高原富锂水盐体系相平衡及热力学性质研究进展

 中国西部高海拔青藏高原腹地拥有众多盐湖,这些盐湖以富含锂而闻名世界。其卤水组成可用Li⁺,Na⁺,K⁺,Mg²⁺//Cl^-,SO₄^2-,CO₂^3-,borate-H₂O表示。开展多组分复杂盐湖卤水体系相平衡及热力学性质研究,不仅对该种类型盐湖卤水的成因和成矿规律及化学行为的揭示具有重要意义,而且对于盐湖卤水盐类资源综合利用具有指导意义。本文重点归纳总结了国内外高原富锂水盐体系的稳定相平衡、介稳相平衡及热力学性质的研究进展,指出了含锂水盐体系相平衡及热力学性质研究存在的问题及未来研究发展方向。     

西藏扎布耶盐湖卤水273 K等温蒸发实验

 西藏扎布耶盐湖卤水中蕴藏着丰富的矿产资源,具有巨大的开发利用价值。盐田相分离技术是盐湖卤水资源开发利用的有效手段,而盐湖卤水蒸发实验是盐田相分离技术的基础。通过对西藏扎布耶盐湖冬季卤水进行273 K 等温蒸发实验,研究了蒸发过程中盐类结晶析出规律,发现扎布耶冬季卤水273 K 等温蒸发析盐顺序为石盐、芒硝、硼砂、泡碱、钾石盐、碳酸锂,与Na⁺、K⁺//Cl^-、CO₂^-3、SO₂^-4-H₂O五元水盐体系298 K 相图有一定区别;锂在实验中得到了有效的富集,与原卤水相比浓缩倍数达3.66 倍;钾主要以钾石盐的形式于蒸发实验中后期结晶析出,可得到较高品位的钾混盐,其中钾石盐品位最高可达到17.13%,很适合后续提取;硼砂在整个蒸发过程均有析出,相比高温条件,硼砂析出较分散且含量不高,不利于其利用。扎布耶年均气温在0℃左右,该等温蒸发实验可为低温条件下开发利用扎布耶盐湖卤水资源提供基础依据。     

河南孟津寺河南中全新世湖泊沉积物的易溶盐测定及其古水文意义

通过对寺河南中全新世湖泊沉积物的易溶盐HCO₃^-,Cl^-,SO₄^2-,Ca²⁺,Mg²⁺等5项离子的测定和分析,可以恢复古湖泊的水文演变过程。结果表明,在湖泊存在期间,该湖泊属于重碳酸盐型的淡水湖类型,湖水盐度总体呈增加趋势,并于约5660aBP和4040aBP开始分别出现两次较明显的咸化过程。易溶盐变化所反映的两次湖水咸化过程不仅与前人根据孢粉和软体动物的研究结果一致,也与该地区气候变化背景下的古湖泊演变过程基本吻合。     

青海尕斯库勒盐湖水体的化学组分存在形式及饱和指数研究

 以青海西部尕斯库勒盐湖不同水体为研究对象,通过PHREEQC软件计算了水体的化学组分存在形式及饱和指数,探讨了该盐湖水文地质补给顺序,建立了水文地质概念模型。研究表明,水体中所有元素Na、K、Ca、Mg、C（4）、Cl和S（6）主要以自由离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-和HCO₄^2-形式存在,只有少量Mg、C（4）和S（6）与其他离子形成络合物。该盐湖水文地质概念模型为：大气降水和冰雪融水形成的河流水大部分补给至含砂泥岩层形成承压水;大部分承压水补给至潜水,最终汇入湖内形成湖水;在冷干条件下,湖水经过强烈蒸发和浓缩作用形成湖表卤水和晶间卤水;氯化钙型深部水通过湖表卤水区东部隐伏断裂持续补给至湖表卤水,而氯化钙型盐溶水通过盐溶通道长期补给晶间卤水;湖表卤水与晶间卤水间存在水体交换。该研究为青藏高原盐湖水文地质演化过程提供一些基础资料。     

矿井水在循环冷却系统中的结垢规律

针对火力发电循环冷却水系统以矿井水为补充水引起的结垢问题,进行了结垢规律实验。以挂片沉积法模拟循环冷却水系统换热表面的结垢过程,采用重量法对所得的结垢产物进行分析,系统地考察了模拟矿井水中无机离子、温度、pH以及接触时间对结垢的影响,揭示了循环冷却水系统换热表面的结垢原理。实验结果表明：Ca²⁺、HCO₃^-、Mg²⁺、SO₄^2-的浓度增大对结垢量的增多有显著影响。同时,随着温度的上升、pH的提高、接触时间的增长,结垢量都有不同程度的增加。SO₄^2-浓度的增大会导致硬垢量增多。同时发现,SO₄^2-含量较低时,虽然Ca²⁺、Mg²⁺浓度增大,但生成的硬垢量也减少。SO₄^2-含量是形成硬垢的主要因素。该实验为进一步防止结垢,有针对性地进行水质处理奠定了基础。     

