用离子交换法确定粘土表面结合水界限

针对泥页岩吸附结合水诱发或加剧井壁不稳定问题,采用离子交换法对粘土表面结合水界限进行了定性确定。结果表明:粘土表面结合水分强吸附结合水、松散结合水(渗透结合水)、自由水三大类;相对水气平衡压P/P_s分别为0.9和0.98是粘土—水体系的两个特征湿度。前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的交界点(界限);后者为松散结合水(渗透结合水)与自由水之间的交界点(界限)。     

用红外光谱法确定粘土表面结合水界限

针对泥页岩吸附结合水诱发或加剧井壁不稳定问题,采用红外光谱法对粘土表面结合水界限进行了定性确定,同时获得有关水分子中化学键合及水分子与粘土矿物间相互作用的信息。结果表明,粘土矿物能与水相互作用而吸附结合水,随着粘土吸附结合水量增多,水合蒙脱土中水分子的伸缩振动频率ν随之降低。在伸缩振动频率ν随相对水气平衡压p/ps的变化过程中,存在先快、中间慢、后期又快直至稳定的特点,出现两个明显的转折点p/ps=0.9、0.98,它们为粘土—水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的交界点(界限),后者为松散结合水(渗透结合水)与自由水之间的交界点(界限)。其结果与离子交换法获得的结果相一致。     

用热失重法确定水合粘上水分含量及存在形式

以蒙脱土为例,采用热失重法定性定量确定了水合粘土中结合水类型、界限及其相对含量,并与等温吸附法结果进行了时比。结果表明,用该方法得到的水合蒙脱土中各种水分的相对含量及总含水量与等温吸附实验结果相一致。热失重(25~250℃)分析结果表明,水合蒙脱土中水分子主要存在自由水、松散吸附结合水、紧密吸附水(强吸附结合水)三种状态,分别劝应于25~75℃、75~120℃、120~230℃区间里的失水。从热失重(25~250℃)规律来看,仍存在两个明显的转折点。p/ps=0.9~0.98,它们为粘土一水体系的两个特征湿度,前者为粘土表面强结合水与松散结合水(渗透结合水)之间的界限,后者为松散结合水与自由水之间的界限,验证了等温吸附法确定的两个特征湿度及对粘土表面结合水界限划分的正确性。     

海南高液限土结合水试验研究

为了确定高液限土结合水及其合适的测试方法,为进一步开展高液限土压实机理研究提供基础,在海南万洋高速公路选取高液限土,分别采用容量瓶法和等温吸附法进行了结合水对比试验研究。试验结果表明,容量瓶法测试结果大于等温吸附法试验结果,两种方法测得结合水含量均随粒径的减小而增大,即细粒原土粗粒;容量瓶法测得细粒土样的强结合水含量是粗粒土的2.57倍,等温吸附法测得的细粒土样的强结合水含量是粗粒土的2.11倍;高液限土结合水的密度、水合比重均随结合水含量的增多而降低。等温吸附法自水汽中吸附结合水,因黏土堆积及其成团聚体的特点,水分子仅被吸附在黏粒表面,所以试验结果势必偏小。而容量瓶法从液体水中吸附结合水的过程更符合原状土的实际情况,因此建议采用容量瓶法测高液限土的结合水含量。     

结合水对软粘土流变性质影响的试验研究

软粘土中含有强结合水、弱结合水和自由水,结合水是影响软粘土流变性质的重要因素。采用改进的直剪蠕变仪,对软粘土中结合水对其流变性质影响进行试验研究,测试了一组含水类型不同而其他条件相同的粘土试样的流变性质。测试结果表明,土体的粘滞系数随强结合水含量的增加而减少,即流变变形阻力随强结合水增多而减小;而当含水量大于最大吸附结合水含量时,土粘滞系数随含水量的增大而增大,即流变变形阻力随弱结合水的增多而增大。试验结果分析表明,强结合水是土体产生流变的主要因素,而弱结合水则是相对次要因素。该研究成果有助于进一步认清土体流变的起源,对改进和完善现有流变固结理论有一定指导意义。     

