Chemyx柱塞泵應用：在相關地質碳封存條件下進行間歇反應

地質碳封存（GCS）是緩解大氣CO2濃度增加引起的全球變暖的必要手段。為了安全有效地進行GCS操作，需要研究在相關GCS條件下與CO2-鹽水-巖石的地球化學反應。在這個應用中，研究了二氧化碳-鹽水-黑云母相互作用，并在反應僅3小時后觀察到纖維狀伊利石的形成。纖維狀伊利石在較長的反應時間后分離并釋放到溶液中，表明含水層中潛在的滲透性降低，因為纖維狀伊利石會堵塞孔隙空間，影響進一步的CO2注入。

在GCS現場，存在高溫高壓，鹽水中含鹽濃度高（尤其是NaCl）。為了模擬GCS條件，如圖1所示，氣體（如CO2）可通過Chemyx注塞泵注入高溫反應器。這種單泵裝置用于保持恒定壓力的能力。在反應過程中，二氧化碳會溶解到溶液中。但是，重要的是保持注塞泵和反應器之間的閥門打開，并將柱塞泵設置為恒壓模式。在反應過程中，溶液中的二氧化碳會被消耗掉，因此二氧化碳可以連續泵入反應器以保持設定壓力。在經過不同的反應時間（例如3、5、8、17、22、44、70小時和6天）后，連接注塞泵和反應器的閥門關閉，以防止二氧化碳進一步注入反應器。然后打開反應器的氣體釋放閥釋放二氧化碳。同時，反應器被冷卻到室溫。釋放壓力并降低溫度后，打開反應器，通過ICP-MS分析溶解于水中的離子濃度，以代表黑云母的溶解程度。用原子力顯微鏡、掃描電鏡對反應后的黑云母表面進行分析，研究其表面形貌變化及次生礦物的形成。

如圖2和圖3所示，在GCS條件下，黑云母中纖維狀伊利石的形成和活化可以降低含水層的滲透性。因此，在注入二氧化碳時可能會出現問題。