科技工作者之家
科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。
科技工作者之家 2022-02-16
CO2捕集、利用与封存技术是现行最有效的CO2减排技术之一,是实现我国2060年“碳中和”目标的重要技术支撑。CO2注入井、监测井等井筒的固井水泥在CO2腐蚀作用下的耐久性是保障CO2长期有效封存的关键。因此,开发CO2注入和监测井用水泥抗腐蚀剂,评价井筒水泥抗CO2腐蚀剂的性能,阐明抗CO2腐蚀作用机理,可有效提高井筒水泥耐久性,保障CO2注入井和监测井长期、稳定运行,具有重要的工程价值和研究意义。此外,为进一步提高CO2利用效率、拓展其利用途径,可利用超临界CO2的独特性质,进行新型超临界CO2改性材料开发,为高附加值、多元化利用CO2提供新思路。
基于上述需求,中国科学院武汉岩土力学研究所CO2地质封存组研究团队利用超临界CO2对纳米黏土材料进行改性处理,利用透射电镜(TEM)与选区电子衍射(SAED)分析,获得了改性纳米黏土的微观结构与纳米晶体物相;利用高温高压反应釜模拟高浓度CO2腐蚀环境,对添加改性纳米黏土材料的井筒水泥石和对照组腐蚀过程开展研究,并基于微米CT表征手段,提出了CT切片特征分析算法,通过统计分析大孔隙、水泥基质和碳化层的分布概率,得到描述井筒水泥石腐蚀导致的大孔隙、水泥基质和碳化层演变过程的平均化概率分布图,进而评价改性纳米黏土提升井筒水泥石耐CO2腐蚀的性能。研究表明,由于超临界改性纳米黏土材料的加入,井筒水泥石在长期CO2腐蚀后其大孔隙的扩展和水泥基质的流失被控制;改性纳米黏土阻碍了CO2向水泥石内部的侵入,并对溶解区域具有一定的修复作用,使得井筒水泥石耐久性得以提高。
相关研究成果发表在Construction and Building Materials上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、内蒙古自治区科技重大专项、湖北省博士后创新研究岗位和四川省科技计划项目的资助。
图1.抗CO2腐蚀纳米黏土材料微观形貌与晶体结构图
图2.基于CT扫描的井筒水泥CO2腐蚀过程分析框架图
图3.井筒水泥对照组(MT)和改性组(MC)CO2腐蚀后大孔隙、水泥基质、碳化层分布图
图4.抗CO2腐蚀纳米黏土材料作用机理图
来源:中国科学院
原文链接:http://www.cas.cn/syky/202202/t20220216_4825367.shtml
版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。
电话:(010)86409582
邮箱:kejie@scimall.org.cn
中国微米纳米技术学会第十八届学术年会暨微系统与纳米工程高层论坛
CO2化工:离子微环境调控的CO2绿色高效转化
新型超分辨显微镜首次将DNA纳米结构形象化
纳米级厚度氧化铝涂层或可完美防腐
中国硅酸盐学会水泥分会第六届学术年会在盐城成功举行
合工大研发智能水凝胶,一分钟实现96%的自修复
碳纳米棒限域的Bi2O3纳米颗粒高效CO2电化学还原制备甲酸
尿co2测定
武汉岩土所抗在CO2腐蚀井筒水泥材料研究中取得进展
氨基酸和多肽可制造出具有光学活性的金纳米粒子