二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m²/g增加至40.26 m²/g.在负载MnO₂后,MFA150比表面积达到148.82 m²/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO₃^-和PO₄^3-会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,...     

Fe-Al复合柱撑剂制备及对丁基黄药的吸附行为

由于蒙脱石独特的层状结构和离子交换能力,使其在污水治理领域具有良好的应用前景。本文使用共聚法制备Fe-Al复合柱撑蒙脱石（Fe-Al-MT）,采用XRD、比表面积孔径分析仪和SEM等进行表征分析,并探究了Fe-Al-MT对选矿废水中丁基黄药的吸附效果。试验结果表明,当Fe-Al复合柱撑蒙脱石中n(Fe³⁺)/n(Al³⁺)=1﹕5时,Fe-Al-MT的层间距达到1.913nm,比表面积为226.65m²/g,柱撑效果最佳。在Fe-Al-MT用量为6g/L,温度为40℃,p H=5的条件下,Fe-Al-MT对丁基黄药的去除率最高达到84.16%。根据Fe-Al-MT对丁基黄药的吸附作用研究表明该反应更符合Langmuir等温线模型,表明吸附过程属于单分子吸附。吸附动力学分析表明该吸附过程主要以化学吸附为主,符合二级动力学。     

西昌盆地白果湾组泥页岩储层特征及主控因素

海陆过渡相富有机质泥页岩已在国内多个区块取得重要突破,以西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩为研究对象,基于岩性特征,运用铸体薄片观察、厚度对比、有机地化、全岩X射线衍射、孔隙度、渗透率、扫描电镜、高压压汞、低温N₂吸附等技术手段,综合分析西昌盆地上三叠统泥页岩储层特征及其主控因素。结果表明：西昌盆地上三叠统白果湾组富有机质泥页岩有机碳含量介于0.3%～2.21%,平均为1.02%,有机质类型为Ⅱ₂型和Ⅲ型;有机质成熟度介于1.02%～3.87%。富有机质泥页岩的厚度介于30～110 m,脆性矿物含量较高,为11%～77%,平均为40.5%。孔隙度介于1.28%～9.02%,平均为4.03%,渗透率在(0.001 7～0.146)×10^-3 μm²之间,平均为0.03×10-3μm²。比表面积介于6.25～13.7 m²/g,平均为10.17 m²/g,平均孔径为6.66～9.79 nm。有机碳含量与孔隙度具正相关性,研究区内泥页岩...     

黔北寒武系牛蹄塘组页岩孔隙分形表征

页岩的孔隙结构是影响页岩气赋存和流动的关键因素,分形维数可以用来定量描述页岩孔隙结构的复杂程度。以黔北地区牛蹄塘组富有机质页岩为例,在扫描电镜、页岩地球化学和矿物组成分析基础上,利用高压压汞和低温氮气吸/脱附法研究了页岩孔隙结构特征参数,利用FHH模型计算了孔隙分形维数,讨论了孔隙结构的影响因素。研究发现：(1)下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩石英含量为39.0%～68.4%;黏土矿物含量为11.5%～28.2%;有机碳含量为2.77%～5.81%,平均为3.81%;有机质成熟度高。(2)氮气吸脱附数据显示BET比表面积为11.954～21.744 m²/g,平均为14.572 m²/g;总孔体积为0.018 6～0.025 9 cm³/g,平均为0.021 4 cm³/g;平均孔径范围在4.773～7.025 nm,平均为5.967 nm。微孔对总比表面积贡献大,而中孔和宏孔对孔隙体积贡献大。(3)基于低温氮气吸附数据获得的页岩孔隙分形维数D₁和D₂分布相对...     

