锌和镍在粉煤灰-粘土介质中扩散系数的测定

介绍了利用一种自制的特殊装置，测定污染物离子在掺人粉煤灰的饱和粘土介质中迁移的扩散系数D和分配系数Kd的方法．通过一系列污染物在粉煤灰-粘土介质中的纯扩散迁移试验，运用一个简单的理论模型，通过拉普拉斯（Laplace）变换方法，对一个单独的试验，可同时推断出扩散系数和分配系数．镍和锌的扩散试验结果表明：粉煤灰对金属离子的阻滞作用是明显的，使离子的扩散系数大大降低，锌离子在掺人10％～20％粉煤灰的粘土介质中的有效扩散系数降幅达20～40倍；但粉煤灰的掺人量不一定越大越好，对镍和锌离子的扩散而言，粉煤灰的掺人量为10％-15％即可．并且，从源浓度求得的扩散系数D和有效扩散系数D^＊值比从土屏障中浓度剖面得出的要大．     

离子扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色中的作用

根据实际测定扩散蓝宝石样品中的扩散层厚度和热处理工艺条件 ,计算了Fe2 ,Ti4 致色离子在蓝宝石中的扩散系数 ,分析了Fe2 ,Ti4 离子扩散系数DFe和DTi的影响因素 ,论述了致色离子的扩散系数在蓝宝石扩散热处理改色过程中的重要作用 .测试和计算结果表明蓝宝石中Ti4 离子的扩散系数明显大于Fe2 离子 ,二者分别为6 .5 7× 10 -9cm2 ·s-1和 1.6 2× 10 -9cm2 ·s-1.     

填埋场中水泥土屏障对金属离子的隔离效果研究

填埋法是处理城市固体垃圾最经济和有效的方法之一,当采用水泥土墙作为垃圾填埋场的防渗帷幕时,在设计中并未将污染物以扩散形式的迁移考虑进去.通过大型模型实验分析屏障厚度和水泥掺量对重金属离子的隔离效果的影响,应用数值模拟方法对锌离子在水泥土中的扩散系数进行求解.实验结果表明,随着水泥掺量和屏障厚度的增加,水泥土屏障对金属离子的隔离效果会大幅提升.同时,增加水泥掺量取得的隔离效果要优于增加屏障厚度.试验结果还表明金属锌离子在土中的扩散系数远远大于在水泥土的扩散系数.     

春节期间燃放烟花爆竹对白银市区PM_(2.5)及水溶性离子的影响研究

为了解春节期间烟花爆竹燃放对白银市空气质量及PM_(2.5)中水溶性离子的影响,在白银市区环境空气自动连续监测站进行样品采集,用离子色谱(IC)法对PM_(2.5)中四种水溶性阴离子(F~-、Cl~-、NO~(3-)、SO_4~(2-))和五种水溶性阳离子(Na~(2+)、NH4+、K+、Mg~(2+)、Ca~(2+))进行了分析和研究。结果表明,白银市区春节期间由于燃放烟花爆竹, PM_(2.5)质量浓度日均值比非燃放期间上升了27.3%,PM_(2.5)中部分水溶性离子浓度也迅速上升。在所测9种水溶性离子中上升幅度最大的为Cl-,比非燃放期的平均浓度上升了435%;二次离子中浓度增加最显著的为NO3-,比非燃放期的平均浓度增加了57.7%。PM_(2.5)质量浓度和水溶性离子浓度受气象污染物扩散条件影响显著,不利于扩散的市区中心老城区和冬季明显高于新城区和其他季节。     

水泥固化淤泥中重金属扩散的试验研究

对不同重金属和水泥添加量的淤泥进行了固化处理,主要通过一维动态浸出试验获得固化淤泥中重金属的扩散系数,由压汞试验分析固化淤泥的微观孔隙结构,并从微观分析重金属扩散特性.试验结果表明,通过氯离子的扩散试验求得的固化淤泥的表观弯曲因子,随着水泥掺量的增加而降低.随着水泥掺量的增加,固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm.当干土中铅离子的初始质量分数为2%、4%时,固化淤泥中铅离子表观扩散系数变化范围为10~(-16)~10~(-14)m~2/s数量级,其随着水泥掺量的增加而降低,随铅离子初始浓度的增大而增大.增加水泥掺量后,含铅固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm,表明水化产物对铅离子的物理包裹吸附作用不容忽视.当干土中铅的初始质量分数为2%时,含铅、氯离子的固化淤泥孔隙结构相似,而铅离子表观扩散系数比氯离子小4~6个数量级,表明水泥对铅离子的化学稳定作用也至关重要,固化淤泥对铅离子的阻滞系数随水泥掺量的增加而增大.固化淤泥中铜离子的表观扩散系数比铅离子小4~6个数量级,而含铜固化淤泥孔隙直径以0.1~1μm为主,增加水泥掺量不能有效降低其孔径大小.因此,铜与水泥熟料反应形成沉淀,降低铜离子的扩散能力,同时也抑制了水化产物的生成.     

