电絮凝处理压裂返排液中絮体及气泡的分形成长特征

利用絮体分形理论阐述了电絮凝处理胍胶压裂返排液中颗粒絮体和气泡的分形成长特征,研究了电絮凝时间对其形成的影响,用分形维数表征了处理时间对二者的影响及变化规律。结果表明,絮体形态、气泡粒径与其分形维数之间呈良好的正相关性,絮体分形维数Df达到1. 90后稳定,絮体聚集更加紧实,易于沉降;气泡的分形维数Df快速达到2. 0后不随处理时间延长而变化,其当量圆直径为36. 1～49. 9μm,产生微气浮作用,强化了絮体的快速分离。     

絮体生长模拟及其分形特性的研究进展

絮体的形态学研究是当今热点,本文便对近些年混凝过程的分形理论研究进行了概述.由于混凝中絮体的形成是一个随机碰撞——结合过程,由初时粒子碰撞结合逐步长大,决定了它在一定范围内是具有分形的两个重要特征:自相似性和标度不变性,也就是说絮体也是一个分形结构.     

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     

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。     

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。     

分形理论在柴油机排气微粒生成机理研究方面的应用

探讨了柴油机排气微粒(PM)的生成机理及结构特征;从柴油机排气微粒的生成过程、结构特征以及分形的内涵出发,用分形理论研究柴油机排气微粒的生成机理是可行的。经过分析,提出了分形理论在柴油机排气微粒生成机理方面的具体研究内容及方向。     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

疏浚泥浆的混凝沉降特性及絮体形态

疏浚工程中会产生大量的疏浚泥浆,其浓度低、颗粒细小、长期悬浮难以沉降,占用大量土地。利用聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂加速泥浆泥水分离,通过沉降界面高度、沉降速率及沉降后上覆水的浊度,确定混凝剂的最佳投加量,利用激光粒度仪和显微镜对絮体粒径及絮体形态进行分析,探究疏浚泥浆的混凝沉降特性及混凝机制,并提出混凝沉降模式。结果表明,在PAM作用下,疏浚泥浆在高混合强度、短时间内即形成较大、较密实的絮体,5 min内基本处于沉降稳定状态;PAM最佳投加量与泥浆含固量有关,为0.8wt%,此时沉降高度最高、沉降速度最快、上覆水浊度最低、絮体粒径基本保持不变、絮体分形维数为最大值。疏浚泥浆的混凝沉降过程经历快速沉降、缓慢沉降、稳定三个阶段,即絮团的沉降、压缩、自重固结过程。     

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.     

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.