13X沸石分子筛的比表面积和孔分布

对利用钾长石粉水热合成的13X沸石分子筛分别进行了比表面积和孔分布测定。结果表明:13X沸石分子筛比表面积约为621.50~747.40 m²/g,总孔体积约为0.344 70~0.393 70 cm³/g;具有高比例且孔径小于2.50 nm的微孔,中-小型实验样品(SXZ-10g和SXZ-1kg)的微孔体积比例相近,为81.33%~84.70%,而扩大实验样品(SXZ-10kg)的微孔体积比例为67.90%~67.98%。13X沸石分子筛微孔的含量是决定13X沸石分子筛具有高比表面积和高效吸附性能的前提。     

生物炭-壳聚糖磁性复合吸附剂的制备及去除地下水中铅和铜

壳聚糖作为天然多糖有机物,具有对环境友好的特性,其含有的大量含氮官能团可吸附水中的金属离子。但壳聚糖类吸附剂在酸性条件下适应性差,实际使用过程中需要调节pH值,因此增加了运行成本。本文选用农林废弃物花生壳(CC)和玉米芯(PS)制备生物炭,与壳聚糖进行结合,并引入磁性因子Fe3O4,制备了花生壳生物炭-壳聚糖磁性复合吸附剂(PSC)和玉米芯生物炭-壳聚糖磁性复合吸附剂(CCC),并研究这两种吸附剂对水中Pb²⁺和Cu²⁺的吸附性能,同时利用实际含多种金属离子的地下水对所制备的材料进行实验,以评估其实际应用潜能。比表面积仪(BET)分析表征显示,CCC相比PSC的比表面积和平均孔径更大,两种吸附剂在pH 4～7范围内均表现出稳定的吸附性能。循环5个周期后,两种吸附剂仍对Pb²⁺和Cu²⁺的去除率保持在85%以上,表现出良好的循环利用性能。CCC对Pb⁽²⁺)和Cu²⁺的最大吸附容量分别为169.10mg/g和18.69mg/g,均大于P...     

沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙特征和孔隙结构

储层孔隙特征和孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的重要因素。为评价海陆过渡相高演化煤系页岩储层性质与页岩气储集性能,应用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和 CO₂气体吸附、微米CT扫描、核磁共振实验方法,对沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究。结果表明,沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔几乎不发育;武乡区块煤系页岩气储层样品孔隙总孔容分布在0.021 9~0.073 5 mL/g之间,平均值为0.039 9 mL/g,总比表面积主要分布在11.94~46.83 m²/g之间,平均为29.16 m²/g,其中介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)是煤系页岩气储集的主要载体。煤系页岩中的高配位数孔隙数量越多,相应的孔容和孔比表面积越大,孔隙连通性越好;在孔隙数量和总孔容相差不大的前提下,山西组煤系页岩储层孔隙结构与连通性比太原组煤系页岩稍好。     

利用粉煤灰制备多孔氧化硅的实验

利用相分离原理,以粉煤灰经硅铝分离后所得的硅酸凝胶为原料,选用聚乙烯醇为造孔剂,硝酸为催化剂,成功地制备了多孔氧化硅。实验结果表明:制备的多孔氧化硅的孔道发育良好,含有三级孔道。扫描电镜分析显示:大孔孔径为1～2 μm,比表面积为12.03 m²/g,这与实际应用的硅藻土助滤剂制品大致相当。对实验制品在啤酒液中的稳定性实验结果显示:多孔氧化硅制品在浸泡于啤酒过程中几乎没有Ca²⁺、Fe³⁺离子溶出,浸泡后的啤酒液的pH值基本不变。上述结果表明:实验制备的多孔氧化硅制品作为硅藻土助滤剂的替代品具有良好的实际应用前景。     

沁水盆地阳泉区块太原组煤系页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的基本因素之一。为研究高演化海陆过渡相煤系页岩的孔隙结构和评价页岩气储集能力,主要运用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附实验方法,对沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙微观特征与孔隙结构进行了研究,并分析了太原组煤系页岩孔隙发育的影响因素。研究结果表明:沁水盆地阳泉区块太原组海陆过渡相煤系页岩孔隙度介于2.54%~12.03%之间,平均为6.61%;发育多种类型的孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔不发育;太原组煤系页岩孔隙总孔容介于0.025 5~0.054 7 mL/g之间(平均0.040 1 mL/g),总比表面积介于12.34~43.38 m²/g之间(平均28.74 m²/g),微孔(<2 nm)和介孔(2~50 nm)是页岩气储集的主要载体;有机碳含量、成熟度R_o和黏土矿物含量均对煤系页岩孔隙发育产生积极影响。     

