3.1.2.1 样品的封装
本研究用到的样品共有两种，CO2饱和水溶液和CO2均一（不饱和）（盐）水溶液。样品的封装基本原理如图3-1所示。
CO2饱和与均一两种不同样品的制备关键是通过控制封入管中气体和溶液的比例来得到。
图3-1 装样流程示意图
如图3-1所示，CO2-（NaCl）H2O样品的制备方法如下：①先在长20～90cm（毛细管长度取决于预设CO2气体在溶液中的浓度，同样量的溶液，CO2浓度愈高则管子愈长）、外径665μm、内径150μm的粗圆形毛细管（样品管）内注入7～8cm长的水柱，用连接到CO2气瓶的长大于40cm、外径90μm、内径20μm的细圆形毛细管（注气管），调整适当的出气的速度和流量（通过观察气泡在水中产生的速度）。②小心地将注气管插入样品管中。首先将注气管插到样品管中水柱液面附近，注气管出气端在液面停留几分钟排出空气。③前推注气管到样品管液柱中间排出部分溶液。此时，需注意的是样品管中保留的液体长度应该接近预先设定的水柱长度。气体在注气管开口端聚集将水柱排离，当气体占据一定体积（预先设定气体长度）时快速拉出细毛细管。这样，在气柱后方可以残留几小段水柱，将一定长度的CO2气柱和液柱封入到了管中。④将另一只装Hg的细毛细管（注汞管）插入到样品管中气柱后端与残留液柱接触的附近位置注入8～10mm长的汞柱，如图3-1所示。⑤将样品水平放置在一个已知温度的环境中，大气压下，约10min后样品中气、液柱长度稳定，用尺子测量并记录水柱和气柱的长度，同时记录测量时的气温。⑥将毛细管连接在管线上，对样品缓慢加压至10MPa以上，CO2被压缩逐渐溶解在水中，待样品中CO2完全溶解或者达到气、液两相平衡时即可放入冷热台控温进行实验。样品装好加压后可以关闭连接的阀门，拆离后面加压管线，由于样品被阀门封闭，所以内部的压力可以保持不变。这样可以同时制备多个样品备用。
类似地，若将一段纯水或者盐水装入毛细管，不加入CO2，而直接注入Hg柱，便得到纯水和纯盐水样品。
样品的设计最重要的是确定气/液比，关键是掌握CO2在纯水和盐水中的溶解行为特征。有几个问题需要注意：①观测的易识别性和观测的精度。要保证测量的液体CO2和富水相的形状在一定压力和温度下为柱状，而不是橄榄球状，即液柱长度不能太短。这样也能保证较高的测量精度。②实验设计的液体的总长度在足够宽的温、压范围不超出冷热台银盖子的加热范围和平移台的测量范围。③设定优化的加压路径。在353K左右CO2在水中的溶解度有一个极小值，若初始室温条件下所加压力下的溶解度略高于这个极小值，那么后续的升温势必导致气泡的产生，测量体系的体积性质就很难实现了。所以，正确的加压路径，对于测量溶解度的样品，应该是在室温下加压到溶解度高于设定压力下最小值对应的压力，这样，实验时压力降为实验设计压力后CO2即达到过饱和态，稍恒温达到平衡态；对于测量体积性质的样品，初始装样所加的压力要高于样品设定浓度对应353K下溶解度的压力。
3.1.2.2 样品组成的确定及精度估算
图3-2表示了饱和条件下CO2-H2O毛细管样品的物质分配关系。已知，
图3-2 CO2-H2O两相平衡状态样品示意图
首先预设计实验所要的CO2和H2O的量化关系，如表3-2～表3-4所示。
表3-2 初始的气液体积比估计
表3-3 假设初始长度为200mm的CO2加压后长度计算
表3-4 假设初始长度为4mm的H2O加压后长度计算
根据误差传递公式：
R为A、B、C三个测量值相加减的结果；E为各项相应的误差；ER为分析结果R的误差。
CO2液体和水的总长度在10～40MPa、273.15～673.15K的压力和温度范围内不超过16mm，在冷热台的可控范围之内。
但是，根据方程式（3-3），如果要计算对应的组分信息，还需要其他参数。因为低温下水在CO2中的溶解度可以忽略，通过观察长度变化就能得到十分接近真实值的溶解度。可是随着温度的升高，水的溶解度会增大两个数量级之多，达到10%（摩尔分数）水平，所以只通过长度变化来测量溶解度是无法实现的。因此，我们采用了Raman半定量的方法，通过建立经验公式得到溶解度数据。
上述推导和分析是一般情况下CO2-H2O毛细管装样的组成确定原理及实验设计。对于NaCl加入的情况下，只需将H2O对应的参数替换为NaCl溶液的即可得到组分关系。(www.xing528.com)
CO2能完全溶解于均一（盐）水溶液的样品（图3-3），均一后只有富水相，富CO2相消失，式（3-3）进一步简化：
图3-3 可均一样品示意图
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