Geminized功能分子修饰岩石矿物孔隙调控流体输运特性的研究

基本信息
批准号:21872152
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:杨惠
学科分类:
依托单位:中国科学院化学研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王金本,张威,陈婷,刘芳慧,伍家忠,刘庆杰,王敬瑶,钱禹辰,许世京
关键词:
分子自组装相互作用力Geminized两亲聚电解质胶体探针流体输运
结项摘要

Promoting fluid transportation in porous medium has important applications in energy, pedology, bioscience, etc. For this purpose, one effective strategy is to prevent swelling through surface modification, however, a detailed understanding of the relationship between the modifier structure and the anti-swelling property is still lacking. Because of its unique molecular structure and self-assembly behavior, geminized amphiphilic polyelectrolyte has a great potential in modifying clay pellet with anti-swelling property. In this project, the interaction between pore walls modified by such kind of polyelectrolyte will be investigated. The structures of modifiers will be varied to reveal the effects of charge density, hydrophilicity or hydrophobicity, and spatial arrangement. The interaction force between modified pore surfaces will be measured directly and quantitatively by atomic force microscopy with a colloid probe to discuss the nature of this interaction. The relationship between structure and anti-swelling ability will be revealed and the anti-swelling mechanism of the modified clay pellet will be elucidated. A theoretical basis of promoting fluid transportation will be provided and the results will be helpful to design novel functional molecule systems.

流体在孔隙介质中的输运涉及到能源、土壤学、生命科学等诸多领域,构建促进流体在受限空间内流动的分子体系是近年发展起来的热门课题,但基础研究的欠缺和功能材料的匮乏阻碍了其在诸如低渗-超低渗油藏开发等领域的发展和应用。Geminized两亲聚电解质由于其独特的分子结构和自组装行为,使其修饰的孔隙介质表面在抗膨胀方面极具潜力。申请人提出,通过调节Geminized两亲聚电解质的电荷密度、亲/疏水性、空间作用等结构因素,研究聚电解质存在条件下岩石矿物薄层界面间的相互作用,利用胶体探针原子力显微镜法直接、精确测定不同流体环境中界面间的相互作用力,探讨二者的相互作用本质,揭示聚电解质分子的结构因素与流体在受限空间内输运能力之间的内在关系。最终阐明Geminized两亲聚电解质所修饰的孔隙表面与流体间的相互作用机理,为设计新型功能分子体系调控孔隙介质中流体的输运特性提供理论依据。

项目摘要

流体在孔隙介质中的输运涉及到能源、土壤学、生命科学等诸多领域,构建促进流体在受限空间内流动的分子体系是近年发展起来的热门课题,但基础研究的欠缺和功能材料的匮乏阻碍了其在诸如低渗-超低渗油藏开发等领域的发展和应用。Geminized两亲聚电解质由于其独特的分子结构和自组装行为,使其修饰的孔隙介质表面在抗膨胀方面极具潜力。申请人通过调节Geminized两亲聚电解质的电荷密度、亲/疏水性、空间作用等结构因素,研究了聚电解质存在条件下岩石矿物薄层界面间的相互作用,利用胶体探针原子力显微镜法测定了不同流体环境中界面间的相互作用力,揭示了聚电解质分子的结构因素与流体在受限空间内输运能力之间的内在关系。结果显示,在较低浓度如50 ~ 100 mg/L之间时,体系达到等电点,絮凝效果明显,同时可将动力粘度降低到0.9844 mPa•s,明显低于纯水的动力粘度,减少了水分子团簇现象。阐明了Geminized两亲聚电解质所修饰的孔隙表面与流体间的相互作用机理,为设计新型功能分子体系调控孔隙介质中流体的输运特性提供理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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