岩石破坏过程中波速变化特征

在单轴阶段加载条件下,对取自闽南地区的闪长岩岩样进行了不同方向上纵波传播速度的测试.首先根据实验结果总结出不同方向波速在岩石破裂过程中的变化规律,然后基于应力微小变化范围内波速与应力遵循线性关系的假设构建波速-应力关系模型,最后通过多参数分段拟合方式求解模型待定系数.研究结果表明:平行于加载方向的波速在压密阶段快速上升,岩石破裂前的波速降不明显.而垂直于荷载方向的波速在压密阶段少量上升后在临近岩石破裂出现非常明显的波速降.波速-应力关系模型通过参数的变化可以准确地描述不同方向波速的变化过程,证明了模型的适用性.     

岩石材料破坏过程中的氡射气变化特征

岩石破坏过程中物理力学性质会发生显著的改变.通过实验室的岩石类材料加载过程中氡脉冲辐射信息的研究表明,氡脉冲辐射随不同岩石变形破坏阶段会有明显变化,特别是进入屈服阶段后.这与加载破坏过程中岩石的裂隙和表面积大量增加密切相关,体现在裂隙附近产生很多密集的微裂隙,改变了岩石微结构,伴随着岩石、矿物中晶格的错动,并出现超声振动,使得岩中受束缚的氡(自由、吸附和部分封闭)被释放出来,导致氡射气脉冲增加,利用氡脉冲辐射信息变化可实现对岩石破裂前兆的识别.     

三轴受压状态下岩石试块变形破坏过程中孔隙水压的变化特征及其临界破裂前兆

为讨论饱水岩石中孔隙水压与损伤变形过程的关联性,探究岩石破坏的孔隙水压前兆特征信息,采用三轴压缩试验、渗流实验相结合的方法,分析了在不同孔隙水压和不同围压条件下饱水岩石变形破坏过程中损伤扩展与孔隙水压变化的内在联系。研究表明：(1)开放饱和岩石单元体中,岩石在受荷破坏全过程中的初始压密、弹性压缩、塑性变形和破坏失稳阶段,孔隙水压呈现增高、稳定、逐渐减小和锐减变化;(2)岩石破坏的孔隙水压前兆特征明显,在主破裂前夕,内部损伤加剧,裂隙贯通,孔隙水压将失去稳定状态,孔隙水压由稳态锐减可作为岩石破裂的前兆信息;(3)在应力变化大、高孔隙水压以及高围压条件下,孔隙水压对损伤发展更为敏感,响应也更明显,孔隙水压与损伤发展相互影响,互为关联,损伤扩展造成孔隙水压降低,孔隙水压降低又促进损伤发展;(4)可以尝试在深部开采工程中监测岩体内部孔隙水压的变化来预测岩体失稳的突发性灾害。     

岩石试块单轴加荷过程中弹性波速变化规律的试验研究

对单轴压力作用下岩石试块应力状态与P波(纵波)速度之间的关系进行研究分析。单轴压力试验结果表明,在单轴压缩条件下,随着岩石所受荷载的增大,在岩石试块内部不同方向上传播的弹性波速度也在增大,但在不同方向上增大的幅度不同:在靠近压力作用方向上,弹性波速度增加较大;在垂直于压力作用方向上,弹性波速度增加较小。     

致密岩石变形破坏过程中渗透率演化的试验研究

为了研究致岩石在变形破坏过程中的渗透率变化特点,利用自适应全自动岩石三轴试验机对致密脆性的花岗片麻岩进行了不同孔隙压力下的渗透试验．试验结果表明：岩石不同变形阶段的渗流特性明显不同;在孔隙压力不大的情况下,岩石本身的裂隙发育情况与孔隙压力相比,对渗透率占主导作用;环向应变更能体现岩石发生软化屈服破坏的过程,在体现渗透率变化上响应更灵敏．在试验的基础上进一步探讨了应力-应变过程中渗流应力耦合的机理,分析了岩石细观力学性质对屈服破坏前期渗透率“突跳”的影响．     

