锶离子对仿生碳酸钙矿化过程的影响及其矿化吸附性能

以鸡蛋清蛋白为诱导剂,研究了Sr~(2+)对CaCO_3仿生矿化过程的影响,并结合扫描电子显微镜、X射线衍射和傅立叶红外光谱的表征结果,对其调控机理进行了探讨,在此基础上进一步研究了CaCO_3的仿生矿化过程对Sr~(2+)的吸附富集作用。结果表明:Sr~(2+)单独加入不会影响Ca CO3的矿化过程,只有与蛋清蛋白共同作用时,才有利于针状文石型CaCO_3的生成;矿化过程对Sr~(2+)的吸附率随着Sr~(2+)浓度的增大而增大,在Sr~(2+)质量浓度为100 mg/L时达到最大,而后基本保持不变;虽然直接沉淀法对Sr~(2+)的吸附率明显大于气体扩散法,但气体扩散法运用仿生技术吸附Sr~(2+),具有试剂用量小、后续固废处理容易的优势。     

镁的引入对微生物加固砂土试验影响

微生物沉积碳酸盐技术（MICP）是土木工程领域中一种新型的地基处理技术,该技术主要通过微生物诱导产生的碳酸盐沉淀胶结砂土颗粒,从而提高其力学性能。目前,MICP加固过程中Ca2+作为生成CaCO3沉淀的主要来源,但是对其他金属离子和矿化产物以及矿化产物之间结合作用的相关研究较少。本文选取了6种不同的Mg2+/Ca2+摩尔比工况,通过碳酸盐沉淀试验和无侧限抗压强度试验,分析了MICP技术处理砂土影响的效果。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,初步探讨了微生物固化砂土的机理。结果表明,随着Mg2+/Ca2+摩尔比的增加,固化后砂样的碳酸盐含量降低;较低Mg2+/Ca2+的摩尔比提高了其无侧限抗压强度;在Mg2+/Ca2+=0.1/0.4时,砂样的强度获得最大值;但较高Mg2+/Ca2+的摩尔比抑制了碳酸盐的析出,降低了其强度;随着镁/钙摩尔比的增大,矿物成分含有方解石、球霰石和镁方解石等各种混合物,矿物成分发生了变化。     

基于分子动力学的镁橄榄石表面分子吸附与溶解研究

采用分子动力学模拟方法研究了镁橄榄石(Mg2SiO4)表面的吸附特性和溶解过程.计算了H2O、CO2在Mg2SiO4(O10)表面的吸附能、径向分布函数、解吸附能量壁垒,探讨了Mg2SiO4(010)表面上Mg2+、Si4+在纯水和离子浓度为1 mol/L 的NaCl、KCl、CaCl2、H3OCl、Na2CO3溶液中的溶解活化能,分析了盐离子对Mg2SiO4表面溶解的影响.结果表明:H2O分子在Mg2SiO4(010)表面的吸附能绝对值和解吸附能量壁垒均高于CO2分子,H2O和CO2分子在Mg2SiO4(010)表面分别为双层吸附和单层吸附;NaCl、KC1溶液对Mg2 SiO4表面溶解的影响较小,CaCl2溶液中的Ca2+能够与该表面的Mg2+发生离子交换,H3OCl溶液中较多的H3O+出现在该表面附近,加速了表面溶解,Na2CO3溶液中的CO32-与该表面的Mg2+形成离子对,显著促进了Mg2SiO4表面的溶解.     

硼镁石与碳酸钙混合煅烧-还原提镁研究

基于硼镁石与碳酸钙混合料的煅烧实验和真空铝热还原实验,研究了碳酸钙量、成型压力、煅烧条件对熟料物相、原料烧损率、镁还原率的影响.结果表明,添加碳酸钙,在煅烧过程中Ca O可置换出Mg3B2O6,Mg2B2O5中的Mg O,并且在还原过程中Ca12Al14O33的形成有利于Mg O的还原.煅烧温度过高会降低Mg O活性,不利于后续铝热还原.增大成型压力,有利于Ca3B2O6的形成.但成型压力过大,在相同煅烧条件下,矿石的烧损率较低,镁还原率较低.碳酸钙与硼镁石以mCa/ms=1.9配比混合,在90 MPa压力制团,在1100℃下煅烧120 min后,铝热还原的镁还原率可达85%以上,实现硼、镁有效分离.     

