fā)生的、因火災(zāi)或污染產(chǎn)生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤長期暴露在液相或氣相的石油烴中。因此對于土壤潤濕性的評價(jià)非常重要。 低場時(shí)域核磁共振法通過直接測量土壤樣品中的水分的弛豫時(shí)間信息,能夠有效表征水分在土壤樣品中的分布,通過對弛豫時(shí)間的分析,從而對土壤樣品的潤濕性進(jìn)行評價(jià)。同時(shí),其無損、非侵入的檢測過程,可對同一樣品進(jìn)行重復(fù)檢測。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析儀,以其優(yōu)化的場強(qiáng)、探頭系統(tǒng)等硬件配置,功能強(qiáng)大的軟件分析系統(tǒng),可為廣大科研工作者提供一種高效、快捷、精確的土壤潤濕性評價(jià)分析途徑。TD-NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)應(yīng)用介紹核磁共振檢測技術(shù)特點(diǎn):測量目標(biāo)原子核的獨(dú)一性。

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低場時(shí)域核磁共振技術(shù)是一種正在興起的快速、無損的檢測技術(shù)。具有無侵入。無損。測試速度快。靈敏度高。不需要對樣品進(jìn)行特殊預(yù)處理等優(yōu)點(diǎn)。主要通過測量在靜態(tài)磁場中的不同物理、化學(xué)、生物環(huán)境下的氫原子核的共振信號——時(shí)域信號。進(jìn)而獲得研究者所需要的樣品的物理化學(xué)信息。所測得的整體弛豫時(shí)間的幅值與樣品中所有含氫物質(zhì)總量成線性關(guān)系。通過與定量標(biāo)樣(已知體積)的弛豫時(shí)間幅值比對??色@得樣品中含水率信息、滲流及滲透率信息。

.表層沃土商品土中腐殖酸(humic acids,HA) 提取及HA覆層sand樣品的制作;重油中瀝青(Asphaltenes)提取及瀝青覆層sand樣品的制作; 標(biāo)準(zhǔn)樣品0.002 M CuSO4溶液的弛豫時(shí)間當(dāng)量240us(1MHz);Bulk蒸餾水的弛豫時(shí)間當(dāng)量2500ms; 3.5cm直徑、5cm高的樣品管;承裝樣品的高度略小于1.5cm(磁場的MORE檢測區(qū)域),加蓋,特氟龍膠帶纏繞,防止蒸發(fā); 以1滴/秒的速度滴加蒸餾水,直至樣品的上表面有一薄層液體,模擬下雨的情況; 如果不加水,NMR測得的都是噪音信號,這說明該文章中所使用的NMR設(shè)備和測量方法無法測得固體有機(jī)質(zhì)信號; 前后兩次測量土壤樣品的幅值誤差小于4%(驗(yàn)證重復(fù)性); 標(biāo)準(zhǔn)樣品的幅值誤差小于5%,整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)(約20天); NMR定量測量水含量與Mass balance方法(天平)誤差小于5%,NMR定量測量含水量的精度達(dá)到0.01g;水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于非常規(guī)巖芯的油母與瀝青等有機(jī)質(zhì)檢測分析。

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水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可對混泥土的耐久性進(jìn)行分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

水泥基材料是一種非常復(fù)雜的材料。 未水化的水泥以晶體礦物為主,但水化后的水泥基材料既含有晶態(tài)的鈣礬石、氫氧化鈣及未水化的水泥礦物,又有C-S-H凝膠及其它非晶態(tài)相,且水化產(chǎn)物以非晶態(tài)物質(zhì)為主。同時(shí)其結(jié)構(gòu)中既含有固態(tài)物質(zhì),又有液態(tài)的孔溶液及氣孔。由于水泥基材料組份和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,大部分的現(xiàn)代測試分析方法在研究水泥水化及其它過程時(shí)所能得到的信號不清晰(X射線衍射為典型),而核磁共振技術(shù)無此方面限制,它可表征水分在水泥基材料中的分布及傳輸,極大地促進(jìn)水泥基材料的研究。高精度NMR水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)系統(tǒng)原理

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