细菌对铅和铬在多孔介质中迁移行为的影响

选用石英砂和载铁石英砂两种介质模拟环境介质, 以大肠杆菌C3000 为代表细菌, 考察细菌对Pb(Ⅱ) 和Cr(Ⅵ)迁移行为的影响。研究发现, Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在载铁石英砂中迁移的阻滞系数(分别为4.793 和 1.212)分别大于在石英砂中的阻滞系数(1.145 和0.427), 表明Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在载铁石英砂中的迁移能力低于其在石英砂中的迁移。在石英砂中, Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在无细菌时迁移的阻滞系数(分别为1.145 和0.427)与有细菌时迁移的阻滞系数(1.230 和0.369)相近, 表明Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的迁移不受共存细菌的影响。在载铁石英砂中, Pb(Ⅱ)在有细菌时迁移的阻滞系数(6.360)明显大于其在无细菌时的阻滞系数(4.793), 而Cr(Ⅵ)在有细菌时迁移的阻滞系数(1.212)与其在无细菌时的阻滞系数(1.037)相近, 表明细菌的存在会抑制Pb(Ⅱ)的迁移, 而对Cr(Ⅵ)的迁移不产生影响。研究结果可为预测重金属在土壤地下水中的迁移行为提供理论依据。     

饱和多孔介质中Fe3O4纳米颗粒与铜离子的共迁移

采用饱和柱渗流实验,探究了四氧化三铁纳米颗粒(Fe_3O_4 nanoparticles,MNPs对铜离子(Cu~(2+))在饱和多孔介质中迁移持留的影响.结果表明:MNPs对Cu~(2+)的迁移并无太大影响.具体表现为:低浓度的MNPs微弱地促进Cu~(2+)迁移,其质量浓度为50 mg/L和180mg/L时,Cu~(2+)的最大出流率从0.78分别增长到0.82和0.83,这是由于低浓度的MNPs在静电斥力的作用下分散性较好、聚合率较低,聚合后团聚体粒径较小,可以穿过多孔介质而不被拦截沉积,部分Cu~(2+)被吸附在MNPs表面随其一起出流;而高浓度的MNPs一定程度上抑制了Cu~(2+)的迁移,当MNPs的质量浓度增长到500mg/L时,Cu~(2+)的最大出流率则降至0.73,这与其高浓度的高聚合率和聚合后团聚体的大粒径有关.此外,MNPs的存在一定程度上也影响了Cu~(2+)在介质中的空间分布,使得Cu~(2+)的空间垂向分布更为均匀,这与MNPs的失稳集聚性有关.     

绿茶制备纳米铁在饱和多孔介质中的迁移特性及影响因素

绿茶还原制备纳米铁颗粒(nanoscale iron particles produced by green tea, GT-NIPs)由于成本低,对环境二次污染风险较小,在地下水环境修复中具有较好的应用前景。为研究GT-NIPs在饱和多孔介质中的迁移特性及影响因素,通过批试验和一维模拟柱试验,分析GT-NIPs颗粒沉降及迁移情况,并计算其最大迁移距离。结果表明：GT-NIPs在乙醇溶液中具有较好的悬浮稳定性,在2 000 min内,相对吸光度保持在0.95以上;在石英砂介质中,GT-NIPs迁移能力随介质粒径的增大而增强,其在粗砂中的截留量仅为在中砂和细砂中的1/2和1/3;离子强度及二价阳离子对GT-NIPs运移影响较小;黏土矿物促进了GT-NIPs在介质中的沉积,使其截留率增加了1倍;GT-NIPs在天然砂中的迁移能力大幅降低,出流率较在石英砂中降低了36.67%;利用滤床理论模型对GT-NIPs的最大迁移距离进行预测是合理且符合实际的,其在不同介质条件下的最大迁移距离为1～5 m。     

