هيدرات التكنولوجيا هي واحدة من النقاط الساخنة في مجال الطاقة والبيئة في الوقت الحاضر ، وتنظيم عملية التنوي المروج هو المفتاح لتحسين كفاءة واستقرار تشكيل هيدرات . كيفية رصد هذه العملية المعقدة في الوقت الحقيقي ، غير تدميري هو دائما مشكلة صعبة في البحث العلمي والممارسة الهندسية . في السنوات الأخيرة ، مع مزايا فريدة من نوعها ، وانخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي التكنولوجيا أصبحت أداة هامة لرصد ومراقبة عملية التنوي المروج هيدرات المعادن .

تطبيق خلفية انخفاض مجال تقنية الرنين المغناطيسي النووي

على الرغم من أن أساليب الرصد التقليدية ، مثل المجهر الضوئي ، وأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية ، يمكن أن تعكس جزئيا تشكيل هيدرات ، لا يمكن تحقيق في الوقت الحقيقي رصد دينامية غير الغازية العملية برمتها ، ولا سيما من الصعب التقاط المعلومات الدقيقة مرحلة التحول و نقل المواد تحت تأثير المعادن التنوي المروج . جنبا إلى جنب مع تحسين آلية تشكيل هيدرات الغاز والسيطرة على الطلب ، وهناك حاجة ماسة إلى نوع من التكنولوجيا التي يمكن أن توفر المعلومات على المستوى الجزيئي . في ظل هذه الخلفية ، وانخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي ( الرنين المغناطيسي النووي ) التكنولوجيا يسلط الضوء على قيمة الطلب ، ويوفر نافذة فريدة من نوعها لدراسة حالة المياه ، المسام هيكل المرحلة الانتقالية في النظام من خلال الكشف عن الاسترخاء سلوك نواة الهيدروجين في المجال المغناطيسي .

المبدأ التقني : عملية تفسير المعلومات من الهيدروجين النووي إشارة

المبدأ الأساسي في مجال تقنية الرنين المغناطيسي النووي منخفضة تستند على ظاهرة الرنين المغناطيسي النووي في نواة الهيدروجين ( بروتون ) . في مجال مغناطيسي ثابت ، مستوى الطاقة من نواة الهيدروجين سوف تقسم و إشارة الرنين سيتم إنشاؤها بواسطة الترددات اللاسلكية نبض الإثارة . سرعة إشارة تخفيف ( الاسترخاء ) ، أي وقت الاسترخاء الطولي ( T1 ) عرضية وقت الاسترخاء ( T2 ) ، ترتبط ارتباطا وثيقا مع درجة حرية جزيئات الماء ، البيئة الكيميائية ، والتفاعل مع المواد المحيطة بها ( على سبيل المثال ، ايونات المعادن ، التنوي واجهة ) . في عملية تشكيل هيدرات ، مع جزيئات الماء من الماء السائل إلى قفص من هيدرات صلبة ، الحركة انخفضت بشكل حاد ، المقابلة T2 وقت الاسترخاء سوف تكون أقصر بكثير . من خلال رصد التغيرات في توزيع T2 في الوقت الحقيقي ، وديناميات التنوي ونمو هيدرات يمكن تتبع بدقة ، لا سيما عندما الأيونات المعدنية ( مثل النحاس ، النيكل الأيونات ) تضاف إلى نظام المروج التنوي ، آلية تنظيمية من الأيونات المعدنية على التركيب الجزيئي ، مواقع التنوي وتشكيل قيم يمكن أن تكون واضحة .

دراسة عن تنظيم ومراقبة من هيدرات المعادن nucleating المروج

في دراسة محددة ، وانخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي ( الرنين المغناطيسي النووي ) التكنولوجيا المستخدمة مباشرة في رصد كامل عملية تشكيل هيدرات تحتوي على المعادن المسرعات . في التجربة ، تم وضع العينة في انخفاض مجال الرنين النووي المغناطيسي محلل و مسح مستمر أو متباعدة . من خلال تحليل الأطياف T2 التي تم الحصول عليها ، يمكن للباحثين :

الاعتراف التنوي التعريفي : التغيرات الأولية في توزيع T2 تنبئ بداية التنوي .

المرحلة الكمية نسبة التحويل : حسب السعة إشارة T2 المقابلة بين الماء الحر و الهيدروجين الأساسية في الحالة الصلبة هيدرات ، هيدرات تشكيل الكمية المحسوبة .

توضيح آلية عمل المروجين : مقارنة الفرق في تطور T2 أطياف مع أو بدون المعادن المروجين ، يمكننا أن نعرف ما إذا كانت الأيونات المعدنية تغيير هيكل ترطيب المحلية ، وتوفير المزيد من مواقع التنوي ، أو تسريع التنوي من خلال التأثير على عملية النقل الجماعي . على سبيل المثال ، بعض الأيونات المعدنية يمكن أن يؤدي إلى زيادة نسبة المياه الملزمة ، مما يدل على وجود أو تعزيز بعض الاسترخاء الذروة في T2 الطيف ، والتي ترتبط مباشرة إلى تعزيز تأثير .

الشكل 1 : إشارة الرنين المغناطيسي النووي في مراحل مختلفة من تشكيل هيدرات

الشكل 2 : الطبقات إشارة الرنين المغناطيسي النووي في مراحل مختلفة من تشكيل هيدرات

الشكل 3 : T2 أطياف تشكيل هيدرات

مقارنة مع الطريقة التقليدية

بالمقارنة مع التقليدية تقنيات الكشف ، وانخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي أظهرت مزايا واضحة في هذا المجال .

غير تدميري في الموقع رصد كامل - غير الغازية ، لا تتداخل مع عملية التنوي من العينة نفسها ، يمكن تحقيق نفس العينة من البداية إلى النهاية تتبع دينامية .

توفير معلومات وفيرة : ليس فقط يمكن أن نحكم على ما إذا كان تشكيل هيدرات ، ولكن أيضا يمكن أن تميز المياه مجانا ، ملزمة المياه والمياه في هيدرات ، وتوفير المعلومات على المستوى الجزيئي التوزيع المكاني و تغيير الدولة .

حساسية : حساسة للغاية إلى مرحلة التحول من الماء ، يمكن التقاط التغييرات الصغيرة في المرحلة الأولية من التنوي ، مما يساعد على دراسة السلوك التنظيمي في وقت مبكر من المروج .

فائدة نموذج يحتوي على مزايا عملية مريحة ، على نطاق واسع التطبيق ، معدات بسيطة نسبيا ، وانخفاض متطلبات إعداد العينات ، هو مناسبة لأنّ الجمع بين استخدام مختلف الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة رد فعل الأجهزة ، هو أقرب إلى الظروف العملية .

وباختصار ، فإن انخفاض مجال الرنين المغناطيسي النووي يوفر قوية وفريدة من نوعها طريقة البحث لفهم عملية التنوي المروج . فإنه يجعل من الصعب رصد العمليات الديناميكية المجهرية مرئية و كميا ، مما يعزز بشكل كبير من تطوير استراتيجية التحسين والسيطرة على تشكيل هيدرات الغاز ، ولها آفاق واسعة التطبيق في مجالات استغلال هيدرات الغاز ، وتخزين ثاني أكسيد الكربون ، وتخزين الطاقة الباردة ، وهلم جرا . جنبا إلى جنب مع تعميم وتعميق هذه التكنولوجيا ، فإنه بالتأكيد سوف تسهم في تطوير الطاقة والعلوم البيئية أكثر مفتاح البصيرة .