基于氮吸附法的页岩有机孔隙结构表征

页岩的微观孔隙结构对页岩气的赋存至关重要,气体吸附法可以较好对页岩的微观孔隙结构进行表征。通过测量丁页1井不同深度样品的矿物含量、RO值和TOC含量,结果表明丁页1井龙马溪组页岩样品的矿物含量比较稳定,有机质成熟度变化不大,均为过成熟。通过低温氮吸附法计算样品的比表面积和微、介孔容积和孔径分布,结果表明：（1）样品的平均孔径为2.8 ~ 4.9 nm,10 nm以下的孔隙提供了大部分的微、介孔容积。微、介孔容积为0.00136 ~ 0.0108 cm3/g,平均0.004 cm3/g,比表面积为2.54 ~ 13.69 m2/g,平均6.68 m2/g;（2）微、介孔容积、比表面积和TOC三者之间有很强的正相关性。通过计算TOC含量为0时的微、介孔容积和比表面积推算无机孔和有机孔之间的比例和其对比表面积的影响,发现有机孔提供了大部分的微、介孔容积,有机孔还是比表面积的主要贡献因素;（3）样品的吸附曲线符合IPUAC分类中的第IV型吸附曲线,样品的脱附曲线反映样品孔隙形态随TOC含量的增加,由楔形孔（不定型孔）变为连通的墨水瓶型孔（狭缝型孔）或墨水瓶型孔。     

黔西北地区石炭系祥摆组页岩微观孔隙结构及分形特征

为研究海相含煤地层页岩的微观孔隙特征,选取黔西北地区石炭系祥摆组页岩作为研究对象,利用扫描电镜(SEM)和液氮吸附实验研究孔隙特征,同时研究其分形特征,并探讨孔隙结构的影响因素。研究结果表明:研究区石炭系祥摆组页岩在扫描电镜下可观察到4类微观孔隙(粒内孔、粒间孔、有机质孔、微裂缝),其中微裂缝、有机质孔发育较丰富,具有较强的生成烃类气体能力和良好的储集性能;液氮吸附等温线在形态上呈反“S”形,表明中孔在微观孔隙中最为发育,滞后回线类型主要为H2型的细颈广体的墨水瓶孔;BJH总孔体积和BET比表面积值均较大,平均值分别为0.0155 cm³/g和13.20 m²/g,平均孔径为6.22 nm,纳米级微观孔隙大量发育,为烃类气体提供丰富的储集空间;页岩样品微观孔隙结构分形维数D较大,主体大于2.723 2,反映出孔隙结构复杂、非均质性较强;BET比表面积与TOC、石英含量呈一定的负相关性,与分形维数呈一定的正相关性;平均孔径值与石英含量正相关性较好,与分形维数负相关性较好,与黏土矿物含量呈一定的负相关性。石炭系祥摆组页岩微观孔隙的BET比表面积较大、平均孔径较小,微观孔隙结构较为复杂。     

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(nTiO₂)被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在nTiO₂上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下nTiO₂胶体颗粒对典型重金属离子(Zn²⁺和Cd²⁺)的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对nTiO₂胶体颗粒吸附水体中Zn²⁺和Cd²⁺特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现：(1)磷酸盐的存在能有效地增强重金属在nTiO₂上的吸附,Zn²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3...     

