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Implementing the Variability of Crystal Surface Reactivity in Reactive Transport Modeling

Prill, Torben und Fischer, Cornelius und Gavrilenko, Pavel und Iliev, Oleg (2021) Implementing the Variability of Crystal Surface Reactivity in Reactive Transport Modeling. Transport in Porous Media. Springer Nature. doi: 10.1007/s11242-021-01697-w. ISSN 0169-3913.

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Kurzfassung

Current reactive transport model (RTM) uses transport control as the sole arbiter of differences in reactivity. For the simulation of crystal dissolution, a constant reaction rate is assumed for the entire crystal surface as a function of chemical parameters. However, multiple dissolution experiments confrmed the existence of an intrinsic variability of reaction rates, spanning two to three orders of magnitude. Modeling this variance in the dissolution process is vital for predicting the dissolution of minerals in multiple systems. Novel approaches to solve this problem are currently under discussion. Critical applications include reactions in reservoir rocks, corrosion of materials, or contaminated soils. The goal of this study is to provide an algorithm for multi-rate dissolution of single crystals, to discuss its software implementation, and to present case studies illustrating the diference between the single rate and multi-rate dissolution models. This improved model approach is applied to a set of test cases in order to illustrate the diference between the new model and the standard approach. First, a Kossel crystal is utilized to illustrate the existence of critical rate modes of crystal faces, edges, and corners. A second system exemplifes the efect of multiple rate modes in a reservoir rock system during calcite cement dissolution in a sandstone. The results suggest that reported variations in average dissolution rates can be explained by the multi-rate model, depending on the geometric confgurations of the crystal surfaces.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144845/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Implementing the Variability of Crystal Surface Reactivity in Reactive Transport Modeling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Prill, TorbenTorben.Prill (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, CorneliusHelmholtz-Zentrum Dresden-RossendorfNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gavrilenko, PavelFraunhofer ITWMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Iliev, OlegFraunhofer ITWMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 Oktober 2021
Erschienen in:Transport in Porous Media
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s11242-021-01697-w
Verlag:Springer Nature
ISSN:0169-3913
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Reaktiver Transport, Simulation, Kristalllösung
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HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Thermochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Prill, Torben
Hinterlegt am:23 Dez 2021 15:30
Letzte Änderung:23 Dez 2021 15:30

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