二氧化碳阴离子自由基在水处理中的应用

高级还原技术作为近年来新兴的水处理技术之一，主要通过外加能量激活常规的还原剂而产生强还原性自由基和水合电子，还原去除水中有机污染物、重金属离子、硝酸盐等毒性污染物．二氧化碳阴离子自由基(CO₂^·-)作为一种还原性自由基，具有极强的还原性，能快速与水中多种污染物反应，在水处理中具有研究、开发和推广应用价值．结合国内外文献，介绍CO₂^·-的结构、理化性质和产生途径，以及其在去除水中有机氯、硝酸盐及重金属等污染物方面的应用，并详细论述影响降解效果的因素和降解机制．最后，对CO₂^·-的未来研究方向和应用前景进行展望．     

西藏龙木错湖水5℃蒸发析盐规律研究

以西藏龙木错湖水为研究对象,对其进行了5℃低温蒸发析盐实验,研究了该湖水在蒸发过程中元素的富集行为和盐类析出规律,并依据Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO24--H2O五元水盐体系相图进行了分析,为以后合理开发利用该盐湖提供了基础实验数据.同时,蒸发所得富锂溶液,可进行提锂工艺.     

WO42-插层的Zn-Al层状双氢氧化物对水性涂料防腐性能的提升

利用离子交换法制备了WO₄^2-插层的Zn-Al层状双金属氢氧化物（LDH-WO₄^2-）,并将其添加到水性环氧树脂中以改善水性涂料的屏蔽性能与耐腐蚀性能。利用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LDH-WO₄^2-进行了表征,结果表明成功制得结构完整、尺寸均一的LDH-WO₄^2-。使用盐雾试验和浸泡试验研究了添加不同浓度LDH-WO₄^2-的水性涂料的耐腐蚀性能。结果表明,在水性涂料中添加适量的LDH-WO₄^2-可以有效提高水性涂层的屏蔽性能与耐腐蚀性能,当LDH-WO₄^2-的添加浓度为3%（LDH-WO₄^2-占水性环氧树脂的质量分数）时,水性涂层的防护性能最好。     

山东枣庄陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价研究

矿山闭坑后大量被污染的矿坑水对裂隙岩溶水具有潜在的影响.对陶枣煤田裂隙岩溶水水质评价发现区域内水质较差和极差级别分别占到总数的25.64%和41.03%,说明岩溶水总体水质较差.通过对岩溶水水化学特征分析得知,区内岩溶水阴离子类型有4种,分别为HCO^-₃型、HCO^-₃·SO₄^2-型、SO₄^2-·HCO^-₃型和SO₄^2-型,阳离子可划分为Ca²⁺、Ca²⁺·Na⁺和Ca²⁺·Mg²⁺或Mg²⁺·Ca²⁺3类型.通过对1991至2017年水化学动态特征分析发现区内地下裂隙岩溶水受煤矿开采影响较大,基于聚类分析法发现区内主要存在2种污染途径,分别为地表水渗透污染和矿坑水串层污染.     

新冠肺炎疫情管控对武汉市空气质量的影响分析

为探究武汉市疫情管控期间的空气质量状况,将管控时期(2020.01.24—2020.04.08)的AQI (air quality index)、水溶性无机离子(NO₃^-, NH₄⁺, SO₄^2-, C1^-, K⁺, Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺)浓度均值与近6年相同时段的相应数据进行统计对比分析;以旬期为时间尺度,运用相关性分析法着重探讨管控期间AQI、水溶性无机离子与气象因素之间的关系.结果表明,管控期间空气质量较往年同时段好,优良率达到98.7%,首要污染物主要为PM2.5和O3-8 h. NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺为管控以及历年相同期间水溶性无机离子的重要组分,管控期间NO₃     

稀土多金属氧酸盐的合成及谱学研究 (Ⅰ)Na17[Ln(ZnW11O39)2]·xH2O体系

报道了双（11-钨锌酸根）合稀土(Ⅲ)酸钠（稀土=La, Pr, Nd, Tb, Er）的合成及红外、拉曼和漫反射紫外可见等谱学方法的研究工作。振动光谱研究表明,11-钨锌酸根配体为不饱和 α-Keggin 结构;电荷及电荷分布是影响 W-Od 振动的主要因素;配合物中负电荷被比较均匀地分布于整个负离子。与ZnW₁₂O₄₀^6-相比,稀土配合物中W-Ob-W键角减小,W-Oc-W键角增大,ZnW₁₁O₃₉^10-配体发生变形。电子光谱研究表明标题配合物中不存在对称中心,其中稀土离子的配位数为8,这与稀土离子的四方反棱柱型配位几何是一致的。     

