六角孔网格絮凝工艺中絮体的形态学研究

结合分形理论对絮体的生长过程进行研究,确定当原水浊度为100 NTU,絮凝时间为12 min,絮凝剂投加量为18 mg.L-1时,经六角孔网格絮凝设备处理后出水水质良好。絮体在絮凝的前期、中期和末期有着良好的形态特征,其分形维数分别为2.080 2、2.208 7和2.135 6,说明了在絮凝过程的前期、中期和末期,絮体密实,空隙率小,密度随之变大,不易被水流的剪切力剪碎,沉降性能好。絮体分形维数随着投药量的增加而增大。投药量达到一定程度后,絮体分形维数开始减小,所以存在一个较为经济的投加量。     

基于絮凝体分形控制的絮凝动力学指标研究

针对目前絮凝工艺的动力学控制指标和絮凝体形态学研究的不足,基于分形理论,应用分形维数描述絮凝体的形成和成长,进行了絮凝动力学指标的研究.利用数学分析方法,推求絮凝体的密度和强度的表达式,得出絮凝体的密度和强度是分形维数的函数,同时絮凝体的强度与水体的能耗成反比.通过量纲分析方法,得出絮凝体分形维数是能耗GT与剪切强度Fr的函数,进而确立絮凝动力学控制指标为G、GT和Fr,以期为工艺设计和运行提供了科学依据,为实际工程应用提供了合理的指导.通过形态学和动力学两方面的研究表明,高效的絮凝过程需要控制一定的G、GT和Fr的递减梯度,并保证絮凝体达到一定的分形维数Df.     

高岭土颗粒在聚丙烯酰胺作用下的动态絮凝过程

在不同絮凝剂质量浓度和絮凝环境温度条件下,运用马尔文激光粒度仪和聚集光束反射测量仪研究有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(CPAM)对高岭土悬浮液颗粒的动态絮凝过程。结合显微摄像仪和浊度仪,同时运用图像处理技术并基于分形理论考察了絮凝过程中絮体分形维数随外部条件改变所发生的变化。实验结果表明:随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的升高,絮凝体系中的絮体平均弦长和平均粒径都逐渐增加;当平均粒径达到极大值后,继续增加絮凝剂质量浓度或升高环境温度,体系浊度降低,絮体分形维数增大,在絮凝剂质量浓度为6mg/L和环境温度为60℃时絮凝效果较好;而后随着絮凝剂质量浓度的增加和环境温度的上升,体系浊度略微升高,絮体分形维数略微减小。体系浊度和絮体分形维数呈现出良好的相关性。     

新型聚硅硫酸铁铝处理废水的絮体分形研究

应用分形理论研究分析PFASSi及与PAM复合处理废水时生成的絮体的形成、生长和不规则程度,生成的絮体分形维数为1.53～1.65或1.55～1.73;解释了混凝过程的吸附架桥、沉淀网捕作用机理和气浮过程的凝聚、絮粒与气泡粘附及上浮作用机理.     

南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂分形研究

探讨南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂的力学行为,采用分形几何方法,对南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂断口进行了分形分析,在开发后的Instron1340系列电液伺服材料试验机上,对不同切口深度的SECRBB试件进行了准动态断裂试验,测出各断口分形维教Df的估计,得到了该试件准动态断裂的宏观力学量临界荷载Pmax,动应力强度因子KI(t)、试件的几何因子y和断口分形维数Df呈一定的线性关系;还找出了SECRBB试件吸收的能量Es与断口分形维数Df的关系式,即Es=88.044-66.444Df.这将有可能通过对试件断口分形分析,推测其宏观动态断裂韧度Kid等断裂性质及成因,这对于岩石断裂研究和工程应用,如地震预报都具有一定的理论指导意义.     