碳酸钙水溶液结晶的MD模拟

研究了温度对碳酸钙水溶液中Ca2+和CO2-3结晶的影响,应用分子动力学(MD)方法模拟了在不同温度下由方解石110晶面和300个水分子、2个Ca2+及2个CO2-3组成的水溶液系统,计算了温度为283 K～373 K的水溶液中水分子、Ca2+和CO2-3的扩散系数以及两种离子与表面的结合能.通过水分子和Ca2+及CO2-3的扩散系数的计算证明在温度为353 K时水溶液中离子最容易反应形成离子对,进而长成微晶,而在343 K时离子最不易结晶.通过结合能的计算,可以看出在313 K时离子与表面的结合能最大,此时离子最容易被晶体表面吸附而在表面上形成新的结晶,而在373 K时结合能最小.     

用热电厂碱性废水脱除循环冷却水中Ca2+,Mg2+的研究

考察用热电厂碱性废水作为循环冷却水或补充水处理药剂的作用,研究了该废水中的碱性物质与循环冷却水中Ca2+,Mg2+两种主要离子结合的规律.结果表明热电厂碱性废水中含有大量的氢氧化钙,将其配入循环水中,能与其中的重碳酸钙和重碳酸镁反应,生成难溶的碳酸钙和氢氧化镁沉淀物,降低了Ca2+,Mg2+两种主要离子的含量.如果再配入一定数量的其他碱性废水,则循环冷却水软化效果更为明显.     

Na_2CO_3在油砂中的损耗及一些离子的浓度变化

模拟了Na2CO3碱水溶液驱三次采油过程并测定了碱耗量，分析了K+，Ca2+，Mg2+，Al3+及SiO32-浓度的变化．对辽河油田油砂与Na2CO3溶液反应过程中几种离子浓度的分析表明，在碱作用下，油砂既发生一定的溶解又有再沉积过程；地层水的硬度将会影响耗碱量．     

菊糖水溶液中具有分级结构碳酸钙的仿生合成与表征

依据仿生矿化的基本原理以菊糖作为有机基质以CaCl2为钙源,NH4HCO3为CO2来源,采用气体扩散的方法合成了花束状并且具有分级结构特征的碳酸钙,对所得产物进行了XRD,SEM,FTIR和TG-DTA表征.结果表明,菊糖水溶液中得到的为方解石和球霰石的混合晶型的CaCO3.进一步机理研究表明菊糖在CaCO3形貌的形成过程中起着重要的作用.     

西坝镇高产农田浅层地下水水化学特征、 成因及水质分析

本研究以西坝镇高产农田区浅层地下水为研究对象,通过采用现场调研、室内实验、水化学分析和统计分析相结合的综合研究方法,分析了浅层地下水的水化学特征、成因及水质。结果表明：地下水中Ca2+、HCO- 3占主要优势,水化学类型为Ca-HCO3和Ca-SO4;NO- 3离子超标严重,超标点位占总取样点的66.7%,空间分布变化幅度大并出现局部的高浓度现象;研究区Ca2+、Mg2+与溶解性固体(TDS)呈高度线性相关、Ca2+和Mg2+呈高度线性相关和Ca2+和Mg2+与Cl-呈显著线性相关,地下水化学过程主要以风化-溶滤作用为主,化学类型主要形成作用为大气降水以及碳酸盐和硫酸盐的溶解;通过水质分析表明研究区浅层地下水不适合作为居民饮用水源,灌溉用水盐度危害中等偏高,建议对污染水体做处理后利用。     

醇水体系中胰蛋白酶调控下碳酸钙的仿生合成

依据仿生矿化的基本原理,在醇水体系中以胰蛋白酶作为有机基质,CaCl2为钙源,NH4HCO3为CO2来源,采用气体扩散的方法合成了球形的碳酸钙.用XRD,SEM,FT-IR和PL等手段对所得碳酸钙进行了表征,结果发现该球形CaCO3晶体为方解石与球霞石的混合晶型,并发现在CaCO3结晶的过程中,胰蛋白酶和醇水的混合溶剂...     

