土壤中的水分傳輸機制與土壤污染 水分進入土壤后,將立即滲透至水分不受約束的區(qū)域,如不受約束的有機質(zhì)中,形成凝膠相,不受約束礦物顆粒(粘土)的微孔中,顆粒與顆粒之間的孔隙中(中孔、大孔/毛細孔中),這一過程很短。然而隨著水分的進入,土壤的組分單元將與水分產(chǎn)生相互作用,如水分滲透進有機質(zhì)與礦物顆粒的結(jié)合界面,從而阻斷之間的氫鍵連接、離子鍵連接、共價鍵連接等,甚至還伴隨著水解作用的產(chǎn)生,隨著這些約束的破壞,其產(chǎn)物如分離出的有機質(zhì)和礦物顆粒進一步吸水,從而極終達到水分傳輸分布的平衡狀態(tài),當(dāng)如土壤失水干燥時,上述過程使可逆的,伴隨著凝膠相失水坍塌、有機質(zhì)與礦物質(zhì)在界面作用下,重新分型聚集,封閉微孔等。這一微孔打開/封閉的過程,將極有可能使污染物在土壤中聚集,從而形成土壤污染。水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)低場核磁共振技術(shù)主要采用永磁體結(jié)構(gòu),磁場強度一般在1.0 T以下。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)分析儀
水泥基材料仍然是世界上極重要的工程材料之一。盡管水泥基材料廣闊應(yīng)用到工程建設(shè)中已有很長 時間,然而鑒于測試手段的限制,人們對水泥的水化進程、水化過程中微觀結(jié)構(gòu)的形成及其與水泥基材料宏觀性能間的關(guān)系等內(nèi)容并不完全清楚。自核磁共振這一物理現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來,核磁共振測試技術(shù)已經(jīng)廣闊應(yīng)用到生物制藥、食品安全和材料表征等領(lǐng)域。 近年來,隨著低場核磁共振技術(shù)的發(fā)展,其逐漸被應(yīng)用到水泥基材料的研究中,它可以提供關(guān)于水泥基材料的孔隙率、 孔徑分布和水化動力學(xué)等方面的信息,成為表征水泥基材料的一種重要手段。時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)孔隙度檢測低場核磁共振弛豫分析儀軟件是整個儀器的靈魂。主要完成射頻脈沖發(fā)射和信號檢測的控制。
縱向弛豫(T1)和橫向弛豫(T2)是由質(zhì)子之間的磁相互作用引起的。從原子的角度來看,當(dāng)一個進動的質(zhì)子系統(tǒng)將能量傳遞給周圍環(huán)境時,弛豫就發(fā)生了。供體質(zhì)子弛豫到它的低能態(tài),在低能態(tài)中質(zhì)子沿著B0的方向進動。同樣的轉(zhuǎn)移也有助于T2弛豫。此外,消相有助于T2松弛,而不涉及向周圍環(huán)境轉(zhuǎn)移能量。因此,橫向弛豫總是比縱向弛豫快;因此,T2總是小于等于T1?!τ诠腆w中的質(zhì)子,T2比T1小得多?!τ诹黧w中的質(zhì)子:(1)當(dāng)流體處于均勻靜磁場時,T1近似等于T2。(2)當(dāng)流體處于梯度磁場并采用CPMG測量過程時,T2小于T1,其差異主要受磁場梯度、回波間距和流體擴散率的控制。當(dāng)潤濕流體填充多孔介質(zhì)(如巖石)時,T1和T2都急劇減小,并且弛豫機制不同于固體或流體中的質(zhì)子。
水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)核磁共振(NMR)基本原理: 帶自旋的原子核(1H) 1) 一個帶電的自旋體產(chǎn)生一環(huán)形電流。從而形成微觀磁場?自旋磁矩; 2) 自旋磁矩與一般的小磁鐵一樣具有南北極; 3) 在無外加磁場時。物質(zhì)中的原子核磁場的指向是無規(guī)則分布的。宏觀磁矩M0為0宏觀磁矩M0的形成; 4) 置于靜磁場中原子核與磁場產(chǎn)生作用。沿著磁場方向定向排列。形成宏觀磁矩M0 NMR信號產(chǎn)生原理 1) 樣品進入檢測區(qū)域。