典型草原退化梯度上土壤水溶性盐分的变化特征

土壤水溶性盐类的定量化分析,是研究土壤盐分动态变化、确定土壤盐渍化程度以及进行盐渍土改良应用的关键环节之一。以内蒙古呼伦贝尔市新巴尔虎右旗境内典型克氏针茅草原为研究对象,选取轻、中、重三个不同放牧梯度,研究土壤中水溶性离子的变化特征。结果表明:放牧强度对Cl^-、Mg²⁺没有显著性影响,对土壤SO^2-₄、Ca²⁺、K⁺和Na⁺具有极显著的影响;随着放牧强度的增强,SO^2-₄、K⁺和Ca²⁺逐渐降低,Cl^-和Na⁺均呈先增加后降低的趋势,Mg²⁺随放牧强度的增加明显下降;在土壤盐分离子的相关性分析中,SO^2-₄与Ca²⁺、SO^2-₄与K⁺、Ca²⁺与K⁺均表现为极显著的正相关关系(P＜0.01),Cl^-与Ca²⁺、SO^2-₄、K⁺均表现为显著负相关关系(P＜0.05)。     

望都夏季大气细粒子中水溶性无机盐及相关气态前体物的观测研究

采用气态污染物与气溶胶在线测量装置(GAC), 于2014年夏季对保定市望都县大气PM_2.5中水溶性无机盐及其相关气态污染物进行为期30余天的在线测量。结果表明: 观测期间站点为富氨环境,PM_2.5平均质量浓度为68.2 μg/m³, GAC测得的SO₄^2-, NO₃^-, Cl^-, NH₄⁺ 和K⁺分别是12.6, 8.5, 1.4, 11.7 和0.7 μg/m³, 占PM_2.5总组分的51%。上述观测参数均呈现明显的日变化:SO₂, SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺ 和Cl^-均在早晨出现峰值, HCl 和HNO₃的峰值出现在下午, 而NH₃主要呈现昼夜变化。硫氧化速率(SOR)和氮氧化速率(NOR)的分析结果表明站点大气存在较强烈的二次转化过程, SOR和NOR的平均值分别为0.43 和0.22。SOR与NOR的变化特征显示, 气相氧化和液相反应均对颗粒物无机盐二次转化速率有显著贡献。     

硫酸钡结垢动力学瞬态模型研究

注水是维持地层压力及提高原油采收率的最主要开发方式。当注入水与地层水混合后,由于注入水中的SO₄^2-与地层水中的Ba²⁺的化学不相容性,将产生BaSO₄垢,堵塞储层的孔隙与喉道,造成严重的储层损害。为了定量预测硫酸钡结垢量,首先,在Bedrikovetsky经典动力学模型的基础上,详细推导了含扩散项的硫酸钡结垢动力学瞬态模型,对模型有限差分并利用第四和第五阶Runge-Kutta方程求出数值解,避免了国内外已有的模型求解过程中做出岩芯入口端Ba²⁺浓度与SO₄^2-浓度比远小于1的假设,提高了模型的适用性。然后,通过岩芯瞬态驱替实验测定岩芯出口端Ba²⁺的浓度,利用浓度数据反演出模型中的两个重要系数——扩散系数和反应速率常数。最后,研究了低SO₄^2-浓度的注入水驱替不同PV时岩芯中硫酸钡结垢量的分布。结果表明：随着驱替体积增加,岩芯内的硫酸钡结垢量增大;沿岩芯长度方向上的结垢量呈先增大后减小趋势;岩芯内最大结垢量的位置向岩芯中部偏移。     

白云石对菱镁矿浮选行为的影响

以油酸钠(NaOL)为捕收剂,六偏磷酸钠为抑制剂研究菱镁矿和白云石浮选行为,并依据动电位、吸附试验和扫描电镜测试结果,探讨了菱镁矿与白云石人工混合矿体系中Ca~(2+)对菱镁矿浮选的影响机理.浮选试验结果表明,六偏磷酸钠对菱镁矿和白云石单矿物有良好的选择抑制作用;但对二者的人工混合矿进行浮选时,两种矿物均受到六偏磷酸钠的抑制,无法实现分离.吸附试验和扫描电镜测试结果表明,在浮选过程中白云石溶解出的Ca~(2+)吸附在菱镁矿表面.动电位测试表明,由于Ca~(2+)的吸附导致菱镁矿与白云石的表面性质趋同,严重影响这两种矿物的浮选分离.