铁层柱蒙脱石催化剂微波诱导催化处理垃圾渗滤液

常规生化处理很难使垃圾渗滤液达到市政污水纳管排放标准,或无法稳定排放,必须进行深度处理。本文探索了微波诱导催化用于渗滤液的深度处理,以铁层柱蒙脱石作催化剂,微波辐照下深度处理垃圾渗滤液。结果表明,对初始COD浓度为1100~1300 mg/L的垃圾渗滤液,以铁层柱蒙脱石作为催化剂,在微波功率600 W,辐照时间30 s条件下,经微波诱导催化处理后,COD去除率达到39%。铁层柱蒙脱石催化剂以"卡房"型介孔结构为主,均匀的介孔结构有利于微波诱导催化。     

利用坡缕石酸活化废液制备聚合氯化铝铁

坡缕石粘土生产活性白土的过程中产生的酸化废液会对环境造成严重污染,利用此废液,通过加入浓碱在一定条件下聚合制备了聚合氯化铝铁,最佳聚合pH值为4.0,所得产品基本符合GB15892-2003水处理剂国家标准.混凝实验结果显示,在480 mg/L的投药量下聚合氯化铝铁对自配水的浊度去除率最高可达98.3%,且适应的pH值范围较宽,处理效果优于其他常用絮凝剂.     

考虑围岩软化特性和应力释放的圆形隧道黏弹塑性解

将围岩的塑性应变软化特性引入到考虑应力释放的圆形隧道黏弹塑性解中,并且在围岩的软化和残余强度阶段考虑围岩的塑性体积膨胀特性,提出了考虑塑性软化以及塑性体积膨胀和围岩应力释放的圆形隧道弹塑性解。当软化系数k = ∞、膨胀系数h = s时,该解转化为黏弹-脆塑性解;当k = 0、h = s时,则转化为黏弹-理想塑性解,进一步令h = s = 1,则转化为不考虑塑性体积膨胀的黏弹-理想塑性解。通过具体实例计算,分析了掌子面与研究断面间距x、围岩的软化系数k、膨胀系数h和s、支护结构等对围岩塑性区、破碎区半径和变形的影响。当开挖面与研究断面间距x在(0~4)D（D为隧道直径）范围内,随着时间增加塑性圈和破碎区迅速增大;超过4D,塑性区和破碎区半径增量逐渐变小,趋于稳定值;围岩中包含塑性区和破碎区时,二者半径的比值只取决于围岩的性质,与支护结构无关,但支护结构可以限制塑性区及破碎区的范围;考虑应变软化和塑性体积膨胀时,围岩径向位移和塑性区及破碎区半径均大于不考虑应变软化和塑性体积膨胀时的结果;软化系数k增大,围岩位移、塑性区和破碎区半径增加、塑性区半径和破碎区半径之间的比值变小。得到的结果对于隧道工程设计和施工具有一定的指导性和参考价值。     

煤渣吸附水中BHC(六氯环己烷)的条件实验研究

以GC-MS为分析手段,利用一定量预处理后的工业废弃物煤渣,通过实验得出煤渣吸附水中BHC的最佳条件为:pH值5,温度15℃.煤渣粒径的减小、用量的增加以及延长煤渣与水中BHC的接触时间均能增加煤渣对水中BHC的吸附量,在最佳条件下,每克煤渣对水中BHC的吸附量能达到354.22μg以上.通过利用煤渣处理安图水库水样结果表明,用煤渣处理含BHC的污染水,是一种较为理想的环境治理方法.     