樣品中中氫原子核的磁矩將沿著靜磁場方向排列并形成宏觀磁矩M0 2) 施加特定頻率激發(fā)脈沖。宏觀磁矩定向偏轉(zhuǎn) 3) 脈沖結(jié)束。宏觀磁矩定向恢復(fù)并產(chǎn)生核磁共振信號 低場核磁共振是一種正在興起的快速無損檢測技術(shù)。具有測試速度快。靈敏度高、無損、綠色等優(yōu)點。已廣闊應(yīng)用在食品品質(zhì)控制、非酒精性脂肪肝等代謝疾病、石油勘探、水泥水化過程分析、水泥基材料不同配方選擇、土壤水分物性及孔隙物性研究、土壤固體有機質(zhì)探測、非常規(guī)巖芯總體孔隙度及有效孔隙度檢測、油水氣飽等水泥基材料、土壤、巖芯等多孔介質(zhì)領(lǐng)域。非常規(guī)巖芯分析儀與石油巖芯領(lǐng)域國際科研機構(gòu)合作,標(biāo)準的非常規(guī)巖芯分析流程,全力的技術(shù)支持。
基于低場時域核磁共振技術(shù)的土壤潤濕性評價標(biāo)準探索 土壤的潤濕性其本質(zhì)機制是水分進入土壤后所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)。水分進入土壤后,其有兩個進程,first個為快速吸收,這主要是由于干燥的有機物吸水、膨脹,形成凝膠,并產(chǎn)生微孔;第二個進程主要體現(xiàn)在具有憎水性的土壤中,即土壤顆粒表面的憎水性有機物覆層與載體-土壤顆粒之間的連接,因水分的滲透作用而發(fā)生破壞,該過程伴隨少量的吸水量,且持續(xù)時間較長?;诘蛨鰰r域磁共振技術(shù),通過測量土壤樣品中的水分的橫向弛豫時間及其分布發(fā)現(xiàn):當(dāng)憎水性土壤暴露在水分中足夠長的時間,其與同類型的潤濕性能優(yōu)異的土壤將達到相同或相似的水分分布平衡狀態(tài)?;诖?,低場時域核磁共振技術(shù),為評價土壤的潤濕性提供了一條可行的途徑:通過計算土壤樣品的加權(quán)平均T2橫向弛豫時間T2gm,即當(dāng)土壤樣品暴露于水中足夠長的時間后,其T2gm持續(xù)降低,并在3周后,降低一個數(shù)量級,則說明該土壤為憎水性土壤,潤濕性能較差。 磁共振土壤分析儀,采用優(yōu)化的磁場強度、探頭系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等硬件配置,功能強大的軟件分析系統(tǒng),可對土壤樣品進行長時間在線精確測量,可為土壤潤濕性評價分析提供一種高效、快捷、精確分析途徑。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)巖芯總孔隙度及有效孔隙度檢測。時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)孔隙度檢測
江蘇麥格瑞電子科技有限公司積極探索磁共振應(yīng)用創(chuàng)新。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)分析儀
巖石和土體是天然形成的多孔介質(zhì)材料,其內(nèi)部有大量不規(guī)則、多尺度的孔隙,并且還存在不同狀態(tài)和不同數(shù)量的水分。由于土體和巖體的力學(xué)性質(zhì)、工程的施工方法、及其邊坡的安全穩(wěn)定與其中水分和孔隙的變化息息相關(guān),巖土體中的水分變化和孔隙變化對整個結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)有著很大的影響,因此,掌握巖土體中孔隙結(jié)構(gòu)及水分變化對工程非常重要。核磁共振技術(shù)是一種可以測得多孔介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部水分分布狀態(tài)的先進技術(shù),在研究水和孔隙的變化上有突出貢獻,對提高工程安全和工程質(zhì)量非常有幫助。低場時域核磁共振水泥基材料-土壤-巖芯等多孔介質(zhì)分析儀