低場時域核磁共振技術(shù)用于水分在土壤中的運動機制研究: 土壤是一種具有復(fù)雜成分的多孔介質(zhì)系統(tǒng),包括粘土(伊利石、高嶺石、蒙脫石等)、有機質(zhì)(腐殖酸、酯等)等,其在吸水后,由于部分成分發(fā)生相態(tài)變化、各個成分之間的相互作用等,致使其水分先進入相對較大的孔隙,而進入微孔則是一個比較長的過程,這與具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)中水分的運動機制相反(典型多孔介質(zhì)極先吸水的是微孔),這種現(xiàn)象可通過低場時域核磁共振技術(shù)持續(xù)檢測土壤樣品中的水分的弛豫時間明顯的觀察到。 從T2反演譜圖上可以看出,隨著時間的推移,大孔中的水(約1000ms)的含量逐漸減少(譜峰面積逐漸減?。?,小孔中的水(約2.5ms)逐漸增加(譜峰面積逐漸增大)。同時,隨著時間的推移,所有譜峰的位置逐漸左移,這說明,水分與土壤中的部分成分發(fā)生作用,使土壤的孔徑大小發(fā)生變化,重新分布。 MAGMED-Soil-2260磁共振土壤分析儀,能夠精確、全力的采集土壤樣品中所有孔徑對應(yīng)的弛豫時間信號,優(yōu)化的軟硬件配置,滿足長時間在線測量要求,重復(fù)性好,為土壤中的水分運動機制研究提供一種精確、快速、方便的分析途徑。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于非常規(guī)巖芯的油母與瀝青等有機質(zhì)檢測分析。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)檢測設(shè)備
核磁共振弛豫理論應(yīng)用在70年代極先被引入土壤研究領(lǐng)域,用于測量土壤樣品中的水含量,之后隨著技術(shù)理論的越來越成熟,應(yīng)用范圍越來越廣,如泥煤樣品中水的表征、水與土壤的相互作用、有機物與土壤的相互作用等。而對于土壤孔隙特征的表征應(yīng)用則開始于90年代,從極初的輔助定性分析,到精確定量表征,從精度要求不高的大尺寸孔隙表征,到納米級孔隙的分布研究,從單一的表征孔隙,到研究土壤中溶質(zhì)變化、土壤中有機質(zhì)和陶土膨脹對孔隙影響的系統(tǒng)研究,與土壤科學(xué)研究領(lǐng)域傳統(tǒng)方法相比,低場時域核磁共振技術(shù)正以其獨特的技術(shù)先進性,成為土壤科學(xué)研究領(lǐng)域越來越重要的研究手段和方法。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)檢測設(shè)備水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可用于土壤水分物性研究(自由水和束縛術(shù)含量)。
用核磁共振研究摻防凍劑的白水泥漿體的結(jié)冰抗凍行為,發(fā)現(xiàn)在-2℃時核磁共振信號出現(xiàn)突變,這是由于大于50nm孔隙里面的水出現(xiàn)結(jié)冰。同時還發(fā)現(xiàn)摻以硝酸鈣為主的防凍劑會減少尺寸在3~10nm 范圍內(nèi)的孔隙數(shù)量,形成相對粗大的孔隙(尺寸不小于30nm的孔隙數(shù)量有所增加),這將促使防凍劑在混凝土內(nèi)部孔隙中更好地滲透擴散,增強其作用效果。用核磁共振質(zhì)子縱向弛豫研究了高效減水劑對白水泥漿體水化進程的影響,發(fā)現(xiàn)高效減水劑可以延長水泥漿體工作性的保持時間,并且明顯加速水泥的水化。
表層沃土商品土中腐殖酸(HA) 提取及HA覆層sand樣品的制作;重油中瀝青(Asphaltenes)提取及瀝青覆層sand樣品的制作; 標準樣品0.002 M CuSO4溶液的弛豫時間當(dāng)量240us(1MHz);Bulk蒸餾水的弛豫時間當(dāng)量2500ms; 3.5cm直徑、5cm高的樣品管;承裝樣品的高度略小于1.5cm(磁場的MORE檢測區(qū)域),加蓋,特氟龍膠帶纏繞,防止蒸發(fā); 以1滴/秒的速度滴加蒸餾水,直至樣品的上表面有一薄層液體,模擬下雨的情況; 如果不加水,NMR測得的都是噪音信號,這說明該文章中所使用的NMR設(shè)備和測量方法無法測得固體有機質(zhì)信號; 前后兩次測量土壤樣品的幅值誤差小于4%(驗證重復(fù)性); 標準樣品的幅值誤差小于5%,整個實驗周期內(nèi)(約20天); NMR定量測量水含量與Mass balance方法(天平)誤差小于5%,NMR定量測量含水量的精度達到0.01g;核磁共振是指靜磁場中的自旋原子核在另一交變磁場中自旋能級發(fā)生塞曼分裂,共振吸收某一頻率的。
低場核磁共振(LF-MMR)通過H原子能量變化判斷樣品中水分子的自由度、分析不同種類水分的含量,是一種快速、有效、無損的測量技術(shù)。國內(nèi)外學(xué)者利用低場核磁共振技術(shù)在食品水分檢測、凍土未凍水、低滲透巖心孔隙分布等方面進行了大量研究。
根據(jù)拉莫定律,在給定磁場強度下,當(dāng)外加射頻頻率與1H核共振頻率相同時,1H才產(chǎn)生共振吸收。而1H核共振頻率由分子組成與結(jié)構(gòu)決定,即不同分子的1H具有不同的核磁共振頻率,因此施加特定外加射頻頻率,測水中的H而不測其他物質(zhì)中的H。1H低場核磁共振的弛豫時間長短與氫質(zhì)子的存在狀態(tài)及所處的物理化學(xué)環(huán)境有關(guān),縱向弛豫T2越長,說明分子運動性越強,所受束縛力弱,反之,分子運動性弱,所受束縛力強。因此,利用T2值大小可以區(qū)別黏土的表面水化水、滲透水、自由水的類型。即采樣總信號幅值與物質(zhì)中水分子的氫質(zhì)子數(shù)呈正比,各種類型水的質(zhì)量比等于各自的核磁共振信號峰的面積比。利用聯(lián)合迭代重建技術(shù)(SIRT算法)反演T2離散點,可得離散型與連續(xù)型相結(jié)合的T2積分譜,峰面積為該狀態(tài)水分的信號幅值。 水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)磁共振分析儀可研究水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)、裂縫變化。一站式水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)分析系統(tǒng)
非常規(guī)巖芯磁共振分析儀可測0.02毫升水樣,誤差±0.5%,并可對氣體,如甲烷等,可直接測量。麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)檢測設(shè)備
巖石中流體的擴散受到周圍固體介質(zhì)的限制,是一種受限擴散,其擴散系數(shù)、弛豫時間與巖石孔隙結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)有很大的關(guān)系,巖心流體中自旋核磁矩弛豫與擴散機理,對深入了解低滲透巖石孔隙結(jié)構(gòu)和滲流特征有很大幫助.同時,巖心中表面潤濕性與核磁共振參數(shù)的關(guān)系是潤濕性研究的基礎(chǔ)。巖心中弛豫時間測量基本的規(guī)律是:與孔壁表面接觸越緊密,流體的弛豫時間越短.由于分子無規(guī)則熱運動引起分子與孔壁的碰撞進而產(chǎn)生表面弛豫作用,孔徑中的擴散和弛豫時間有非常緊密地聯(lián)系.麥格瑞水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)檢測設(shè)備