低场核磁共振是一种正在兴起的快速无损检测技术。具有测试速度快。灵敏度高、无损、绿色等优点。已广阔应用在食品品质控制、非酒精性脂肪肝等代谢疾病研究、石油勘探、水泥水化过程分析、水泥基材料不同配方选择、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固体有机质探测、非常规岩芯总体孔隙度及有效孔隙度检测、油水气饱等水泥基材料、土壤、岩芯等多孔介质领域。 水泥水化反应几分钟后,核磁共振纵向弛豫时间分布呈现两个峰,一个是在100ms附近,反映水泥颗粒周围自由水的弛豫信息;另一个是在2ms附近,反映水泥凝结之前包裹在絮凝结构中水的弛豫信息。多孔介质的研究有助于优化工程设计和降低工程成本。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍
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。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振弛豫分析技术是核磁共振技术的一个分支被应用在各个行业。
核磁共振技术在水泥基材料中得到了广阔地应用,该技术在水泥基材料中的应用主要包括三大类: 水泥水化进展表征、水泥浆体孔结构演化表征和水泥化学相关信息表征。运用低场核磁共振技术测试水泥的水化进程,该技术可在不破坏样品的前提下,利用水分子中质子的弛豫特性研究水泥基材料中水的含量及其分布的变化,具有快速、连续和无损的优势。随着水化反应的进行,水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变。核磁共振技就是通过探测不同结合状态的水分子中的质子信号来研究水化过程。
核磁共振弛豫理论应用在70年代极先被引入土壤研究领域,用于测量土壤样品中的水含量,之后随着技术理论的越来越成熟,应用范围越来越广,如泥煤样品中水的表征、水与土壤的相互作用、有机物与土壤的相互作用等。而对于土壤孔隙特征的表征应用则开始于90年代,从极初的辅助定性分析,到精确定量表征,从精度要求不高的大尺寸孔隙表征,到纳米级孔隙的分布研究,从单一的表征孔隙,到研究土壤中溶质变化、土壤中有机质和陶土膨胀对孔隙影响的系统研究,与土壤科学研究领域传统方法相比,低场时域核磁共振技术正以其独特的技术先进性,成为土壤科学研究领域越来越重要的研究手段和方法。水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质低场核磁共振技术主要采用永磁体结构,磁场强度一般在1.0 T以下。
土壤水作为水资源的一个重要组成部分,是一切陆生植物赖以生存的基础,同时也是溶质和热量在土壤中传输的主要载体。所以,土壤水的数量和相态分布极大 地影响着土壤中其他环境因子,进而影响植物和土壤生物的生存状况。在中国长江中下游地区,城市化的快速扩张使得分布在城郊的肥沃老蔬菜地被迫转化为城市用地。为满足人们对蔬菜产品日益增加的需求,城郊原有的水稻田转成新蔬菜地。水稻田转成设施菜地后,耕作方式由季性水-旱轮作转变为常年旱耕,常年大强度的 耕作和施肥以及无降水、高蒸发量的环境条件致使土壤环境在短时间内发生剧烈变化:土壤水的数量和形态迅速改变,盐分表聚现象频现,土壤板结退化严重。因此,研究水稻田转化为设施菜地后土壤持水性能的演变,尤其是土壤水分的相态分布的演变,对实现设施菜地土壤可持续管理具有重要意义。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水气等在地层条件下的驱替检测分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍
水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质磁共振分析仪可用于天然气在岩芯中的各种状态(孔隙气凝结气)检测分析。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍
两种二维核磁共振方法的测量结果中较明显的差异在于峰D的位置处的信号强度。从图中可以看出相比于使用常规T1-T2测量方法的结果,使用solidechoT1-T2测量方法可以得到更多的核磁共振信号。由于固体回波可以重聚氢氧化钙固体中存在的同核偶极耦合,可以认为峰D位置的是水泥水化过程中生成的固体产物的信号,通过进一步验证,得出峰D主要为钙矾石中结晶水的信号。另外,整体看峰C和峰D所在的区域,solidechoT1-T2测量方法测得的信号强度比常规T1-T2测量方法测得的信号强度高出31%,主要增强了峰D位置处的信号。综上所述,solidechoT1-T2测量方法可以获得更加完整的固体信号,对利用低场核磁共振技术开展水泥水化过程中的固体产物如氢氧化钙的定量研究具有重要意义。高精度NMR水泥基材料-土壤-岩芯等多孔介质技术介绍
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