反气相色谱法测定燃料乙醇专用吸附剂对水和乙醇的吸附

利用反气相色谱法研究了燃料乙醇专用吸附剂在60～130?℃范围内对水和乙醇的吸附,并用环境扫描电镜对吸附剂的性质进行了表征。由气相色谱的保留时间计算出水和乙醇的分离因子和吸附剂吸附水、乙醇的吉布斯自由能变化（ΔG_s）、吸附焓变（ΔH_s）等热力学参数。实验结果表明,水和乙醇的吸附焓变分别为-37.41、-4.59kJ/mol,属于物理吸附过程。吸附的ΔG_s、ΔH_s均为负值,说明该吸附过程是自发的放热过程,低温度有利于吸附。吸附剂对水的吸附比乙醇强烈得多,可以选择性吸附水分,达到脱水的目的。     

纤维素纳米晶对聚乙烯醇水凝胶吸附性能的影响

为了提高聚乙烯醇(PVA)水凝胶的吸附性能,本文通过冷冻-融化工艺制备了PVA/纤维素纳米晶(CNC)复合水凝胶.利用红外吸收光谱测试CNC的结构.PVA/CNC水凝胶的吸附性能结果证明:随着CNC含量的增加,PVA/CNC水凝胶的吸附容量显著增加.通过吸附动力学模型和等温吸附模型模拟可知,PVA/CNC水凝胶的吸附性能符合准二阶吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型.通过计算可知,当CNC含量为1wt%时,PVA/CNC水凝胶的最大吸附容量为31.44mg/g.     

消毒方法对钛种植体表面TiO2纳米管的蛋白质吸附能力的影响

研究了紫外线照射、高压蒸汽灭菌处理对钛表面TiO₂纳米管亲水性及蛋白质吸附的影响。纯钛试件经过打磨形成光滑钛，光滑钛在20V电压下进行阳极氧化形成80~100nm的TiO₂纳米管。对TiO₂纳米管及光滑钛进行紫外线照射、高压蒸汽灭菌处理后测量表面接触角，然后在37℃下进行牛血清白蛋白（BSA）的吸附及释放。结果表明：紫外线照射组的TiO₂纳米管接触角较小，亲水性较好；紫外组蛋白质吸附多于高压组，而高压组的蛋白质释放快于紫外组。两种消毒方法综合比较，TiO₂纳米管紫外线照射优于高压蒸汽灭菌。     

高温CO2吸附材料硅酸锂的制备及吸附过程研究

 以硝酸锂、正硅酸乙酯等为原料,利用溶胶-凝胶法制备了硅酸锂高温CO₂吸附材料,利用XRD考查了制备方法对样品物相的影响;通过程序升温、定温吸附测试对样品的CO₂吸附性能进行了表征,并利用原位红外光谱技术初步分析了CO₂在硅酸锂表面的吸附过程。结果表明,在硝酸锂-正硅酸乙酯-乙醇共水解体系中引入添加剂柠檬酸,可获得纯度在90%以上的单斜相硅酸锂。所制备的样品在2% CO₂-He气氛下,450—500℃温度区间具有较好的吸附性能。低温下CO₂吸附在碳酸锂表面,主要以碳酸氢盐形式存在,高温下主要以离子碳酸盐及卧式吸附碳酸盐等形式存在。     

低碳微合金钢抗CO2/H2S腐蚀性能研究

针对用于可膨胀套管的低碳微合金钢CO₂/H₂S腐蚀问题,采用电极化实验、失重法及SEM等方法和手段对低碳微合金钢分别在单一H₂S（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=2.9）、CO₂/H₂S流量比为1∶1（pH=5.3）条件下的腐蚀行为和规律进行研究。结果表明：低碳微合金钢在单一H2S条件下,生成了铁的硫化物,使腐蚀速率高;在有CO2存在的情况下,由于CO₂吸附在钢材表面,形成致密的吸附膜,提高了自腐蚀电位,减缓了CO₂/H₂S的腐蚀速率;由于组织不均匀及MnS的偏析,造成腐蚀后试样表面不平整,腐蚀产物膜存在微裂纹,pH值越低,腐蚀后试样表面越不平整,裂纹越明显,腐蚀越严重。     