典型阴离子对纳米二氧化钛在载铁石英砂 多孔介质中迁移行为的影响

以纳米二氧化钛为研究对象,考察系列环境相关条件下(不同pH、离子类型与离子强度)纳米二氧化钛在载铁石英砂多孔介质中的迁移规律。结果表明,纳米二氧化钛在NaCl,NaNO_3和Na_2SO_4 3种溶液中的穿透曲线和滞留曲线没有显著差异,但与其他溶液相比,在NaH_2PO_4溶液中的穿透曲线和滞留曲线分别有明显的升高和降低;磷酸根离子会促进纳米二氧化钛在载铁石英砂多孔介质中的迁移行为。机理探究发现,由于PO_4~(3-)会被吸附至纳米二氧化钛和载铁石英砂多孔介质的表面上,增大纳米二氧化钛和多孔介质的表面Zeta电位,导致纳米二氧化钛与介质表面之间静电斥力的增加,从而加大纳米二氧化钛被吸附于多孔介质表面位点的难度,减少沉积;同时,纳米二氧化钛Zeta电位的增加会减少纳米二氧化钛颗粒间的碰撞团聚,导致其水力学粒径变小,从而促进其迁移行为。此外,PO_4~(3-)会与纳米二氧化钛竞争多孔介质表面的吸附位点,导致纳米二氧化钛可沉积位点的减少,增加迁移能力。     

锶在改性介质中迁移的柱实验研究

通过室内土柱实验研究了锶在不同润湿性介质中的迁移规律和特征,并采用CXTFIT 2.1软件对实验结果进行了拟合,通过实验数据计算了延迟因子。结果表明:在疏水介质中,锶的穿透速度较快,利用平衡CDE方程或两区模型来模拟锶在三种润湿性不同的石英砂柱中的迁移均是可行的,但两区模型的模拟效果更好。     

腐殖酸、高岭土和铜在含水层介质中的协同迁移

通过室内模拟柱实验,设计不同污染次序实验,开展高岭土、腐殖酸和Cu在含水层介质的协同迁移研究。研究结果表明:在预先吸附了Cu的砂柱中,高岭土对Cu解吸作用微弱,腐殖酸显著促进了Cu在石英砂柱的解吸;而混合注入腐殖酸和高岭土溶液Cu的解吸程度要低于单独注入腐殖酸,说明在混合溶液中,高岭土占据了腐殖酸的吸附点位;腐殖酸对高岭土的迁移有显著促进作用。     

偶联剂修饰纳米磁性粒子红外光谱及相关分析

以三氯化铁水溶液作前驱体，采用部分还原沉淀法，通过控制一些影响反应的参数，制备纳米磁性粒子(magnetic nanoparticles，MNes)，并分别用Z-6020，Z-6030和Z-6040硅烷偶联剂对其进行表面修饰．利用红外光谱、古埃磁天平、可见光分光光度计等手段，对MNPs的表面包覆官能团、磁化率、稳定性等进行表征．红外光谱分析表明，选用不同的偶联剂修饰MNPs，可以在其表面包覆各种活性的有机基团，除都含有大量-OH之外，用Z-6020修饰的MNPs还含有-NH2和-NH；用Z-6030修饰的，还含有-C-O和-C-C；用Z-6040修饰的，还含有-C-O，-C-O-C和-C-OH．同时，用Z-6020修饰的MNPs磁化率最高，稳定性较差；用Z-6040的，磁化率次之，稳定性最好；用Z-6030的，磁化率最低，稳定性最差．     

某渣场污染物在非饱和岩土介质中的迁移模拟研究

为研究某渣场污染物对周边地下水的污染状况,通过对渣场场地非饱和土壤弥散、渗流特性试验,并运用模拟地下水溶质迁移的软件Comsol Multiphysics建立渣场污染物在非饱和岩土介质中的迁移模拟计算模型.试验结果表明:土壤水扩散率D(θ)和非吸附性溶质C1-1的水动力弥散系数Dsh(θ)与土壤含水率θ成显著幂函数关系;同一吸力水头下,黏粒含量越高,储水能力越强,脱水速度越慢,即黏土②土样其持水性能远远高于熔炼渣①土样.100年内渣场污染物氟和锌的迁移污染对周边地下水污染浓度满足二类水标准;通过对渣场周边地下水试验结果表明:渣场现状下对周边地下水并未形成污染,这也验证了采用Comsol Multiphysics软件对渣场污染物迁移模拟分析的可靠性.     

