高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

基于低场时域核磁共振技术的土壤润湿性评价标准探索 土壤的润湿性其本质机制是水分进入土壤后所发生的一系列化学反应。水分进入土壤后，其有两个进程，first个为快速吸收，这主要是由于干燥的有机物吸水、膨胀，形成凝胶，并产生微孔；第二个进程主要体现在具有憎水性的土壤中，即土壤颗粒表面的憎水性有机物覆层与载体-土壤颗粒之间的连接，因水分的渗透作用而发生破坏，该过程伴随少量的吸水量，且持续时间较长。基于低场时域磁共振技术，通过测量土壤样品中的水分的横向弛豫时间及其分布发现：当憎水性土壤暴露在水分中足够长的时间，其与同类型的润湿性能优异的土壤将达到相同或相似的水分分布平衡状态。基于此，低场时域核磁共振技术，为评价土壤的润湿性提供了一条可行的途径：通过计算土壤样品的加权平均T2横向弛豫时间T2gm，即当土壤样品暴露于水中足够长的时间后，其T2gm持续降低，并在3周后，降低一个数量级，则说明该土壤为憎水性土壤，润湿性能较差。 磁共振土壤分析仪，采用优化的磁场强度、探头系统、温控系统等硬件配置，功能强大的软件分析系统，可对土壤样品进行长时间在线精确测量，可为土壤润湿性评价分析提供一种高效、快捷、精确分析途径。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的油母与沥青等有机质检测分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

小型核磁共振是核磁共振技术的一种独特实现形式，近年来凭借便捷、绿色和准确的优势，在工业、医学、农业、食品、材料等研究领域涌现出大量新方法、新应用。小型核磁共振精华在于一个“小”字，它赋予核磁共振技术众多新特性和新生命力。 成本经济化：核磁共振硬件的小型化直接降低了制造的成本，是实现规模化应用的第二大优势。小型的核磁共振通常采用成本降低的永磁体作构建主磁场，硬件本身降低的同时，维护、屏蔽和场地成本也极大降低。随着经济性的提升，科研机构逐步流行配置小型核磁共振仪器开展基础教学和科学研究的选项。TD-NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质分析设备水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可对水泥基材料的微观结构、裂缝变化进行分析。

低场时域核磁共振用于土壤润湿性的检测 土壤润湿性（wettability）对土壤的性能参数之一，其表现为快速吸水，持水能力强。土壤的憎水性（repellency）是指土壤具有较差的润湿性，其表现为植物生长缓慢、表面多尘、因缺少图聚核而结构一致，这种现象增加了地下水污染的可能性。土壤憎水性的成因包括：自然发生的、因火灾或污染产生等。污染引起的土壤憎水性通常是由于土壤长期暴露在液相或气相的石油烃中。因此对于土壤润湿性的评价非常重要。 传统的评价方法包括乙醇滴定法（MED）和水分渗透时间法（WDPT），这两种方法虽然检测快速、易于操作，但也有着不可忽略的弊端。在MED法中：如果不忽略固-液分子相互作用性质的差异的情况，那么土壤/水/空气系统不能直接与土壤/乙醇水溶液/空气系统进行比较，且MED测试结果重复性较差。在WDPT法中：时间维度的选择过于随意，且无特定的物理意义。

低场时域核磁共振技术用于水分在土壤中的运动机制研究： 土壤是一种具有复杂成分的多孔介质系统，包括粘土（伊利石、高岭石、蒙脱石等）、有机质（腐殖酸、酯等）等，其在吸水后，由于部分成分发生相态变化、各个成分之间的相互作用等，致使其水分先进入相对较大的孔隙，而进入微孔则是一个比较长的过程，这与具有稳定结构的多孔介质中水分的运动机制相反（典型多孔介质极先吸水的是微孔），这种现象可通过低场时域核磁共振技术持续检测土壤样品中的水分的弛豫时间明显的观察到。 从T2反演谱图上可以看出，随着时间的推移，大孔中的水（约1000ms）的含量逐渐减少（谱峰面积逐渐减小），小孔中的水（约2.5ms）逐渐增加（谱峰面积逐渐增大）。同时，随着时间的推移，所有谱峰的位置逐渐左移，这说明，水分与土壤中的部分成分发生作用，使土壤的孔径大小发生变化，重新分布。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析仪，能够精确、全力的采集土壤样品中所有孔径对应的弛豫时间信号，优化的软硬件配置，满足长时间在线测量要求，重复性好，为土壤中的水分运动机制研究提供一种精确、快速、方便的分析途径。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于非常规岩芯的岩芯湿性检测分析。

MAG-MED核磁共振分析仪通过弛豫时间长短的测量能够有效区分样品中不同水分含量及比例、样品中孔径大小的分布及孔隙变化信息。 土壤、冻土、岩石材料中的自由水、束缚水、不同相态水。由于水分子中的氢原子核运动能力差异：束缚水相对自由水其氢原子核运动受到束缚强。固态水（冰）相较液态水其氢原子核运动受到的束缚强。所以其弛豫时间存在差异。束缚强的氢原子核弛豫时间短。运动相对自由的氢原子核弛豫长。同理。小孔中水分的氢原子核运动束缚强。弛豫时间短；而大孔中水分的氢原子核运动相对自由。弛豫时间长。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于对土壤水分物性，自由水与束缚水水分迁移的测量分析。NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

多孔介质具有高渗透性和良好的力学性能。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究

润湿性：存在两种非混相流体时，其中某一相流体沿固体表面延展或附着的倾向性。衡量标准：1）接触角：0-完全润湿；<90-润湿好；>90-润湿不好，=180-完全不润湿2）附着功：单位面积固-液界面在第三相（一般为空气）中拉开所做的功接触角越小，附着功越大润湿反转现象：固体表面+活性剂改变水油润湿性（砂岩采油提高采收率）润湿滞后现象：一相驱替另一相过程中出现的润湿现象，分为静润湿滞后、动润湿滞后（接触角-前进角、后退角）测量方法：1）直接法：接触角法2）吊板法：界面张力3）间接法：自吸或自吸离心法高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质应用研究