Самодиффузия молекул жидкости в проницаемых пористых системах

• Автор: Лоскутов, Валентин Валентинович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Йошкар-Ола
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ САМОДИФФУЗИИ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЯМР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ СТРУКТУРЫ.

1.1. Представления о структуре пористых сред

1.2. Самодиффузия молекул жидкостей и газов в гетерогенных системах и се исследование методом ЯМР.

1.3. Самодиффузия молекул в пористых средах.

1.4. Диффузионное затухание сигнала спинового эхо в условиях

ограничения диффузионных перемещений.

ГЛАВА И. ОБЪЕКТЫ И ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИК ИССЛЕДОВАНИЯ САМОДИФФУЗИИ ЖИДКОСТЕЙ В ПОРИСТЫХ СИСТЕМАХ
2.1. Вещества и материалы, используемые для создания исследуемых модельных пористых систем.
2.2. Аппаратура и методики исследования процессов самодиффузии и ядерной магнитной релаксации
2.3. Особенности методики диффузионного ЯМР эксперимента
2.4. Анализ диффузионных затуханий
2.5. Методика исследования процессов релаксации ядерной
намагниченности
ГЛАВА III. ВРЕМЕННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА САМОДИФФУЗИИ
3.1. Анализ и интерпретация диффузионного ЯМРИГМП эксперимента в пористых системах.
3.2. Расчет вероятности взаимодействия с препятствием для молекул диффузанта в пористой системе.
3.3. Эквивалентные геометрические характеристики и длина свободной диффузии
3.4. Анализ полученных выражений.
ГЛАВА IV. ПРЕДЕЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ САМОДИФФУЗИИ
4.1. Трансляция молекул в поровом пространстве.
4.2. Вероятность взамодействия Р5
4.3. Диффузионная проницаемость микропористых сред
4.4. Самодиффузия молекул в углеродных нанотрубках
ГЛАВА V. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
5.1. Временная зависимость коэффициента самодиффузии жидкости в пористой среде.
5.2. Сравнительный анализ временных зависимостей .
5.3. К вопросу о самодиффузии жидкости в пористых средах с
бимодальным распределением размеров пор
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Показана возможность определения величины вклада постоянного градиента магнитного поля в диффузионное затухание и устранения искажения диффузионного затухания. Практическая и научная значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов для количественного анализа процессов самодиффузии жидкости в широком ряде пористых сред. Результаты работы представляют самостоятельный научный, а также практический интерес, и могут быть использованы при анализе водо и нефтесодержащих пластов, в создании новых видов адсорбентов и катализаторов, решении экологических проблем. Работа выполнялась в Лаборатории ЯМР кафедры физики и методики обучения физике Марийского государственного университета и является частью проводимых исследований трансляционной молекулярной подвижности в гетерогенных системах фант РФФИ, тематический план Министерства образования РФ. КС Д. Достоверность полученных результатов. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивалась комплексным характером проведенных экспериментальных исследований, многократной повторяемостью результата измерений. При этом в дополнение к методу ЯМР с ИГМП применялись методы ЯМР релаксации, ЯМР высокого разрешения. При проведении использовались образцы с характеристиками, известными из справочных данных или определенных стандартными методами. Полученные результаты неоднократно докладывались на конференциях и совещаниях, где они анализировались на предмет их достоверности и согласия с результатами, полученными другими авторами. Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на итоговых научных конференциях Марийского государственного педагогического института и Казанского государственного университета, на VIXIV конференциях Структура и динамика молекулярных систем ЙошкарОла Казань Москва Уфа, , на II Международном симпозиуме i i 2 i i i i СанктПетербург, , на III Международном симпозиуме i i 3 i i СанктПетербург, , на VIII международной конференции i i i Болонья, Италия, , на XVI международной конференции i i i i Суздаль, , на IV Международном симпозиуме i i 4 i i i i СанктПетербург, . Содержание работы опубликовано в печатных работах, включающих в себя 6 журнальных статей, 9 статей в сборниках, тезисов в трудах научных конференций. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, представленного в виде выводов, изложена на 7 странице машинописного текста, содержит рисунков и 3 таблицы. Список используемой литературы содержит 7 наименований. В первой главе дан обзор существующих представлений о структуре пористых сред и их основных характеристик, таких как пористость, проницаемость, извилистость. Рассмотрены основные закономерности процессов самодиффузии молекул жидкости в объемной фазе и особенности процессов самодиффузии в гетерогенных системах. Дается краткое описание основ метода ЯМР и его применения для исследования динамики молекул в гетерогенных системах. Кроме того, в этой части рассматриваются вопросы, связанные с интерпретацией экспериментальных результатов, соответствующих в различным диффузионным режимам режимы коротких и длинных времен. Вторая глава содержит описание исследуемых систем, их характеристики и методики приготовления образцов. Описывается используемая аппаратура и методики проведения эксперимента. Третья, четвертая и пятая главы представляют оригинальные результаты изучения самодиффузии в исследуемых системах. В третьей главе проведен анализ экспериментально полученных диффузионных затуханий сигнала спинового эхо, которые могут быть интерпретированы только в предположении негауссового распределения вероятности величин диффузионных смещений молекул диффузанта с параметрами, зависящими от времени экспозиции диффузионного процесса. Показана возможность представления функции плотности распределения вероятности величин диффузионных перемещений молекул диффузанта за время экспозиции в виде суммы гауссовых компонент, которые представляют собой функции плотности вероятности совершить в пористой среде диффузионное перемещение, испытав при этом определенное количество взаимодействий со стенками пористой среды.