Влияние типа и толщины пористых материалов на результаты измерения максимального размера сквозных пор

Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика.


Выпуск:

2019. Том 5. №1

Название: 
Влияние типа и толщины пористых материалов на результаты измерения максимального размера сквозных пор


Для цитирования: Ишкова З. А. Влияние типа и толщины пористых материалов на результаты измерения максимального размера сквозных пор / З. А. Ишкова, В. С. Колунин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Том 5. № 1. С. 87-96. DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-1-87-96

Об авторах:

Ишкова Зоя Анатольевна, сотрудник Института криосферы Земли, Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН; z.ishkova@yandex.ru

Колунин Владимир Сергеевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры криологии Земли, Тюменский индустриальный университет; Институт криосферы Земли, Тюменский научный центр Сибирского отделения РАН; askold@ikz.ru

Аннотация:

Исследования пористой структуры твердых тел основано на аналитических методах, количество которых в настоящее время насчитывает свыше 60. В их основе лежат физические принципы измерения параметров пористой структуры.

Определение характеристик микрофильтрационных мембран происходит с использованием следующих методов: метода измерения проницаемости, метода точки пузырька, сканирующей электронной микроскопии, ртутной порометрии. Первым методом определяются характеристики массопереноса, а остальными тремя — морфологические параметры. Методом определения точки пузырька плоских мембран измеряется минимальное давление, при котором проскакивает газ через поры образца, заполненные жидкостью. Несовпадение результатов эксперимента при использовании разных насыщающих жидкостей является недостатком данного метода. Также на результаты экспериментов могут влиять: скорость увеличения давления, размер, длина и морфология пор. При увеличении давления может произойти разрушение образца, т. к. метод основан на механическом воздействии на образец.

Нами предложен метод начала кристаллизации воды, который является аналогом метода определения точки пузырька и относится к капиллярным методам. Апробация этого метода происходила на образцах керамики различной пористости и показала устойчивую связь между значениями давления точки пузырька и температурой начала кристаллизации воды. В связи с этим было принято решение применить данный метод для определения размера максимальных сквозных пор для различных видов мембран.

Проведены эксперименты по определению критической температуры (метод начала кристаллизации) и давления проскока первого пузырька (метод точки пузырька) для керамики и для мембран фирмы «Владипор». Построены линейные корреляционные зависимости и проведено сравнение результатов. Изучено влияние толщины фильтров на результаты экспериментов. Повторные эксперименты показали воспроизводимость экспериментальных данных и влияние повторного промораживания на устойчивость свойств мембраны.

Список литературы:

  1. Горелик Я. Б. Физика и моделирование криогенных процессов в литосфере / Я. Б. Горелик, В. С. Колунин. Новосибирск, 2002. 317 с. 
  2. ГОСТ Р 50516-93. Мембраны полимерные. Метод определения точки пузырька плоских мембран. М.: Госстандарт России, 1993. 8 с. 
  3. Ершов Э. Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах / Э. Д. Ершов. М.: Изд-во Московского государственного университета, 1979. 214 с. 
  4. Ишкова З. А. Оценка максимального размера сквозных пор мембран типа МФАС различными методами / З. А. Ишкова, В. С. Колунин // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 3. С. 135-139. DOI: 10.7868/S0032816217030077 
  5. Колунин В. С. Метод определения максимального размера сквозных пор керамики по температуре начала кристаллизации воды / В. С. Колунин, З. А. Ишкова // Приборы и техника эксперимента. 2015. № 6. С. 125-128. DOI: 10.7868/S0032816215050080
  6. Колунин В. С. Моделирование тепломассообменных процессов в мерзлых породах с подвижной ледовой компонентой: автореферат дисс. … д. г-м. н. // В. С. Колунин. Тюмень: Институт криосферы Земли Сибирского отделения РАН, 2011. 
  7. Плаченов Т. Г. Порометрия / Т. Г. Плаченов, С. Д. Колосенцев. Л.: Химия, 1988. 175 с. 
  8. Способ определения максимального размера пор мембраны: пат. 2558378 Российская Федерация: МПК G01N 15/08 / В. С. Колунин, З. А. Губарькова, А. В. Колунин. № 2014108632/28; заявл. 05.03.2014; опубл. 10.08.2015. Бюл. № 22. 
  9. Штукенберг В. И. О борьбе с пучинами на железных дорогах / В. И. Штукенберг // Журнал Министерства путей сообщения. 1894. Книга 2. 
  10. Christenson H. K. Confinement effects on freezing and melting / H. K. Christenson // Journal of Physics: Condensed Matter. 2001. Vol. 13. No 11. Pp. 95-133. DOI: 10.1088/0953-8984/13/11/201
  11. Koopmans R. W. R. Soil freezing and soil water characteristic сurves / R. W. R. Koopmans, R. D. Miller // Soil Science Society of America. 1966. Vol. 30. No. 6. Pp. 680-685. DOI: 10.2136/sssaj1966.03615995003000060011x