微波对吸附氨氮饱和沸石的再生

以吸附氨氮饱和的斜发沸石为研究对象,分别采用单独微波辐射及微波辅助溶剂法对其进行再生研究.研究发现,单独微波辐射再生效果较差,功率462 W,微波辐射12min,饱和沸石再次去除率为32.31%,再生率仅为44.88%;添加NaCl和NaOH混合液可以大大增强饱和沸石的再生效果,在NaCl和NaOH混合液浓度均为0.01mol/L,固液比1∶50,功率700W,微波辐射4min时,最佳去除率为71.92%,再生率接近100%.通过FTIR,SEM,EDS等测试手段对改性、吸附、再生前后的沸石分析发现,沸石在改性、吸附、再生过程中主要发生的是不同阳离子间交换过程.微波辐射加速了NH4+与Na+交换过程且加深了离子交换平衡程度,因此微波辅助溶剂法具有再生迅速、完全,多次再生效果基本不衰减的优点.     

改性天然沸石的制备及对氨氮的吸附

在不同温度及超声辐射条件下,用NaCl溶液浸泡天然沸石来对其进行表面改性,以强化其对氨氮的吸附.应用静态吸附法分别测定了氨离子在天然沸石和美国产Champion、中国台湾产AZOO沸石和改性沸石上的吸附离子交换等温线,并探讨了溶液pH值、焙烧温度和浸泡方法对沸石吸附氨氮的影响.研究结果表明:天然沸石吸附氨氮的最佳pH值范围在3~9之间,吸附过程以离子交换作用为主;高温焙烧会引起沸石脱水,从而导致孔壁坍塌,使沸石孔径增大,比表面积减小,降低了对氨氮的吸附交换能力;经98℃NaCl溶液浸泡后,沸石中Na 的含量增加,沸石对氨氮的吸附交换容量明显增大,超过了美国产Champion沸石和中国台湾产AZOO沸石.     

微波改造沸石环境材料的表征与脱氮效果

通过添加不同类型助剂对天然沸石进行微波改造制备环境材料,并研究其对再生水中氨氮的去除效果.研究发现,相同的改造条件下,不同助剂的微波沸石对氨氮的去除效果顺序为:乙酸钠微波沸石Na Cl微波沸石SDS微波沸石CTMAB微波沸石单独微波沸石原沸石.孔径测试结果显示微波沸石的总孔体积、孔径数量、比表面积均有所提高.通过SEM,XRD等手段对微波改造前后的沸石表征,微波改造过程中助剂的加入使沸石颗粒表面松散度有不同程度的提高,出现了更多的孔道,主衍射峰强度有所减弱,沸石吸附性能提高.     

天然沸石处理含氨海水的实验

研究以开发经济型处理低浓度含氨海水的工艺为目标,选用对氨氮有较强选择性和吸附性的天然斜发沸石作为吸附材料,将含氨氮海水通过烧杯实验和连续通水实验,系统地考察进水氨氮的浓度、pH值、沸石用量,以及洗脱条件对氨氮吸附特性的影响.结果表明,新鲜沸石处理低浓度含氨氮海水效果较好,去除效率可以达到75%左右;新鲜沸石穿透后,用海水 HCl的洗脱效果最佳,洗脱率可以达到98.2%.     

改性沸石粉去除污水中低浓度氨氮的研究

对天然沸石粉及其改性后对水体中低浓度氨氮的吸附去除进行实验研究,发现当吸附时间是90min,废水pH值为5左右时,天然沸石粉的氨氮去除率达54.77%,吸附氨氮的效果最好;天然沸石粉在100℃下,经0.3 mol/L的氯化钠溶液改性效果最好,改性沸石粉在吸附时间60 min,pH为5时,氨氮去除率达98.85%,吸附氨氮的效果最好。综合比较在各自最优工艺条件下,最佳改性后的改性沸石粉是天然沸石粉吸附氨氮的1.81倍。     

