超临界CO2流体萃取土壤中污染物的应用研究进展

CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种“绿色”溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。     

超临界CO2流体萃取土壤中污染物的应用研究进展

CO2在超临界状态下具有许多独特的物理化学性质,作为一种“绿色”溶剂,它具有无毒、无污染、易获取等优点。近年来,有关超临界CO2流体热力学相行为和溶解度性质的研究引起人们广泛的关注,与之密切相关的超临界流体萃取技术已在许多领域得到重视和发展。根据近年国内外运用超临界CO2流体对土壤中多环芳烃、多氯联苯、重金属等污染物的萃取应用,分析了温度、压力、共溶剂等因素对萃取效果的影响,通过与其他土壤修复技术的比较,展望了超临界流体萃取技术应用于土壤修复领域的可行性和研究方向。     

通过探针分子芘研究超临界CO_2流体密度不均一性

近年来超临界CO2在环境地球科学领域应用广泛,在这些研究应用中,CO2流体在超临界状态下的溶剂化特性起到了十分重要的作用。在超临界高密度压缩区域里,体系温度和压力的稍许变化都会导致流体密度的突变,因此通过有效的探针分子研究超临界CO2流体的异常溶剂化行为具有重要的理论和应用价值。文中从新的角度运用荧光探针分子芘在温度308.15K和不同压力下研究超临界CO2性质,与以往采用的参照线方法有所不同,文中所提出的参照点模型手段引入序参量方法和新定义的溶剂化作用参量,测定近临界区超临界CO2流体局域密度增强的变化。文中同时讨论了3段密度区域模型(three-density regionmodel)、局域密度不均一性以及探针芘在超临界CO2中的分子间相互作用。将荧光探针分子研究的流体局域密度增强与热力学测试的流体等温压缩系数进行综合对比,有助于更好地从微观和宏观两方面理解超临界CO2的特性。     

超临界CO2萃取技术在地表油气化探中的应用

超临界CO2流体萃取技术萃取地表油气化探样品中的稠环芳烃,以荧光光谱仪进行测定,重复性和稳定性较好,其相对标准偏差小于5%,与常规化探冷萃取方法对比显示出明显的优势.将该技术应用于南阳凹陷N65井区剖面上,分析测试数据,并与顶空气轻烃、酸解烃等化探指标进行对比,随后在南阳凹陷黑龙庙地区开展地表油气勘探,结果发现,超临界CO2技术在圈划油气聚集区方面有一定作用.     

超临界CO2岩石致裂机制分析

超临界CO2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO2压裂技术的实施提供理论支撑。     

幔源CO_2演化及CO_2气成藏实例分析

幔源CO2是当今地球科学研究中的前沿领域之一,具有重要的研究价值。处于超临界态的地幔流体具有很强的溶解和扩散能力,是地球内部能量与物质向外传输的重要载体。地幔流体中的挥发分以H2O和CO2为主,全球许多CO2气藏中的气体具有幔源特征,与地幔流体密切相关,但地幔流体与CO2气藏之间的关系研究则显得不够。本文分析了地幔流体的组成、性质与影响因素,结合济阳坳陷断裂构造、岩浆发育特征,阐述地幔流体上升和演化过程,认为地幔流体中溶解各种形式CO2气为气藏形成提供物质来源,断裂活动则为岩浆上侵和气体的运移、聚集提供了通道和空间。CO2气藏勘探的有利区块应该不仅仅局限于坳陷内,在坳陷边缘或者外部,新生代晚期的碱性岩浆侵入活动,不同方向断裂发育交汇地区均是气藏勘探的有利地区。     

超临界CO2压裂起裂压力模型与参数敏感性研究

超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性,若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法。通过建立流体在井筒内的增压速率模型,得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型,并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析。结果表明,超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5 %,比常规水力压裂起裂压力低75.5%;超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著。模型与文献中试验数据对比,误差在3%以内,可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导。     