{[PMo12O40][Ce(DMF)7]2}·{PMo12O40}的合成及晶体结构

以α-H3PMo12 O40·24H2 O,CeCl3·7H2 O和DMF(N,N-二甲基甲酰胺)为原料,在乙腈和水的混合溶剂中合成了具有Keggin结构的标题化合物{[PM012040][Ce(DMF)7]2)·{PMo12 O 40}.以单晶X-射线衍射分析、IR光谱和TG分析对其进行了表征.该化合物属于单斜晶系,P2(1)/c空间群.晶体结构中包含2个[Ce(DMF)7]3+配阳离子和2个[PMo12 O40]3-阴离子,其中1个多酸阴离子独立存在,而另1个多酸阴离子同时与2个[Ce(DMF)7]3+配阳离子配位.在配阳离子中,Ce3+与7个DMF分子中的7个氧和1个多酸阴离子的1个端基氧配位.IR光谱和X-射线单晶结构分析显示在固态条件下配阳离子与杂多阴离子之间存在较强的相互作用.热分析表明,由于Ce3+阳离子的影响,标题化合物中[PMo12 O40]3-阴离子的稳定性明显提高.     

氨基酸离子液体的理论研究:结构、分子间相互作用及碱性

利用密度泛函理论,对6种氨基酸阴离子和不同链长咪唑阳离子形成的离子液体的结构、阴阳离子间相互作用以及碱性进行理论研究。优化得到5种稳定构型,并且阴阳离子间存在2种氢键。利用分子中的原子理论(AIM)、非共价键相互作用理论(NCI)及自然键轨道理论(NBO)进行分析,结果显示阴离子羰基中的O与H(C2)能形成更强的氢键且具有一定的共价性质。利用最负表面静电势(V_(s.ming))和平均局部离域化能(I_(s.ming)),在微观水平上对氨基酸离子液体的碱性进行分析,发现当引入氨基或羟基到阴离子中时,离子液体的碱性变强。     

表面活性剂对多壁碳纳米管吸附磺胺二甲嘧啶的影响

碳纳米材料在吸附有机污染物方面有很好的应用前景,表面活性剂和抗生素是近年来倍受关注的两类新兴有机污染物.以多壁碳纳米管(MWNTs)为吸附剂,磺胺类抗生素磺胺二甲嘧啶(SM2)为模型化合物,采用批量平衡法研究了表面活性剂共存时对SM2在MWNTs上吸附行为的影响.实验表明:准二级动力学方程能很好地描述SM2在MWNTs上的吸附动力学过程;在吸附等温线实验中,阳离子表面活性剂CTAB在低浓度时抑制SM2在MWNTs上的吸附,高浓度时显著促进SM2的吸附,而阴离子表面活性剂SDBS及非离子表面活性剂Tween-60均对SM2在MWNTs上的吸附起到抑制作用;在离子强度对CTAB和SM2竞争吸附的影响实验中发现,离子强度越高,CTAB对SM2在MWNTs上吸附的促进作用越强.     

咪唑类离子液体中二茂铁的电化学行为

用自制的铂超微电极研究了二茂铁(Fc)在咪唑类离子液体中的电化学行为,计算了Fc在离子液体中的扩散系数和粘度系数.结果表明,二茂铁在这些离子液体中均呈现较好的可逆性,测得的扩散系数比用常规电极测得的大,说明超微电极比常规电极有更大的扩散传质速率.     

