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.     

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     

水中泥沙颗粒聚集的二维数值模拟——单体凝聚模型

泥沙颗粒聚集形成絮体是高浊度水混凝处理过程中的中心问题.采用单体凝聚模型在二维空间内对泥沙絮体的生长过程进行了数值模拟,并运用分形理论对模拟絮体进行了性质分析,得到了粘附概率、粘附位置、运动路径和颗粒数量等因素的影响规律.研究结果表明,数值模拟能够成功用于水中泥沙颗粒聚集过程的研究;准确控制一些试验研究中无法考察的影响参数,是对水中泥沙颗粒聚集过程研究技术的有效补充和新的研究途径.     

提高混凝效果的方法探讨

通过研究混凝过程、总结混凝试验结果、分析混凝新技术，提出：混凝剂与胶体颗粒（或溶解物）的接触碰撞、初始絮体在速度梯度作用下的自旋、絮体在涡旋中的回转均可提高混凝效果.     

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。     

水处理絮凝过程动力学的分形成长模型

为探究絮凝体微观形态结构、混凝机理及动力学过程,分析了传统絮凝模型的假设与试验结果相矛盾的问题,阐述了絮凝体分形生长模型、絮凝动力学模型和分形絮凝体破碎模型等典型絮凝分形模型的特点与应用条件.絮凝体分形生长模型是研究形成结构致密絮凝体途径的基础;絮凝动力学模型的研究使颗粒碰撞频率函数更适于数值模拟;絮凝体破碎模型对混凝工艺运行条件控制,以及絮凝剂优选和絮凝设备优化等有实际指导意义.絮凝模型拓展研究应以定量描述絮凝体的形态和结构为重点.     

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。     

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。     

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.     

分级混凝过程的效能与影响因素

对比常规混凝过程和分级混凝过程的絮体特性和混凝效能,对分级混凝过程中混凝剂的分级投加间隔和分级投加比等参数进行研究。研究结果表明,混凝剂分级投加可降低沉后水浊度,形成更大的絮体,且絮体结构更松散;混凝剂分级投加间隔对浊度和絮体特性有显著影响,当投加间隔为60 s时,沉后水浊度达到最低值,为2.06 NTU,絮体的成长比速率和当量直径均达到最大值,分别为49.60×10-4 s-1和123.0μm;混凝剂分级投加比对沉后水浊度和絮体特性也有一定的影响,当分级投加比为4/8,3/9和2/10时,易形成结构较松散、粒径较大的絮体,沉后水浊度较低,其中,当投加比为4/8时,浊度达到最低值,为1.81 NTU,比常规混凝低40.85%;分级混凝过程显著提高了混凝效能和浊度去除率。     

分形的推广、应用和某些基本问题

首先简要介绍分形和自相似性.其次讨论分形的推广,包括笔者提出的复数维.第三探讨分形的某些应用,包括应用于社会科学和文学.第四研究分形中的若干基本问题,特别是分维、分形中量纲的奇异性,D维分形物体的量纲是不同的(cm)D.最后探索宇观-微观分形、泛量子理论和对分形的展望.     

烧结矿分形特征

概括了分形理论的基本概念和分形维数的计算方法，总结了在显微分析中的分形模型和分析方法，利用分形分析方法研究了烧结矿材料的粒度分布、孔隙结构，结果发现：烧结矿的粒度分布和孔隙结构具有分性特征，粒度的分维值是评价烧结矿粒度组成情况的一个定量指标，也是材料破碎过程中断裂阻力的一种量度：烧结矿的微孔隙具有多层次的自相似性，烧结矿的分形特征与烧结过程中孔隙的形成机理有关。     