不同污染条件下微生物矿化固结Zn2+的作用及机理

为了探究微生物矿化处理重金属的作用及机理,选取Zn2+溶液进行模拟研究.采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,研究了不同pH值、温度、离子浓度下微生物矿化产物的成分、显微结构及矿化效果,探究了微生物矿化固结重金属离子的作用和机理.实验结果表明,在不同污染条件下反应生成的矿化产物皆为Zn5(OH)6(CO3)2,条件不同时产物结晶效果有区别.溶液为中性或碱性时,结晶较好;pH值较低时,晶体不易成核生长.温度升高,有利于矿化产物的沉积和成型.Zn2+浓度对微生物矿化固结重金属形成矿化产物的影响较小.当Zn2+,Pb2+,Cu2+等混合离子共同存在时,Zn2+与Cu2+固结在一起形成矿化产物,Pb2+单独结晶.     

1-氰基-中氮茚-3-[N-（2-氨基乙基）]甲酰胺的合成及其Cu2+荧光探针行为

设计合成了1-氰基-中氮茚-3-[N-(2-氨基乙基)]甲酰胺(化合物3).通过IR,1H NMR对其结构进行了表征,测试了其紫外光谱和荧光光谱,研究了其对Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Mg2+、Na+、K+和Ca2+的识别作用,发现Zn2+、Ni2+、Co2+、Mg2+、Na+、K+和Ca2+对化合物3的荧光光谱几乎没有影响,但Cu2+对化合物3有非常强大亲和力,Cu2+可以使化合物3的荧光发射明显猝灭,化合物3在DMSO溶剂中作为铜离子荧光探针,受常见离子干扰较小,对于铜离子有着较高的选择性.     

离子种类和质量浓度对不同温度稠油油水界面张力影响的实验研究

为了研究在不同温度下离子种类和质量浓度对稠油油水界面张力的影响,分别配制了含不同质量浓度Na+、Ca2+、Mg2+的盐水溶液,应用旋转油滴法测量了不同温度时稠油与盐水的界面张力,分析了温度、离子种类与质量浓度对界面张力的影响规律.实验结果表明:①盐水成分为Na+和Mg2+时,随离子质量浓度的增大,界面张力先减小后增大,存在极小值;成分为Ca2+时,界面张力先增大后稳定再增大.②随温度升高,在Na+和Ca2+作用下界面张力明显减小,在Mg2+作用下先减小后稳定.③温度和离子质量浓度均影响界面张力;离子质量浓度低时界面张力主要受温度影响;离子质量浓度高时在Na+作用下界面张力受温度影响较大,在Ca2+作用下界面张力受温度的影响减弱;在Mg2+作用下界面张力受离子质量浓度的影响较大.     

指示剂及pH值对滴定法测定水中常见离子的影响

水质简分析需要测定水中Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-这8种离子,虽然项目少,但要求快而及时准确,本文主要论述水质简分析时指示剂及pH值对滴定法测定常见离子的影响。     

釉原蛋白诱导氟基硅酸钙仿生矿化牙齿性能研究

牙组织修复与再生一直是医学亟待解决的问题.采用氟基硅酸钙生物陶瓷材料对牙齿进行仿生矿化修复,在模拟仿生矿化液中,对酸蚀的牙齿进行处理,在釉原蛋白诱导下进行矿化,构建仿生牙组织结构.矿化层的性能表征结果显示,釉原蛋白诱导氟基硅酸钙能在牙釉质表面形成仿生矿化层,且较单一的氟基硅酸钙诱导形成磷灰石矿化层更加致密,力学性能更加优异,且晶粒有序排列,沿着一定方向定向生长,形成类似于骨及牙齿的纳米磷灰石晶粒结构,具有较好的生物相容性.     

内陆平原区浅层地下水系统中粘土的阻滞作用

内陆平原区咸淡水交替分布,目前对于咸水成因、咸淡水水质演化过程的水文地球化学作用缺乏认识.因此,在研究内陆平原区水化学特征基础上,采用地质钻探、抽水试验、水质分析等方法,采取研究区深度42-48.2 m的粘土样品和地下水水样,并测试水化学指标,对咸水中Na+、Ca2+、Mg2+与粘土进行吸附等温实验,结果表明:1)粘土吸附地下水中的常规离子能在3 h内达到吸附平衡,吸附速率是一个由快到缓的变化过程;2)粘土对地下水中Na+、Ca2+、Mg2+的最大吸附量分别为1302 mg/kg、733.1 mg/kg、528.49 mg/kg,等温吸附曲线较符合Langmuir方程;3) 粘土对地下水中Na+、Mg2+的吸附、阻滞作用大于对地下水中Ca2+的吸附、阻滞作用。研究表明,粘土对地下水系统中的水化学分带及浅层地下水系统中Na、Mg型微咸水的形成有一定控制作用.     