臭氧-超声联用处理聚乙烯醇废水

本研究采用臭氧-超声（O₃/US）联用技术处理聚乙烯醇（PVA）废水,分别考察了PVA初始质量浓度、初始pH、臭氧通入速率、超声功率、超声频率及反应时间对PVA和COD去除效率的影响,并在此基础上通过正交实验确定了降解PVA和COD的最佳实验条件。研究结果表明,超声频率对去除率有显著影响,PVA初始质量浓度对去除效率的影响较大,反应时间、超声功率、臭氧通入速率和初始pH的影响相对较小。通过影响实验和正交实验确定的最佳降解条件为:PVA初始质量浓度100 mg/L、初始pH=9、臭氧通入速率4 g/h、超声功率320 W、超声频率40 kHz、反应时间20 min,此时COD和PVA的去除效率分别为86.4%和99.3%。超声对臭氧降解聚乙烯醇废水具有明显的协同作用,在最佳条件下,臭氧-超声联用技术比单独臭氧技术对PVA的去除率增加了5.1%,对COD去除率增加了19.4%。     

脉冲超声波激励对煤的孔隙全尺度改造效应

为深入研究脉冲超声波激励对煤体孔隙结构的改造效应,利用含瓦斯煤体超声波激励实验系统,开展超声波功率800和1 000 W持续、交互脉冲下煤的超声波激励实验,综合低压CO2吸附、低温N2吸附和高压压汞等实验,研究煤的大孔(>50 nm)、介孔(2～50 nm)、微孔(<2 nm)全孔径段的孔隙参数演化规律。实验结果表明：脉冲超声波对煤的孔隙具有扩孔效应,煤的孔容占比以微孔和大孔为主,介孔占比最小,煤中各孔径段比表面积大小为：微孔>介孔>大孔;与未超声、持续超声激励煤样相比,脉冲超声波激励煤的各孔径段孔容和比表面积均有所提高;随脉冲次数增加,煤的孔容增幅和比表面积增幅呈正线性增大,其中大孔的孔容和比表面积增幅较为显著。脉冲超声波激励煤样形成水锤压力阶段和滞止压力阶段的持续转换,增加了煤的孔隙结构损伤程度。研发脉冲超声波发射器结合水力化技术,可提高煤的孔隙发育程度,增加煤体渗透性,提高瓦斯抽采效率。     

淀粉糖苷表面活性剂对超细粉体分散性能的研究

采用化学、超声波和机械分散的方法研究淀粉糖苷表面活性剂对凹凸棒石超细粉体分散的机理和工艺条件。实验结果表明:用0.7%淀粉糖苷表面活性剂做分散剂,在8 000r.min-1高剪切转速下,超声时间13min,超声功率180 W;pH12的条件下进行分散,扫描和透视电镜表明,淀粉糖苷表面活性剂对凹凸棒石细粉的分散效果和稳定性良好。     

石灰岩热膨胀特性试验研究

以石灰岩为研究对象,对其在高温作用下的热膨胀特性进行了试验研究。为弄清产生热膨胀的原因,对高温后石灰岩试件的孔隙率、超声波速和元素组成进行了试验研究。试验结果表明,高温作用下石灰岩将发生热膨胀,热膨胀量与试验时间的关系曲线可分为4个阶段,热膨胀量的大小与试验温度有关且为非线性关联;高温后石灰岩的孔隙率变化总体呈随温度升高而增加趋势,且以500℃为分界温度,分为缓慢增加和急剧增加2个阶段。而超声波速检测表明,高温后试件内超声波传播速度变化规律复杂,呈波浪形;高温后试件组成元素检测表明,试件内主要元素含量发生了较大变化;试件内孔隙、裂隙变化和组成、矿物成分分解是导致试件发生热膨胀的主要原因。     

电气石粉对油田采出废水处理效果实验研究

将电气石粉应用于油田采出废水CODCr的处理中,实验表明处理效果主要受反应时间、电气石用量、电气石粒径和溶液pH值等因素的影响。通过正交实验得到处理的最佳条件为:溶液pH=9,反应时间60min,电气石用量200g/L,电气石粒径100μm,此时油田采出废水CODCr降至68.46mg/L,去除率达到了82.25%。结合紫外线、红外线、超声波等条件进行电气石粉的CODCr降解实验,结果表明,这3种方法是有效的,其中结合超声波处理使去除率达到了90%以上,结合紫外线使处理时间降低了83%。本实验的进行为电气石这种环境矿物材料拓宽了应用领域。     