分形在水文水资源水环境中的应用研究与展望

较系统的论述了当前分形理论在水文水资源水环境中的应用,主要有:水文现象中分形特征的分析计算;分形在水文水资源评价、分类当中的应用;分形在水文水资源水环境的预测中的应用。总结了分形理论在水文中应用存在的问题:分形特征分析较多,但应用到评价、分类中较少,特别是在水文预测上应用较少。提出了未来研究的展望:将分形理论应用到评价、预测中,并加强分形理论与其它理论、方法的比较和结合,为水文评价、预测提供一种新思路。     

分形理论应用研究若干问题及现状与前景分析

讨论了分形理论中几个主要的理论分支即分形维数计算、分形插值、分数布朗运动、分形测度、幂指数分布、自相似性与标度不变性在各种实际研究领域中的应用,描述了这几个理论分支的数学模型,及在关联学科中的应用.指出了分形理论应用研究目前主要还是以上述几个理论分支为基础,应用于计算机图形学、数据处理、物理学、化学、生物学、地质统计和矿产预测等领域,提出未来分形应用的发展前景将以多重分形、分形动力学、统计分形和随机分形等为主要理论基础的观点.     

球墨铸铁断口纵剖面线的分形与维谱研究

应用Ｓ６００数字图像处理系统提取球墨铸铁断口纵剖面线，根据经典的Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ分形模型和Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ修正分形模型对其分形特性进行了研究；为了揭示更丰富的断口特征信息，提出了纵剖面线分维谱模型及有关特征参数，在全尺度范围内研究了三种球墨铸铁断口纵剖面线分形分布的统计规律。     

松散岩体的分形特征

构造了松散岩体的块体颗粒分形模型,用分形理论研究了松散岩体的块体颗粒分维、孔隙分维、孔隙度及它们之间的关系,得到相应的计算公式,该模型得到了工程实例的验证。     

Two categories of fractal models of rock and soil expressing volume and size-distribution of pores and grains

Based on the Sierpinski carpet and Menger sponge models, two categories of fractal models of rock and soil which are composed of the volume fractal model of pores, the volume fractal model of grains, pore-size or particle-size distribution fractal models are established and their relations are clarified in this paper. Through comparison and analysis, it is found that previous models can be unified by the two categories of fractal models, so the unified fractal models are formed. Experimental results presented by Katz indicate that the first category of fractal models can be used to express the fractal behavior of sandstone. A scanning electron microscope （SEM） will be used to study the microstructure of soft clay and it will be testified that the fractal behavior of soft clay suits the second category of fractal models.     

基于氮气吸附法的渝东南下寒武统页岩孔隙的分形特征

 分形维数是多孔介质不规则程度的度量,以渝东南下寒武统页岩的氮气吸附法测量结果为研究对象,采用FHH 模型的分形维数计算方法,得到渝东南下寒武统页岩的分形维数。研究结果表明,渝东南下寒武统页岩孔隙的分形维数具有明显孔径分界点,即具有双重分形特征,小孔隙分形维数D₁变化范围在2.3559~2.6577,平均值为2.488,大孔隙分形维数D₂变化范围在2.5971~2.8746,平均值为2.7631;大孔隙分形维数的平均值大于小孔隙分形维数的平均值,说明大孔隙结构的复杂程度大于小孔隙结构的复杂程度;页岩孔隙的分形维数与有机碳（TOC）含量、吸附气量、比表面积和孔容呈正相关,其中与孔隙的比表面积和孔容的相关性显著,而与黏土矿物含量呈弱负相关。     

推土机性能分布的分形模型研究

应用分形几何理论,研究了推土机性能分布的分形特征。根据现有主要推土机性能数据测定出了推土机推土速度、牵引力和重量分布的分形维数,并推导出相应的分形几何模型。电算结果表明,推土机性能分布具有较强的分形特征,而且在实际应用中其分形维数和分形模型是有效的,可行的     

函数分形及其度量

本文依据分形信息论基本原理，给出函数分形的确切定义，考察分形函数的构造方法，导出函数分形示性数与函数分形维数的计算公式，讨论它们与经典维数之间的关系。