Deciphering pore-level precipitation mechanisms.
Deciphering pore-level precipitation mechanisms.
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DOI：
10.1038/s41598-017-14142-0
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发表时间：
2017-10-23
影响因子：
4.6
通讯作者：
Churakov SV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Prasianakis NI;Curti E;Kosakowski G;Poonoosamy J;Churakov SV
矿物在水溶液中的沉淀和溶解对溶质运移和多孔介质的结构性质有着重要的影响。对所涉及的物理机制的理解涵盖了大范围的空间和时间尺度，在一些地球化学和工业过程中起着关键作用。在这里，通过耦合孔尺度反应输运模拟与经典的成核理论，我们演示了均匀和非均匀沉淀动力学之间的相互作用沿着与溶质浓度的非线性依赖影响系统的演变。这种现象在纯宏观模型中通常被忽略。全面的参数分析和实验室实验的比较证实，在模型中纳入详细的微尺度物理过程是强制性的。这揭示了固有的耦合机制，并弥合了原子过程和宏观观察之间的差距。
Mineral precipitation and dissolution in aqueous solutions has a significant effect on solute transport and structural properties of porous media. The understanding of the involved physical mechanisms, which cover a large range of spatial and temporal scales, plays a key role in several geochemical and industrial processes. Here, by coupling pore scale reactive transport simulations with classical nucleation theory, we demonstrate how the interplay between homogeneous and heterogeneous precipitation kinetics along with the non-linear dependence on solute concentration affects the evolution of the system. Such phenomena are usually neglected in pure macroscopic modelling. Comprehensive parametric analysis and comparison with laboratory experiments confirm that incorporation of detailed microscale physical processes in the models is compulsory. This sheds light on the inherent coupling mechanisms and bridges the gap between atomistic processes and macroscopic observations.
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