不同价态阳离子盐改性沸石吸附氨氮能力差异

采用5种不同价态阳离子盐对天然斜发沸石进行改性,通过SEM,EDS,ICP以及氮吸附分析仪等测试手段对改性前后的沸石颗粒进行表征,发现不同价态阳离子和相同价态不同阳离子的盐改性沸石后对其物化性质和应用性能均会产生影响.EDS及ICP测试发现由于离子交换作用改性后沸石中5种盐对应的金属阳离子含量均会升高,其中KCl改性沸石中钾元素含量增加量最多.比表面积与孔径分布测试结果发现随着阳离子价态升高,沸石比表面积下降幅度逐渐增大,其中一价钾盐的改性沸石比表面积下降幅度最小为33.9m~2/g,三价铝盐下降幅度最大为29.27m~2/g;而改性沸石孔体积变化规律有所不同,其中一价盐改性沸石介孔体积增加量最大、大孔体积减少量最多.对不同价态阳离子盐改性沸石进行了阳离子交换容量和污水脱氮能力测试,结果表明,其阳离子交换容量和脱氮能力大小排序为:NaClAlCl_3CaCl_2MgCl_2KCl.说明改性沸石的污水脱氮能力与其阳离子交换容量呈正相关关系,但是阳离子价态的高低与改性沸石的阳离子交换容量、比表面积、孔体积和脱氮能力并不是正相关关系.     

硅基沸石滤料对氨氮静态吸附实验

以天然斜发沸石为原料,研制硅基沸石滤料,并以硅基沸石滤料作为填料,研究探讨硅基沸石滤料对废水中氨氮的静态吸附作用.对比天然斜发沸石,通过质量浓度与吸附量的Langmuir曲线和Freundlich曲线,对硅基沸石滤料的吸附机理和离子交换性能进行分析.实验表明,自行研制的硅基沸石滤料符合国家标准,对氨氮的静态吸附容量可高...     

阴-阳离子改性沸石处理染料废水

用十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠复合改性天然沸石制备阴-阳离子改性沸石.通过X-衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)表征阴-阳离子改性沸石的结构,探讨阴-阳离子改性沸石对亚甲基蓝染色废水的去除效果.结果表明:当溶液pH为8、常温、振荡时间为100 min、改性沸石用量为20 g/L时,阴-阳离子改性沸石对浓度为160 mg/L的亚甲基蓝的去除率达99.32%,残余浓度远远低于国家排放标准.阴-阳离子改性沸石对亚甲基蓝的吸附规律较好地符合Langmuir吸附等温式,吸附过程符合准二级动力学方程.     

磁性沸石的制备及吸附溶液中氨氮

以人造沸石为原料采用化学共沉淀方法制得磁性沸石,并对其吸附溶液中氨氮的性能进行了评价,XRD和FTIR分析表明:Fe以Fe_3O_4的形式存在于磁性沸石中;磁性沸石吸附溶液中的氨氮是一个自发的放热反应,吸附速率较快,10 min即达到吸附平衡;溶液pH 3~11时对吸附未产生明显影响,但pH低于3或高于11不利于吸附;25℃、pH为6条件下,磁性沸石对氨氮的最大吸附量为42.41 mg/g.     

氧纳米气泡改性活性炭在河道底泥氨氮治理中的应用

氧纳米气泡改性颗粒物被广泛应用于对污染水体的界面增氧.为研究其对底泥-水界面增氧效果和底泥氨氮污染的修复能力,以活性炭作为负载材料制备氧纳米气泡,采用柱芯培养实验研究氧纳米气泡改性活性炭对河道底泥氨氮去除效果.结果表明:氧纳米气泡改性活性炭的加入将沉积物-水界面(sediment-water interface,SWI)的溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度由0.48 mg/L增加至6.10 mg/L,氧化还原电位(oxidation-reducation potential,ORP)由-34 mV增加至19 mV.利用薄膜梯度扩散技术监测实验期间SWI处氨氮和硝态氮的垂直浓度,上覆水中氨氮的浓度由1.65 mg/L降至0.54 mg/L,去除率为67.3％.沉积物中氨氮浓度由2.75 mg/L降至0.73 mg/L,去除率为37.5％.氨氮的释放通量降低了82.0％.氧纳米气泡改性活性炭既通过界面增氧促进硝化反应,降低了水体中氨氮浓度,也作为覆盖层隔绝沉积物中氨氮与上覆水的接触,降低沉积物中氨氮的释放.研究结果可为覆盖技术和曝气技术联合应用于削减河道底泥氮负荷提供基础数据支持.