超临界萃取技术在泥炭纤维素提纯中的应用与萃取组分特征

将超临界CO2萃取技术应用于泥炭纤维素中有机脂类物质的提纯工作,并对萃取物进行色—质联用分析。结果表明,在萃取物中检出了一系列甲酯类、乙酯类、少量有机酸及正构烷烃组分。首次检出的脂肪酸乙酯系列化合物多数呈高碳数分布,具偶碳优势。长链正构烷烃主峰碳为nC33或nC31,具有明显的奇碳优势,这在一定程度上反映了泥炭生成过程的气候条件,记录了气候变化的信息。同时也显示出超临界CO2萃取技术能够很好地完成除去纤维素中有机脂类这一重要环节,有利于提高泥炭纤维素δ13C值检测的准确度,为超临界流体萃取技术在地学中的应用开辟了一个新途径。     

超临界流体的地质意义

超临界流体具有一系列特殊性质,如,临界发散性、“临界乳光”、强氧化性、可变的介电常数、较强的溶解性等。地球深部超临界流体的存在不仅影响岩石的性质,而且对地质构造演化有重要的意义;超临界流体为油气的形成提供物质和能量,同时又是热液成矿过程中元素迁移、聚集和矿石矿物赋存空间形成的重要因素;地质构造演化与超临界流体密不可分;超临界流体对地震孕育及岩浆的产生和喷发有重要影响;超临界流体技术(超临界萃取、超临界水氧化等)不但能最大限度地回收有价值的矿物,而且能有效处理“三废”。     

超临界流体萃取技术及其应用

超临界流体萃取是近20年发展起来的新分离技术，应用范围广泛，已越来越多地受到人们的重视。简单介绍了该技术的原理及在食品、医药、环保等领域的应用和发展趋势。     

含裂隙碳酸盐岩酸化中超临界CO2对虫孔生长的影响初探

酸化是一种广泛应用于碳酸盐岩储层的增渗改造技术,其基本原理是将酸液注入储层裂隙,通过溶蚀反应使矿物溶解形成虫孔等通道,从而提高储层的渗透性和生产效率。以往的研究主要聚焦于优化注酸条件以提高成孔效率,忽略了碳酸盐岩酸化副产物CO2的影响。本研究针对三个含单裂隙的碳酸盐岩试样,开展不同浓度盐酸溶液的酸化实验,监测试样渗透率的变化;并在试验前后分别进行裂隙表面形貌激光扫描和内部空隙CT扫描,基于扫描结果对比分析了注酸条件对溶蚀效果的影响。研究结果表明：在流速、酸液浓度与种类等条件相同的条件下,CO2是否进入超临界态对虫孔形态有重要影响;超临界CO2可有效促进虫孔的生长,生成窄而长的虫孔,并显著提高溶蚀效果,试样的渗透率可提高3~9倍;而在CO2未进入超临界态的条件下,溶蚀形态接近面溶蚀或锥形虫孔,未贯通试样,试验前后渗透率没有显著变化,这是因为酸化反应产生的气态CO2会阻碍酸液的流动,从而降低酸化效果。本文结果揭示了在酸化中正面利用副产物CO2的可能性,有助于对现有酸化工程方案的优化和提升。     

超临界流体萃取技术在地质样品分析中的应用

综述了分析型超临界流体萃取（ＳＦＥ）技术替代有机溶剂,在地质样品分析中萃取总石油烃,多环芳烃、多氯苯、生物标志物、有机金属化合物的应用,展望了ＣＯ２－ＳＦＥ方法用于地质样品中金属离子测定的前景。     

超临界流体萃取技术的应用及展望

简介了超临界流体萃取（ＳＦＥ）技术的发展,包括超临界流体（ＳＦ）的性质、可以形成最好的ＳＦ的物质、ＳＦ仪器、ＳＦＥ技术的历史及应用研究现状和对ＳＦＥ技术的展望。引用主要文献３７篇。     