室温离子液体及其在绿色化学中的应用

~~烷基取代咪唑阳离子 (图 1 )研究最多 ,表 1总结了近年来开发研究的此类阳离子的种类及结构 .可以组成室温离子液体的阴离子 ,目前的研究除 Al Cl4-,NO2 -和干燥时易爆的 NO3 -,Cl O4-外 ,含氟阴离子为多 ,主要有 :BF4-,PF6-,As F6-,Sb F6-,F ( HF ) n-,CF3 SO3 -,CF3 CF2 CF2 CF2 SO3 -,( CF3 SO2 ) 2 N-,( CF3 SO2 ) 3 C-,CF3 COO-,CF3 CF2 CF2 COO-等 .图 1　烷基取代咪唑阳离子　　由各种阳离子和各种阴离子组合 ,可以得到一系列特性各异的室温离子液体 ,目前已报道的多为由表 1所示的烷基咪唑阳离子和含氟阴…     

垃圾填埋场中水泥土屏障对Cu2+的阻滞性能

通过室内模型试验,研究了不同水泥掺量的水泥土防渗屏障和上海老港填埋场的膨润土砂水泥(塑性混凝土)防渗屏障对Cu~(2+)的阻滞效果,并应用数值模拟的方法对Cu~(2+)在防渗屏障中的有效扩散系数进行求解.研究结果表明,随着水泥掺量和屏障厚度的增加,水泥土屏障对金属离子的阻滞效果会逐步提升;Cu~(2+)在水泥土中的有效扩散系数(1×10~(-7)~2.5×10~(-7) cm~2·s~(-1))是在土中的有效扩散系数(9.53×10~(-6)~1.14×10~(-5) cm~2·s~(-1))的1/35~1/100;上海老港填埋场中的塑性混凝土防渗屏障对Cu~(2+)有较好的阻滞效果.     

粘土衬垫系统污染物迁移规律研究

对通过土工合成粘土衬垫(GCL)和压实粘土衬垫(CCL)的污染物质量浓度分布、平流量、扩散量及积聚等进行了计算分析并讨论了污染物通过GCL和CCL迁移的各种情况．计算分析结果表明：GCL底部质量浓度比的增长速度比CCL的快得多;通过GCL和CCL的扩散量随时间减小,平流量随时间增加。但二者随时间的变化不同步;前lla,污染物通过GCL的迁移量大于通过CCL的迁移量。lla以后,通过CCL的迁移量大于通过GCL的迁移量,这种趋势贯穿于废弃物处理系统的整个有效运行期间．     

徐深火山岩气藏中天然气的扩散能力及其影响因素实验研究

为研究徐深火山岩气藏中天然气的扩散能力及其影响因素,对不同火山岩岩心扩散系数进行测定.从测试结果可知:天然气在火山岩气藏中的扩散主要受扩散介质、含水饱和度、温度及孔隙度影响.5种不同类型的火山岩中天然气的扩散系数由大到小依次为:流纹岩、凝灰岩、晶屑凝灰岩、火山角砾岩、熔结角砾岩;火山岩中天然气的扩散系数随着含水饱和度的增加急剧下降,干岩样中天然气的扩散系数是完全饱和岩样的600多倍;在超过100℃的火山岩储层中扩散系数与温度的关系不大,在徐深火山岩气藏条件下测得的扩散系数为10-5 cm2/s数量级;扩散系数与岩石的孔隙度存在正相关关系;在常温下甲烷气体在火山岩和泥岩中的扩散能力相差不大,都在10-7 cm2/s数量级.     

油井水泥腐蚀的能谱分析研究

将水泥石在含有不同离子成份的腐蚀液中浸泡,用能谱仪测定了腐蚀后水泥石中各元素的含量。发现,氯离子、硫酸根离子能渗入到水泥石内部深处;在水泥浆中加入硅灰,这种作用明显减弱;在上述两种水泥石内部,镁离子的含量均无明显变化。指出,硫酸根离子在水泥石内的扩散不完全是物理扩散,也有化学扩散;要防止硫酸根离子的侵蚀,改变水泥水化产物的组成是关键;要防止镁离子的侵蚀,水泥石不应有缺陷。     

VOCs在土壤孔隙中扩散模型的适用性

为研究污染物在土壤多孔介质中迁移性质，建立了一种可快速测定非保守性污染物在土壤孔隙中有效扩散系数的新方法，采用了土柱扩散实验研究挥发性有机物(VOCs)在土壤中的有效扩散系数．根据多孔介质为干燥和含水体系将挥发性有机物分为保守性和非保守性两种类型的扩散组分，建立了不同的迁移模型方程进行过程描述，并提出了迁移方程的一维解析解，对三氯乙烯和苯在砂土体系的研究表明，利用土柱扩散实验测定挥发性有机物的有效扩散系数的方法可靠，同时表明采用经验扩散模型描述非保守性组分的扩散时应考虑适用范围，孔隙中气相体积含率低时，Millington模型和Collin模型适用性较好，且Collin模型更优一些，当气相体积含率很高时，则应考虑应用Marshall模型和Penmen模型。     