黔西地区下石炭统旧司组页岩气聚集条件及含气性分析

为研究旧司组页岩气聚集条件和含气性特征,以黔西地区下石炭统旧司组页岩为研究对象,采用薄片鉴定、X-射线衍射分析、覆压孔渗、扫描电镜、低温氮吸附、有机地球化学、含气量现场解析、等温吸附等测试方法开展研究。结果表明:黔西地区旧司组富有机质页岩广泛发育,厚度主体上介于30~100 m之间,有机碳含量高,有机质类型主要为Ⅱ型,处于过成熟生干气阶段;矿物成分主要为石英和黏土矿物,脆性指数均大于50%,为超低孔、超低渗,孔隙类型多样,孔径介于2~4 nm之间,以中孔为主,比表面积和总孔体积较大,具备良好的页岩气聚集条件;页岩微观孔隙的分形维数(D₁、D₂)较大,平均值分别为2.804 1、2.753 8,页岩孔隙结构较为复杂、非均质性较强;现场解析总含气量主体介于1.5~3.0 m³/t之间,等温吸附气量介于1.58~4.52 m³/t之间,含气性能较好,旧司组显示出具有良好的页岩气勘探潜力。     

陕西省中型灌区水资源平衡分析

对灌区水资源平衡进行分析是实施灌区续建配套及节水改造规划的基础工作。为研究陕西省中型灌区水土平衡问题,以2018年作为现状年,综合陕西省中型灌区供用水相关基础数据,对中型灌区水资源需水量与供水量进行预测,并进行供需平衡分析,结果表明：灌区现状年需水量17.01亿m³,各类供水工程年可供水水量为26.18亿m³。灌区续建配套和节水改造规划措施相继实施后,预测规划年2025年和20235年需水量分别为18.18亿m³和20.14亿m³。2025年和2035年可供水量分别为21.19亿m³和24.76亿m³。以习近平“十六字”治水思路为指引,统筹规划陕西中型灌区改造后,至2035年,增加了灌溉有效面积,种植比例进行了优化,灌区的可供水量增加,灌溉水利用系数得到了提高,供水量能够满足规划年需水要求。     

华北平原典型工业城市秋、冬季大气细颗粒物污染特征

济宁市是位于华北平原大气污染传输通道上的工业城市,为研究其秋、冬季细颗粒物(PM2.5)的污染特征,在市区的3个站点进行了PM2.5的同步滤膜采样。采样期为2018年10月15日至2019年1月31日,涵盖非采暖期和采暖期(自2019年11月15日始),共270个小流量滤膜样品。研究结果表明,济宁市秋、冬季PM2.5平均质量浓度为(98.9±48.8)μg/m³,采暖期PM2.5质量浓度(107.1±52.8)μg/m³显著高于非采暖期(77.4±27.8)μg/m³。PM2.5的化学组成以二次无机气溶胶、有机碳和元素碳为主,占比分别为52.4%、10.9%和7.5%。S、Cl、K、Ca、Fe和Si元素平均质量浓度之和占元素总平均质量浓度的78.8%,是PM2.5中的主要元素。采暖期PM2.5的主要化学组分质量浓度显著高于非采暖期。二次有机碳是有机碳的重要来源,占比78.9%。PM2.5中Zn和Pb的富集因子较高,说明燃煤及相关工业对PM2.5中重金属的贡献较为显著,ρ(NO3^?)/ρ(SO4^2?)比值分析表明,济宁市整体受流动源影响较大。本研究可为查明华北平原典型工业城市的PM2.5污染来源成因提供依据。     