影响方解石去除水体中高浓度磷酸盐的因素

通过探讨方解石去除水体中高浓度磷酸盐的影响因素,为能够有效地对工业废水中磷酸盐污染物进行深度处理提供理论基础。研究了典型pH值条件下以及水体中可能存在的其他离子对方解石去除磷效率的影响。结果表明,pH值显著影响方解石对高浓度磷的去除,当pH=6.0时,方解石溶解游离出的Ca2+与水体中的H2PO4-形成磷酸钙的沉淀,同时溶液中的其他离子(例如Mg2+,SO42-,NH4+和草酸)对方解石去除磷起到抑制作用。当pH=10.0时,方解石对磷的去除主要以吸附过程为主,溶液中的Mg2+对方解石去除磷有促进作用,NH4+与草酸都对其有抑制作用,而SO42-的影响作用不明显。当Mg2+和NH4+共存时,通过生成磷酸铵镁沉淀物与方解石共同去除水体中的磷。     

铝电解中的阴极过程

对铝电解中的阴极反应、阴极过电压、阴极表面的双电层结构等阴极过程进行了研究,发现在+005～-005V(相对于铝阴极)电位区有一个还原电流峰和一个氧化电流峰,它们是Al3++3e→Al和Al-3e→Al3+·与阳极相比,阴极过电压较小,在001～3A/cm2的Taffel区,约为01V·在阴极表面的双电层中,第一层为Ca2+,Mg2+,Li+和Al3+离子,没有Na+离子,这说明,阴极过电压是因为Mg2+,Ca2+等离子形成的电化学双电层阻力所引起,同时也说明别略耶夫猜想基本是正确的·     

大豆胰岛素指导下具有分级结构碳酸钙的仿生合成

根据仿生矿化的基本原理,在水溶液中以大豆胰岛素抑制剂为基质,CaCl2为钙源,NH4HCO3为CO2来源,利用气体扩散的方法合成了半球状有三叉状凸起结构的碳酸钙晶体.对所得碳酸钙做了XRD,SEM,FT-IR和PL等表征,结果发现所得碳酸钙为方解石型,含有少量蛋白质基质,属于有机无机杂化材料.     

体液无机离子在镁表面的腐蚀机理

为揭示镁在人体中的腐蚀机理,通过分子动力学模拟方法研究计算了体液中无机离子Cl-、SO2-4、HCO3-和HPO2-4在镁表面的腐蚀,并用实验对模拟的结果进行了验证.研究结果表明:体系加入无机离子后,破坏了水分子的稳定结构,模拟体系的扩散系数明显增大.不同离子溶液与Mg(0001)表面的主要作用力为化学键Mg—O,其会很大程度地破坏镁致密的晶格结构,使镁的表面结构变得疏松有孔.其次,溶液中的Cl-、SO2-4、HCO3-和HPO2-4会通过孔隙进入镁结构内部,通过Mg—Cl、Mg—S、Mg—C和Mg—P间相互作用力拉大Mg—Mg的键长,使得其结构更加疏松,进一步加快其腐蚀进程.加入Cl-、SO2-4、HCO3-和HPO2-4以后,会生成氧化物MgOx H2x,使镁的腐蚀大幅度加快.加入Cl-以后,会生成HCl,加入SO2-4以后,O原子会把Mg原子拉出Mg层,Mg原子会溶入溶液,从而使镁层腐蚀.加入HCO3-以后,会生成H3 CO4.HPO2-4的加入,会生成弱酸H2 PO4.这些生成物都会对镁的腐蚀产生很大的影响.结果表明:加入无机离子后,模拟体系的氧化反应程度增大,增大了镁的腐蚀程度.生成物中若含有HCl、H2 SO4,其体系中镁的腐蚀剧烈,程度较深.生成物中若含有OH-,其也会对镁的腐蚀产生影响,但其生成量很少,影响程度有限.生成物中若含有H2 CO3、H3 PO4等弱酸,对镁的腐蚀作用相对较小,说明Cl-、SO2-4是引起镁腐蚀的主要原因.