模型溶液的分子动力学模拟及扩散系数计算

通过对模型溶液的分子动力学模拟，确定了这些溶液的径向分布函数，自扩散系数Ｄ１、Ｄ２和互扩散系数Ｄ１２。结果表明，用Ｅｉｎｓｔｅｉｎ法和Ｇｒｅｅｎ－Ｋｕｂｏ法得到的扩散系数在数值上是一致的；溶液互扩散系数Ｄ１２与自扩散系数Ｄ１和Ｄ２满足关系式Ｄ１２＝ｘ１Ｄ１＋ｘ２Ｄ２。     

特殊环境条件下复合重金属污染固化土中离子迁移特性分析

运用有限元软件建立二维轴对称分析模型,研究了重金属离子(Cu2+,Cd2+)在土壤中的迁移扩散规律,对比了单一重金属离子(Cu2+)和复合重金属(Cu-Cd)的迁移特性,分析了固化前后重金属的扩散规律,并考虑了温度和干湿作用的影响。结果表明:复合重金属在渗透过程中的迁移半径大于单一重金属离子的迁移半径;固化后的污染土对于重金属离子的扩散速率有着良好的控制作用,固化作用对单一重金属离子扩散的影响更为明显。环境温度对于重金属离子的扩散速率和范围呈现出正相关的影响;干湿循环作用下重金属离子的扩散范围明显增大。     

建筑空间温度分布特性对交叉扩散水平的影响分析

基于不可逆热力学,分析了建筑室内热量、水蒸气组分和污染气体组分之间交叉扩散耦合特征,并给出了三者之间的交叉扩散传递关系以及温度分布对交叉扩散水平的影响关系,同时针对室内不同湿度和污染气体浓度水平,对温度分布影响下的交叉扩散特征与水平进行了具体讨论.结果表明,当温度梯度和热附加扩散系数正负相同时,交叉扩散作用所形成的水蒸气组分梯度和污染气体组分梯度小于零,反之则大于零;同时,在相同温度梯度和热附加扩散作用下,室内初始湿度和初始污染气体浓度水平越高,所形成的2种组分梯度的绝对值越大,并且初始湿度和初始污染气体浓度水平的影响都具有显著性.     

页岩储层离子扩散特征及影响因素分析

页岩储层压裂返排液中矿化度有明显升高,这与页岩储层离子扩散能力有关。目前,对于尚没有定量表征页岩储层离子扩散能力的方法。本文提出了一种评价页岩离子扩散能力的方法,并分析其影响因素。结果显示页岩储层中黏土矿物含量越高,离子扩散速度越快,持续时间越长。尤其是蒙脱石,其孔隙结构遇水发生反应,盐离子迅速扩散,会引起储层中压裂液矿化度的升高;盐溶液和表面活性剂也会对页岩储层的离子扩散能力有明显影响,但影响方式有诸多不同,Na⁺ 和K⁺通过压缩黏土扩散双电层厚度来降低页岩在溶液中的离子扩散能力,此外,K⁺还能进入页岩硅氧四面体中,阻止盐离子扩散;活性剂会引起溶液分子间作用力的改变,降低页岩在溶液中的离子扩散能力。通过页岩储层离子扩散实验对认识页岩储层裂缝发育程度和页岩储层性质具有重要的工程意义。     

分形结构及尺度对粒子扩散行为的影响

土壤污染对人体健康和生态环境会产生极大危害.探明污染物扩散机理,准确预测污染物在土壤中的输运过程是高效控制和修复的前提.已有研究表明,土壤结构及尺度差异对污染物输运行为具有明显影响.为定量分析上述差异对预测结果的影响,在建立单块Sierpinski分形地毯模型的基础上,构建了四块拼接Sierpinski分形地毯模型模拟土壤结构,分别探究了分形结构和空间尺度对粒子扩散行为的影响,重点讨论了分形结构的边界效应问题.通过粒子在两种分形结构中的随机行走过程分析,得到了不同分形结构中粒子的空间位移、密度分布及粒子运动的统计均方位移与时间的关系.数值模拟结果表明,在尺度较小的单块分形结构中,当粒子的扩散过程未受到边界效应影响时,其扩散行为呈现次扩散现象;当粒子的扩散过程受到边界效应影响时,粒子的扩散行为在短时间内发生明显变化,由次扩散过渡为正常扩散.而在尺度较大的拼接分形结构中,边界效应对粒子的扩散过程没有明显影响,扩散行为在相当长的时间内保持稳定,呈次扩散现象.