鄂尔多斯盆地东部太原组页岩气吸附特征及影响因素

鄂尔多斯盆地东部太原组在绥德地区发育一套潜在的烃源岩,总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量为0.75%~5.71%(平均2.75%); 镜质体反射率(R_o)为1.43%~2.12%(平均1.80%),处在高成熟—过成熟阶段,具有很好的生气潜力。为了探讨鄂尔多斯盆地东部太原组泥页岩的吸附特征,选取了研究区SSD1井10个泥页岩样品进行等温吸附、总有机碳含量、镜质体反射率、X-射线衍射和比表面积等测试分析,在此基础上探讨了盆地东部太原组富有机质泥页岩的吸附能力及其影响因素。结果表明: 研究区SSD1井太原组10个泥页岩样品的兰氏体积为1.11~2.41 m³/t,随着压力的增加,吸附能力迅速增加,当达到一定压力后达到饱和; 泥页岩的吸附能力与总有机碳含量和黏土矿物含量有正相关关系; 页岩比表面积与兰氏体积相关性不明显,推测样品孔隙大小及形态对气体的扩散和吸附有一定的影响。综合评价认为,总有机碳含量、黏土矿物含量是影响太原组泥页岩吸附能力的重要因素,这为盆地东部页岩气勘探提供参考。     

基于SAXS的不同变质程度煤纳米级孔隙结构特征研究

为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征,运用小角X射线散射方法(SAXS),采集镜质体反射率R_max在0.31%~6.24%的15个样品,基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数,讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响,并用低温CO₂和N₂吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明:在R_max < 0.5 %时,煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加,微孔(< 2 nm)含量增长较少,介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=0.5%~1.4%时,孔隙率和比表面积减小,各类孔隙含量均减少,煤岩表面逐渐光滑;在R_max=1.4%~4.0%时,煤岩孔隙率和比表面积增大,微孔含量大幅增加,介孔和大孔含量近乎稳定,煤岩表面逐渐粗糙;在R_max > 4.0%后,煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加,微孔增长幅度变缓,煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO₂和N₂吸附结果契合度较高,煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。      

萍乐坳陷中部GFD1井页岩气富集模式

为调查评价萍乐坳陷中部二叠系乐平组页岩气资源潜力,于丰城地区部署了页岩气地质调查井——GFD1井。以GFD1井的资料为基础,对乐平组富有机质页岩有机地球化学、岩石学、含气性等特征进行系统分析。结果表明：丰城地区二叠系层序完整,乐平组富有机质页岩厚度大,有机质类型以Ⅱ₂-Ⅲ型为主,有机碳质量分数高,热演化程度已进入高成熟生气阶段;脆性矿物平均质量分数为34.84%,具有后期压裂改造的前提条件;随钻气测录井曲线可见两段明显异常。对岩心进行实时现场解吸,煤层气含气量普遍大于1.00 m³/t,平均达3.54 m³/t;页岩气含气量介于0.10~1.50 m³/t之间,平均为0.54 m³/t;致密砂岩气含气量一般小于0.30 m³/t。GFD1井所处的曲江向斜北翼完整,南翼被一条逆断层挤压,具有较好的封堵性,有利于页岩气保存,形成原地宽缓斜坡型页岩气富集模式。     

北京市冬季大气PM2.5中多氯联苯的污染水平与分布

2008年1月同时采集了北京市市区/交通干道(中国地质大学(北京)东门及测试楼顶)、工业区(首钢集团焦化厂、高井热电厂)和背景点(十三陵)大气颗粒物PM_2.5样品。依据US EPA 1668A 方法,采用同位素稀释、高分辨率气相色谱/高分辨率质谱(HRGC/MS)联用技术,对比分析了PM_2.5中19种多氯联苯(PCBs)的质量浓度、分布特征及来源。结果表明, 5个采样点PM_2.5的质量浓度范围为101.85～145.57 μg/m³,日均值为119 μg/m³,比美国1997年制定的日均标准(65 μg/m³ )高83%,属严重污染。 PM_2.5中∑PCBs的质量浓度和毒性当量(TEQ)分别为7.2～16.2 pg/m³ (平均值10.9 pg/m³)、8.29～17.81 fgWHO-TEQ/m³ (平均值13.58 fgWHO-TEQ/m³),与其他国家和地区比较,北京市大气PCBs的污染处于较低水平。PCBs最高浓度出现在工业区,其次是市区,背景点最低,化石燃料的不完全燃烧是北京市PCBs的主要来源。研究成果将为北京市大气环境中持久性有机污染物(POPs)的污染防治提供科学依据。      

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。