付博，田建昌，刘菊，张润叶，陈慕华，朱新宝

（南京林业大学化学工程学院，江苏南京210037）

化石燃料燃烧导致CO2大量排放引起的温室效应严重威胁着人类赖以生存的地球环境，遏制全球气候变暖、减少大气中CO2浓度成为全球关注的热点。二氧化碳捕集与封存（CO2capture and storage，CCS）是CO2大规模减排应对气候变化的重要手段，被认为是最有潜力和最可行的CO2减排方式[1]。而咸水层在全球分布广泛、碳封存能力强，受到了广泛关注[2]。研究CO2在咸水层的迁移过程，对于设计咸水层封存项目至关重要。在封存阶段，为CO2溶解和迁移提供动力的是分子扩散和界面对流[3-4]。即在气液相界面处CO2通过分子扩散的方式进入咸水，同时界面处已溶解CO2的迁移速率制约着CO2进一步的溶解。与分子扩散相比，界面处的对流传质可明显加快CO2的溶解速率[5]。在CO2溶解过程中，液体密度明显增大，而表面张力减小，因此本文中涉及的对流现象可视为只由密度梯度引发的Rayleigh对流[6]。CO2溶解处密度差持续积累导致重力不稳定，突破黏性阻力发生沉降，而不含CO2的咸水则会向上流动，由此产生对流，加快了CO2进入溶液的速率[7]。在不同地质条件下，除了温度和压力外，咸水层的盐浓度差异也会影响CO2溶解和迁移速率，因此需要了解CO2在溶于咸水过程中对流传质的规律以及盐浓度对传质速率的影响。

目前对于CO2在咸水中的溶解和对流传质过程的研究，主要有实验法和数值模拟法。Khosrokhavar等[8]采用PVT筒检测了CO2溶于盐水过程中密度梯度的变化，整体了解CO2在咸水中的溶解特性。……