磁性固相萃取-液相色谱法测定环境水样中多种碱性染料

采用化学共沉淀法制备了Fe3O4磁性纳米材料(Fe3O4MNPs),通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行了结构表征,结果表明,Fe3O4MNPs呈球状,大小均匀,平均直径小于50 nm,具有良好顺磁性.使用十二烷基磺酸钠(SDS)修饰的方法,应用该磁性纳米材料成功吸附富集了环境水中多种碱性工业染料.通过分析p H、SDS质量浓度、Fe3O4MNPs和Fe3O4MNPs/SDS的Zeta电位对吸附能力的影响,推测吸附机理主要基于半胶束/胶束与碱性染料间的静电作用.以此为基础,建立了磁性固相萃取-高效液相色谱测定环境水样中的碱性嫩黄O、碱性橙21、碱性橙22和罗丹明B含量的分析方法,并对SDS加入量、溶液p H值、Fe3O4MNPs质量浓度和解析溶剂进行了优化.在优化的条件下,富集因子超过100倍,4种染料在0.05~0.5 mg/L范围内线性良好,相关系数R均大于0.999 7;加标回收实验测得4种染料的回收率为96.1%~108.7%,相对标准偏差(RSD)为1.08%~2.35%.方法操作简单,结果准确,重现性好,表明该纳米材料经SDS修饰后,在环境水中染料的吸附富集,检测预处理方面有着广泛的应用潜力.     

羧甲基纤维素与聚乳酸之间相互作用的光谱法研究

应用共振光散射光谱(RLS)、荧光光谱,并结合红外光谱,探讨了羧甲基纤维素(CMC)与聚乳酸(PLA)在溶液中的相互作用机理。结果表明CMC和PLA可以通过相互作用的氢键而形成稳定的分子间复合物(IPCs)。基于RLS技术详细讨论了CMC与PLA的质量比对其相互作用的影响。特别地,通过分析体系RLS信号强度的变化趋势,直观考察了CMC与PLC在溶液中相互作用过程。同时,基于RLS数据,利用自建模型计算了CMC与PLA之间的平均结合位点数。     

消失模铸造水基涂料的研制

涂料是消失模铸造最关键的辅助材料之一。为降低消失模铸造涂料的成本，研制了水基消失模涂料。文中采用石英粉为耐火骨料，石英粉共有3种粒度分布。所有涂料用碾轮式混砂机制成膏状涂料，在搅拌机中加入适量水搅拌成液体涂料，然后测其性能。研制出的涂料，配方为：石英粉100％，膨润土4％，白乳胶2．5％，羧甲基纤维素钠（CMC）0．5％，以及其它附加物，其中石英粉要求粒度分布相对集中。该涂料成本低且具有优良的工艺性能，特别适用于球墨铸铁件的消失模铸造生产。     

木屑-石英砂喷动流化床内流动特性研究

为了开发喷动流化床生物质裂解反应器,建立了一内径为150mm的有机玻璃冷模实验装置,在室温下进行了生物质(木屑)和石英砂混合物在喷动流化床内的流动特性研究。考察了木屑、木屑与石英砂混合物的喷动流化现象。结果发现在喷动流化床其它条件相同时,床层中相同的木屑量,随石英砂量的增加,木屑的循环量减少;而相同的石英砂量,随木屑量的增加,石英砂的循环量增加。最小流化速度实验值与计算值相比略小但相差不大,可用Ergun公式预测床层的最小流化速度,但不能用Muthur公式来预测最小喷动速度,这是由木屑与石英砂颗粒混合物的性质和床层结构特性决定的。随着喷动气速和流化气速的改变,可观察到床内粒子表现出八种不同的流动状态：固定床区、流化床区、局部喷动床区、流化一局部喷动床区、喷动床区、喷动流化床区、喷动垂直输送区、喷动流化垂直输送区。     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

减载伸长路径下棕榈纤维加筋砂力学响应

为探究减载伸长破坏下棕榈纤维对石英砂力学性能的影响,对饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂进行排水状态下的三轴伸长试验,分析了不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线,并对其初始弹性模量和割线模量进行比较。应用摩尔库伦准则分析得到剪切强度随纤维配比的变化规律。对剪切过程中的素砂和加筋砂的体积应变及孔隙比进行了比较分析。结果表明：(1)纤维加筋会增强石英砂在伸长破坏中的应力应变强度。对峰值应力和残余应力提升效果最佳的的纤维掺量和纤维长度分别为0.9%和12 mm。(2)试样的初始弹性模量和峰值割线模量均随有效围压的增大而增大,伸长试验中试样的整体刚度与有效围压呈正相关关系。纤维对石英砂剪切强度的增强效果只能在低围压状态时显现。(3)加筋砂的伸长破坏中孔隙比小于素砂,纤维的加入减小了石英砂的临界孔隙比,削弱了石英砂的剪胀性。试验结果为探究纤维加筋砂界面增强机理提供试验依据。      