异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果研究

为了优化折板絮凝器结构以及提升折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果,在普通异波折板絮凝器的基础上设计了一种异波扰流折板絮凝器。利用FLUENT对异波扰流折板絮凝器的内部流场进行模拟,分析异波扰流折板絮凝器流场内的涡旋分布,并以壳聚糖为絮凝剂,采用异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液进行絮凝处理,以澄清层高度、沉降速度、吸光度以及絮体分形维数为指标,考察异波扰流折板絮凝器在不同进口流速下对薄荷水提液的絮凝效果。结果表明：异波扰流折板絮凝器产生的涡旋主要分布在扰流圆柱后方以及折板两侧,当进口流速为0.041 m.s^-1时,异波扰流折板絮凝器对薄荷水提液的絮凝效果最好,絮体密实度最高。     

高铁基硅混凝剂形成铅絮体的分形维数分析

利用高铁基硅混凝剂及聚磷硫酸铁(PPFS)对含铅工业废水进行处理,考察含铅工业废水处理过程中分形维数对铅絮体的影响以及与铅离子去除率的关系。结果表明:对于模拟的含铅工业废水,高铁基硅混凝剂的最佳投药量(体积分数)为3.5×10-3,最佳的pH值为9.5,在此最佳条件下,铅絮体的分形维数最大,铅絮体最为密实,铅离子的去除率也最高,分形维数与铅离子去除率之间有良好的相关性;对于实际含铅工业废水,高铁基硅混凝剂的最佳投量为8×10-3,除率为92.5%,效果要好于PPFS;两种混凝剂的分形维数与铅离子去除率之间同样有良好相关性。     

南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂分形研究

探讨南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂的力学行为,采用分形几何方法,对南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂断口进行了分形分析,在开发后的Instron1340系列电液伺服材料试验机上,对不同切口深度的SECRBB试件进行了准动态断裂试验,测出各断口分形维数Df的估计,得到了该试件准动态断裂的宏观力学量临界荷载Pmax,动应力强度因子KI（t)、试件的几何因子Y和断口分形维数Df呈一定的线性关系;还找出了SE-CRBB试件吸收的能量Es与断口分形维数Df的关系式,即Es=88.044-66.444Df。这将有可能通过对试件断口分形分析,推测其宏观动态断裂韧度Kid等断裂性质及成因,这对于岩石断裂研究和工程应用,如地震预报都具有一定的理论指导意义。     

表面活性剂与纳米SiO2作用下聚合铝的絮凝特性

在6NTU高岭土原水中,溶入低浓度溶解性有机物-阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS),投加聚合铝PAC与新型水处理剂-纳米SiO2稳定分散液进行动态混凝实验与静止沉降实验.借助图像分析技术与分形理论,对SDS与纳米SiO2作用下PAC的絮凝特性与絮体分形结构的形态学特征进行研究.结果表明:存在SDS时,高岭土颗粒表面ζ电位增加.SDS在颗粒表面的吸附等温曲线符合Langmiur方程;PAC对无机颗粒的去除效果明显,但对SDS的表观去除率较低.SDS阻碍絮凝初絮体的形成.纳米SiO2使颗粒表面ζ电位增加,对无机颗粒处理效果较差,但对去除有机物有利.絮凝机理主要是吸附架桥;助凝剂纳米SiO2能促进PAC对无机颗粒与SDS絮凝,处理效果显著.悬浊液中絮体粒径大,有效质量密度增加,沉速加快,分维值下降.     

基于双重絮凝的超细尾砂浓密脱水性能及絮凝机制

为探索新型絮凝工艺,解决超细尾砂浓密效果不佳的工程难题,引入双重絮凝技术。首先,开展单一絮凝工艺的絮凝沉降实验,分析絮凝剂种类对超细尾砂浓密脱水效果的影响;其次,将不同絮凝剂进行组合,进行双重絮凝实验,研究双重絮凝工艺的影响因素及作用规律,对比2种工艺的絮凝浓密效果;最后,利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)和显微镜研究尾砂絮体的粒度与结构变化,探索双重絮凝机制。研究结果表明：在处理铅锌矿的超细尾砂时,双重絮凝工艺能够综合2种聚合物的优点,在絮凝过程的不同阶段运用不同的絮凝机制,显著降低上清液浊度(<30×10^-6),并获得较快的尾砂沉降速度(>70 mm/min)和较高的底流质量分数(>65%);双重絮凝的影响因素有絮凝剂种类和絮凝剂添加顺序,“阴离子+阳离子”组合的絮凝浓密效果最优;双重絮凝过程分为初次絮体形成、絮体剪切破坏和二次絮体形成3个阶段,初次阴离子絮凝剂的吸附架桥机制有利于捕捉微细颗粒(<100μm)形成初次絮体,初次絮体剪切破碎后释放部分结合位点,二次阳离子絮凝剂的电中和机制则使破碎絮团增长为可再生的大体积絮团(>1 0...     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