亚胺基二乙酸树脂对Ag(Ⅰ)的吸附性能及其原理

研究了亚胺基二乙酸树脂（D401）对银(Ⅰ)的吸附行为，考察了介质pH、温度和吸附时间等因素对吸附过程的影响。测得在HAc—NaAc 体系中pH为5.6是最佳的吸附条件之一；在温度为298K时，静态饱和吸附容量为296 mg/g树脂，表观吸附速率常数（k₂₉₈ ）为1.046×10^-5 S^-1 ；表观吸附活化能（E）为27.87 kJ·mol^-1。等温吸附服从Freundlich经验式，树脂功能基与银(Ⅰ)的配位摩尔比约为1：1。用红外光谱等表征方法探讨了吸附的作用原理并，对负载树脂解吸进行了研究。     

结合水对高液限土固结压缩特性的试验研究

高液限土的压缩沉降计算问题一直被广泛关注。为了研究结合水对高液限土压缩特性的影响,提高固结压缩量计算的精度,选取海南万洋高速公路的高液限土进行研究,采用容量瓶法进行了结合水含量的测试;开展了SEM电镜扫描与XRD射线衍射分析的微观试验,研究土体组成成分对结合水吸附性能的影响;提出考虑结合水含量的修正土体孔隙比计算方法,假定不同的结合水密度,进行了相同常规孔隙比及考虑结合水含量的修正孔隙比下的一维饱和固结试验。同时选用长沙砂性土进行以上试验作为对比研究。结果表明:海南高液限粉土的结合水含量远高于长沙砂性土;土体中的黏粒含量、亲水性黏土矿物的含量以及高岭石的叠状结构影响了结合水的吸附性能;结合水的密度约为1.3 g/cm~3,考虑结合水含量后两种土样的固结压缩量随时间变化一致,且试验结束后的含水率高于试样结合水含量,工程实践中难以脱去,可以归为固相的一部分,建议考虑结合水含量对高液限土的孔隙比计算方法进行修正,这对高液限土路基压缩特性以及工程应用具有实际意义。     

铁氧化物改性凹凸棒土吸附Sb(V)的性能研究

以凹凸棒土为原料,制备新型铁氧化物改性凹凸棒土除锑吸附剂。探讨吸附时间、p H值、竞争离子及离子强度对吸附Sb(V)性能的影响,并对其等温吸附特征和动力学进行研究。实验结果表明:当p H=6.8,投加吸附剂的量为1 g/L时,Sb(V)在铁氧化物改性凹凸棒土上的吸附平衡时间为12 h。p H显著影响铁氧化物改性凹凸棒土对Sb(V)的吸附,吸附量随着p H的增加而降低,增加离子强度对Sb(V)的吸附有一定的促进作用。铁氧化物改性凹凸棒土对Sb(V)吸附较好符合Langmuir、Freundlich等温吸附模型和准二级动力学方程,最大吸附量可达31.79 mg/g。吸附机制主要是羟基铁的内层表面络合吸附。     

APR在粘土表面吸附对粘土动电性质的影响

使用Zetaplusζ电位分析仪测定了粘土/水界面的ζ电位,采用可见光分光光度法测定了两性酚醛树脂(APR)在粘土表面的吸附等温线,研究了APR浓度、在粘土表面上的吸附量、链净电荷数以及无机盐种类和浓度对ζ电位的影响。结果发现:(1) APR的浓度和分子结构特点以及其在粘土/水界面的吸附特点对溶液中的粘粒ζ电位均会产生直接影响。当APR浓度等于其饱和吸附量所对应的最低聚合物浓度时,粘粒ζ电位值达到最大。若再增大聚合物浓度,粘粒ζ电位会有所下降,但幅度不大;分子链净电荷数越高,并且在粘土上的吸附量越大,则粘粒ζ电位值便越大。(2)无机电解质对粘粒ζ电位影响很大。其中,|ζ|随NaCl浓度的对数值增加而线性减小,CaCl₂对ζ电位的影响较NaCl更为显著,符合Schulze-Hardy规则。当粘土表面吸附APR后,这种影响作用得到了较大程度的缓解。     