MD膜驱剂对油藏矿物ζ电位的影响

用微电泳法考察了3种季铵盐(MD膜驱剂、四乙基溴化铵((Et)4NB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))和无机盐对石英砂和大庆油砂界面电性的影响.结果表明,3种季铵盐对石英砂ζ电位影响的顺序为:CTAB>MD膜驱剂>(Et)4NB.无机盐使石英砂在MD膜驱剂溶液中的ζ电位升高,无机盐中的Al3+离子影响比Ca2+和Na+离子明显.大庆油砂在MD膜驱剂和(Et)4NB溶液中的ζ电位较沥青质-大庆油砂的低,而大庆油砂在吸附沥青质前后在CTAB溶液中的ζ电位变化很小.理论计算表明,沥青质-大庆油砂饱和吸附季铵盐的ζ电位大于大庆油砂,季铵盐在沥青质-大庆油砂表面的相对覆盖率小于大庆油砂.     

溶质运移试验中有色示踪剂高锰酸钾和亮蓝适用性的对比

通过试验确定了标准砂中常用有色示踪剂高锰酸钾吸附类型.通过数字成像方法监测了静水条件下标准砂中高锰酸钾和亮蓝的吸附过程,并对数字图像进行了高斯模板处理.利用该处理结果对吸附过程进行了对比,同时还对比了相同浓度高锰酸钾溶液在静止和流动条件下被砂粒吸附的状况.根据对比结果确定了2种常用有色示踪剂对溶质运移试验的适用性.结果表明:高锰酸钾的吸附虽为线性吸附,但和新型示踪剂亮蓝相比,达到吸附稳定所需的时间过长,在低速水流条件下更为明显;对于需考虑吸附影响的运移试验,高锰酸钾并不适用,而亮蓝的使用则能加速试验进程.     

电加热在土壤气相抽提(SVE)中的实验研究

研究了固定热源对不同填料粒径、填料含水率升温的影响。以不同粒径干燥石英砂为填料进行的实验结果表明,砂粒粒径越小,达到的最高温度越高。对含水石英砂进行加热实验结果表明,上层石英砂的最终温度与干砂相似,下层石英砂的最高温度低于干砂。石英砂中的水分对热传递以及热扩散速度的影响显著,实验前期含水石英砂的升温速度高于干砂。实验还表明,接近热源的砂层温度远远超过水沸点,随着与热源距离的增加,砂层所能达到的最大温度在下降。     

注聚驱防砂井挡砂介质物理化学复合堵塞机制试验

针对孤东油田注聚驱防砂井液量降低严重并且绕丝筛管砾石充填防砂井的提液效果普遍低于树脂滤砂管独立筛管防砂的反常现象,首先通过砾石层特性评价试验研究地层砂对砾石层侵入及机械物理堵塞机制,得到砾石层堵塞与砾砂中值比、泥质含量、流体黏度、产量、生产时间以及聚合物的定性和定量关系。针对物理堵塞机制难以解释砾石充填和树脂滤砂管防砂堵塞现象的问题,开展普通石英砂与树脂涂敷砂的润湿性、沥青质吸附、聚合物及其衍生物吸附机制与规律试验对比,提出注聚驱防砂井的物理化学复合堵塞机制。研究表明:物理堵塞主要发生在投产早期,堵塞程度随着流体黏度、泥质含量、产量、聚合物含量、砾砂比(GSR)增加而趋于严重;与树脂涂敷砂相比,石英砂充填层表面强亲水,其对聚合物及其衍生物和胶质沥青质的表面吸附量远高于高渗滤涂敷砂,吸附量随着聚合物浓度增加以及石英砂粒径的减小而增大。在注聚驱条件下,原本高孔高渗的石英砂充填层复合堵塞后的渗透率反而远低于高渗滤砂管。