改性蛭石无机矿物絮凝剂的性能研究

以无机矿物材料蛭石为原料,通过酸改性制备蛭石絮凝剂,用此絮凝剂处理模拟废水、校园湖水以及食品厂生化废水,并与聚合氯化铝(PAC)絮凝剂的絮凝效果进行对比.由实验结果可知:酸改性的蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂具有几乎相同的絮凝效果,浊度去除率可达98%,以上,而在絮体的沉降性能上远优于PAC;蛭石絮凝剂中的可溶性盐和颗粒物因其电中和及范德华引力的协同效应,显示出较好的沉降性能和压缩性能,絮体达到沉降平衡后,其体积只有PAC的1/3;蛭石絮凝剂与PAC絮凝剂复配,可有效地减少絮体体积,提高絮体沉降性能.     

基于光学法的纤维增强RPC力学性能及微观结构分形特征研究

为探究纤维增强活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的宏观力学性能与微观孔隙结构特征之间的关系,测试了不同水胶比、不同河砂替代率的RPC抗压、抗折强度,并基于光学法测定了其微观孔结构参数;建立了基于气泡分布的分形模型并计算出了RPC的气泡分布分形维数;最后通过试验数据拟合,分析了气泡分形维数与孔结构参数及RPC力学性能之间的关系.结果表明:RPC基体的气泡分布具有明显的分形特征,气泡分布分形维数在2.1～2.3之间;分形维数越大,基体孔隙结构的空间分布形态越复杂;RPC基体的含气量不具备分形理论的特征,而气泡平均弦长、气泡比表面积与气泡分布分形维数呈现明显的指数相关性;RPC抗压强度、抗折强度随分形维数增大,呈明显指数增大关系.     

不同形态藻类的混凝效果及絮体特性

采用氯化铁和硫酸铝作为混凝剂，分别研究了不同形态结构的铜绿微囊藻、针杆藻和水华鱼腥藻的混凝效果及絮体特性。结果表明：在铁盐、铝盐混凝剂不同投加量下，铁盐对3种藻的混凝去除效果优于铝盐；3种藻在铁盐和铝盐各自达到最佳混凝效果时的混凝剂投加量：铁盐>铝盐。铜绿微囊藻的整体混凝效果最差，针杆藻的最好。相比于铝盐，3种藻在采用铁盐混凝时形成絮体的分形维数值更大；针杆藻絮体的整体分形维数最大（最大值：1.72），铜绿微囊藻的最小（最大值：1.17），表明藻种形态对混凝絮体结构的影响。3种藻在采用铁盐混凝时的絮体粒径（d50）均大于铝盐絮体，絮体强度和恢复因子小于铝盐絮体的对应值。当采用铁盐混凝剂时，铜绿微囊藻絮体d50的最大值（632μm）小于针杆藻（765μm）和水华鱼腥藻（777μm）；针杆藻絮体的恢复因子最大（26.54%），水华鱼腥藻的恢复因子最小（11.04%）。3种藻絮体到达等电点的铁盐投加量大于铝盐投加量，藻絮体Zeta电位可用于分析藻类混凝时最佳去除率对应的投加量。铜绿微囊藻以电性中和混凝机制为主，吸附架桥和网捕卷扫机制则可能对水华鱼腥藻和针杆藻的絮凝作用更重要。     