发酵秸秆吸附水中重金属离子性能研究

 生物吸附法是一种新兴的废水处理方法,高效廉价生物吸附剂的研发是生物吸附技术研究的关键之一。以甜高粱秸秆发酵产乙醇残渣（FSSR）为吸附剂,研究了其对Pb（Ⅱ）的吸附特性。研究结果表明,FSSR对Pb（Ⅱ）的吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附过程是化学吸附过程。发酵后材料对Pb（Ⅱ）的吸附容量有显著提高,平衡时吸附容量由3.32 mg/g提高到6.92 mg/g。当温度由10℃升高到40℃时,FSSR对Pb（Ⅱ）最大吸附容量由5.92 mg/g提高到7.23 mg/g,等温吸附过程符合Langmuir模型。多元体系中FSSR对离子的选择性为Pb（Ⅱ）> Cu（Ⅱ）> Zn（Ⅱ）。发酵后材料有更多的活性官能团裸露在材料的表面,为吸附反应的发生提供了有利的条件,可以提高材料对金属离子的吸附容量。     

热喷涂聚酰胺12/纳米SiO2复合涂层的非等温结晶动力学

采用火焰喷涂法制备了聚酰胺12（PA12）及PA12/纳米SiO₂复合涂层,利用差示扫描量热法（DSC）对PA12及其复合涂层的非等温结晶性能进行了分析,对所得的数据分别用Jeziorny法和Mo法进行处理。结果表明：用Jeziorny法和Mo法处理PA12及其复合涂层的非等温结晶过程比较理想;用Jeziorny法求出的Z_c（结晶速率常数）和n（Avrami指数）均随冷却速率的增加而增加;而纳米SiO₂的加入使复合涂层的Z_c和n均大于纯PA12涂层,且使结晶半衰期缩短、结晶速率及结晶度增大。表明纳米SiO₂具有明显的成核剂作用。     

硫脲的吸附行为及其对铜电沉积的影响

采用电化学及Ｘ射线衍射法研究了硫脲在铜电极表面的吸附作用及其对铜沉积织构的影响。结果表明：硫脲在铜阴极表面的吸附遵守Ｆｒｕｍｋｉｎ吸附等温式，促进铜电沉积（１１１）晶面的择优取向，而抑制（２２０）晶面的生长。     

甘氨酸和氨基硅烷改性硅藻土吸附甲醛性能与机理研究

利用液相化学包覆法成功合成了3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）和甘氨酸（GLY）改性的两种氨基改性硅藻土（DE）复合材料（即:APTS/DE和GLY/DE），并对气相甲醛进行了高效吸附研究。通过实验，确定了两种复合材料的最佳制备条件，并对其微观结构和形貌进行了表征和分析。通过系列甲醛吸附实验，对两种氨基改性硅藻土复合材料的甲醛吸附性能进行了对比，结果表明:准二级动力学和朗缪尔等温吸附模型能准确地描述吸附过程；在20℃时，最佳条件下制备的APTS/DE和GLY/DE复合材料对气相甲醛的最大吸附量分别为5.83 mg·g?1和1.14 mg·g?1。复合材料的热力学参数计算表明，该吸附过程是自发且放热的；在硅藻土表面接枝的丰富氨基及其引发的席夫碱反应对复合材料高效吸附甲醛起到了关键作用。     

粘土-壳聚糖复合吸附剂吸附铬(Ⅵ)离子性能的研究

通过壳聚糖与粘土的结合，制备出复合吸附剂，并研究其对Cr（Ⅵ）离子的吸附性能．研究结果表明，与单一的粘土或壳聚糖相比，该吸附剂对Cr（Ⅵ）离子吸附速度快、吸附能力强．吸附除去Cr（Ⅵ）的最佳工艺条件是：壳聚糖与粘土质量比为0．04，pH值4～6，Cr（Ⅵ）离子的质量浓度≤10mg／L，吸附平衡时间为40min，吸附荆用量为8．0g／L．     

Ag在Si表面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法计算优化了Ag原子在硅惯习面Si(111)和Si（220）晶面的最佳吸附位置,并计算了Ag/Si(111)和Ag/Si(220)体系的表面吸附能和表面态电子结构．研究表明:Si基表面Ag原子的最稳定吸附居于Si(220)晶面的穴位,此时的吸附能最低,其值为5.2569eV,属于强化学吸附;同时由于在Ag/Si(220)体系中,Ag-4d轨道和表面态Si-3s、3p轨道电子的强相互作用,以及Ag-4p轨道的电子云强偏向于Si-3s、3p轨道使得体系的能隙宽度变窄,导电性急剧增大．