表层岩溶系统碳迁移路径及其土被效应探讨

为了弄清楚表层岩溶系统碳汇机理,有必要对该系统中气、液和固三相不平衡体系中碳的迁移途径进行研究。2010年,在板寨地下河流域布置了8个碳稳定同位素分析测试点。通过碳稳定同位素示踪剂及空气CO2分压对比,发现森林区岩溶水和自由大气中大部分碳是来自土壤空气。在表层岩溶系统碳汇过程中整个碳迁移路径可分为4个环节,依次为(1)植被光合作用吸收空气CO2;(2)土壤根系的呼吸作用及腐殖质分解向土壤释放CO2;(3)地下水循环岩溶作用将气态CO2转换成液态HCO3-离子;(4)地下水中的碳随水流向河流及海洋。在整个碳汇过程中,森林和土壤起到了“加压泵”的作用,大大提高了大气CO2向土壤空气CO2转换过程中的CO2分压,从而显著地提高了岩溶的作用速率。      

超临界CO2作用下页岩力学特性损伤的试验研究

随着社会对清洁能源的需求不断扩大,超临界CO2强化页岩气开发技术受到广泛关注。为研究超临界CO2对页岩力学特性的影响,将四川盆地志留系龙马溪组页岩作为研究对象,对其进行不同浸泡时间条件下的超临界CO2浸泡试验,并通过劈裂试验和三轴压缩试验,获得浸泡前后页岩强度与变形的变化规律,进而结合SEM、XRD等系列页岩微观测试,初步探讨超临界CO2与页岩的相互作用机制。研究结果表明：超临界CO2浸泡后页岩的抗拉强度、三轴抗压强度、弹性模量均出现不同程度的下降,而随浸泡时间的加长,页岩强度的损失量增大。初步分析表明：在超临界CO2作用下,一方面改变了页岩的颗粒骨架和孔隙结构,另一方面改变了页岩的矿物成分组成,降低页岩岩石颗粒间的胶结程度,从而劣化页岩的力学性质。     

湿润亚热带典型白云岩区不同土地利用的土壤CO2浓度特征及其影响因素

以中国南方岩溶施秉世界自然遗产地杉木河流域的子流域——黄洲河岩溶小流域为研究区,对3种不同利用方式土地（林地、旱地、水田）中的土壤CO2浓度进行为期一年的观测,并采集土壤样品,分析其理化性质。结果显示:（1）不同土地利用方式下土壤CO2的年平均浓度为:水田（21 008×10-6）>林地（9 038×10-6）>旱地（5 660×10-6）;（2）一年中林地与旱地的土壤CO2月浓度曲线与月均气温曲线的变化形态具有相似性,年变化规律总体上表现一致:1-7月土壤CO2浓度逐渐升高,8月浓度达到峰值,分别为16 157×10-6和13 458×10-6;（3）水田土壤CO2浓度在1-3月逐渐下降,3月出现最低值11 727×10-6,3-12月逐渐升高,8月开始波动升高,在10月达到峰值（29 993×10-6）;（4）白云岩区土壤CO2浓度有显著的季节变化规律（夏秋高、冬春低）;（5）气温、降雨对林地和旱地土壤CO2浓度有显著影响,而对水田土壤CO2浓度影响不显著;（6）土壤有机碳含量的差异对土壤CO2浓度有一定影响,且土壤pH增高,其土壤CO2浓度也随之增大。      

Supercritical Carbon Dioxide Extraction of Organic Matter from Petroleum Source Rocks and Its Implications

Organic matter was experimentally extracted by supercritical fluids(CO2 1% isopropanol)from petroleum source rocks of different thermo-maturities at different buried depths in the same stratigraphic unit in the Dongying Basin.The results show that supercritical fluid extraction(SFE)is more effective than Soxhlet extraction(SE),with higher amounts and greater varieties of hydrocarbons and soluble organic matter becoming extractive.The supercritical CO2 extraction is therefore considered more valuable in evaluation of petroleum source rocks and oil resources,particularly those of immature types.