聚硅铁短时混凝过滤应急工艺及效果

为保证污染的快速有效处理，基于聚硅铁(PSF)的优异混凝效果及其絮体的快速沉淀性能，以模拟生活污水为试验水样，对短时混凝沉淀工艺(短时工艺)的絮凝和沉淀时间等参数的选择及其对过滤的影响进行研究，对比研究聚硅铁和聚合氯化铝(PAC)在混凝过滤的短时和常规工艺下的去除效果，并利用扫描电镜对其絮体进行分析，最后观察短时工艺对于实际生活污水的处理效果。结果表明，在混凝沉淀试验中，絮凝2 min、沉淀3 min时的PSF短时工艺就能达到与常规工艺较为接近的污染物去除水平。投加量为0.162 mmol/L时，浊度和COD_Cr平均去除差异率分别为0.59%和11.5%。在过滤试验中，短时PSF工艺的滤后水水质稳定，平均COD_Cr去除率达到85.53%,比PAC短时工艺高了7.16%。扫描电镜图片表明短时PSF工艺的絮体比PAC絮体结构紧凑，颗粒粒径大，具有更好的絮凝沉淀效果。在处理实际生活污水的试验中，投加量达到0.162 mmol/L时，PSF短时工艺对于浊度和COD_Cr的去除效果比PAC短时工艺分别高了27.88%和11.11%。     

基于分形理论的雷电冲击土体等离子体通道发展研究

等离子体通道对岩土体破坏过程具有内动力作用，针对雷电冲击岩土体后的等离子体通道发展进行研究，从电击穿的角度构建岩土体击穿通道的随机概率模型，采用拉普拉斯方程计算电场，引入分形理论计算发展概率，得到等离子体通道路径模拟图。采用盒维数法计算分形维数来反映等离子体通道发展情况，分析了土体电阻率、雷电流幅值及内部电压降对分形维数的影响规律。结果表明：随着土体电阻率增大，分形维数逐渐减小；随着雷电流幅值增大，分形维数逐渐增大；随着土体内部电压降增大，分形维数逐渐增大，且在土体电阻率越小时，分形维数变化越显著。研究证明，运用二维图像方式直观表现出岩土体内等离子体通道发展，并利用分形几何定量描述岩土体内等离子体通道的发展规律，有助于预测岩土体破坏过程的发展，便于进一步研究岩土体电击穿的物理本质。     

无机高分子絮凝剂对餐饮污水的处理研究

采用不同无机高分子絮凝剂对餐饮污水进行处理,发现聚硅硫酸铝（PASS）的絮凝效果较佳.通过试验确定其最佳操作条件,并通过PASS和废水ζ电位的测定及PASS的形貌及处理废水后形成的絮体形态,从电中和以及吸附桥联角度初步探讨絮凝机理.     

石墨基PbO2阳极的电化学性能

用热分解和电沉积法制备了C/PbO2、C/SnO2 SbOx/PbO2和C/SnO2 SbOx M nO2/PbO2电极.EDS测定了电极的表层成分,考察了该类电极在硫酸溶液中的使用寿命,测定了其极化曲线和动力学参数,并求出其分形维数.同时测定了阳极生成臭氧的浓度.结果表明C/SnO2 SbOx M nO2/PbO2电极在4A.cm-2的高电流密度下寿命可达20 h,其a值相对较小,io较大,分形维数Df=1.804 8.     

多相混输泵内气液两相分布的随机分形模型

为了更为准确地描述多相泵内气液两相的分布规律,基于分形理论建立了一种两相气液分布随机分形模型,得到了其生成过程和程序算法,并分析了随机变量对气液分布模型的影响,研究了分形维数、分形面积及分形级数等参数与气液混相的截面含气率、气泡大小分布范围和气液分布规律之间的关系。结果表明:分形维数和分形面积越大,多相泵内气液混相中含有的大气泡数目越多,截面含气率越大,气泡大小的分布更加均匀;分形级数越大,含有的气泡数目越多。     

分形理论发展及在混凝过程中的应用

分形是组成部分以某种方式与整体相似的形 ,它研究的对象是具有自相似性的无序系统 ,其维数的变化是连续的 .据此总结了分形理论的发展过程 ,特别是在化学领域中的应用进展 ,并介绍了分形理论在混凝技术中的发展趋势 .通过对分形理论在絮体结构研究、混凝机理研究和分形动力学模型研究中的全面综述 ,以期对混凝过程进行深入研究