珊瑚砂高压力下一维蠕变分形破碎及颗粒形状分析

珊瑚砂是一种含钙极高的海洋生物成因材料,具有高棱角性、形状不规则、易破碎等特点。通过珊瑚砂的高压一维蠕变试验,研究颗粒破碎引起颗粒分布曲线和形状因子的演化规律。借助于高速动态图像的激光粒度粒形仪器,从统计学的角度分析试验前后颗粒形状随压力演化的关系,发现颗粒的形状因子,如长宽比、球形度和凹凸度等,随压力增加而逐渐增加。不同粒径的颗粒形状因子均向一个窄幅范围趋近,说明颗粒破碎具有无尺度性和自相似性的分形特性,分形维数随压力增加而逐渐增大,且趋近分形破碎极限。采用Hardin和Einav的方法计算相对破碎量,发现在两种计算方法下相对破碎量与压力呈幂函数关系,且幂指数相同。相对破碎量随时间增加的现象并不明显,说明在高压力下颗粒破碎主要为压缩破碎,且颗粒细化滑移填充孔隙引起的变形是造成蠕变的主要原因。     

坡面流层流区动力学特性

为完善坡面水流的基础理论研究,基于定床水槽试验,以甘油溶液为试验流体,采用超声波测量技术,进行了4种粗糙度、5种坡度和13种单宽流量条件下的组合试验,研究了坡面流层流区的动力学特性及滚波特征。研究结果表明:在雷诺数为8~160的范围内,流态指数在理论值0.33附近波动,且随粗糙度的增大呈现先增大后减小的变化趋势,在粗糙度为0.10 mm附近达到峰值;阻力系数受坡度和粗糙度影响显著,可较好地由坡度、粗糙度和雷诺数的关系式表示;随着雷诺数的增大,滚波波速和波峰均呈幂函数形式递增,滚波周期大小无明显变化;坡度的增大会使层流失稳临界单宽流量减小,粗糙度的增大会使临界弗劳德数的均值减小。     

超声波纳米提取测量法——一种覆盖区找矿新技术:在拜仁达坝铅锌矿区的实践

覆盖区的隐伏矿为今后重要的勘查目标,常用的勘查方法有气体提取测量法和化学分散提取法。这些方法,野外工作量大;室内提取过程复杂,操作复杂、不环保,宜受外界影响大;测量结果重现性较差;为此,建立了土壤纳米简便提取和测量的新方法--超声波纳米提取测量法,利用超声波空化原理,快速提取土壤中的纳米物质,并在内蒙古半干旱草原区上方开展了超声波纳米提取测量法的地球化学勘查方法的试验工作。结果表明,超声波纳米提取测量法获得的地球化学异常明显,对下伏矿体的指示效果较为明确,其中主要成矿元素Cu、Pb、Zn、Ni、Ag在矿体上方均有明显的异常,且异常衬度与矿体的深度对应关系好。矿体深度浅,异常衬度大,矿体深度深,异常衬度小。超声波纳米提取法可作为该景观区寻找隐伏矿的有效手段。     

超声波层析成像在桩身结构完整性诊断中的应用

应用声波在桩身中传递的网格法射线追踪原理,采用逐次线性化迭代与带阻尼最小二乘QR分解相结合的超声层析成像方法进行图像重建。通过预设置缺陷的模型桩测试,对基于超声波速和特征阻抗的层析成像结果进行了分析验证。结果表明,超声层析成像技术应用于基桩完整性诊断中,可判定灌注桩桩身缺陷的位置和形状大小,并能达到较高的精度。特别是基于特征阻抗的层析成像,为基桩完整性的定量诊断提供了精确的数据平台,在基桩完整性诊断和对缺陷的工程处理方面具有较高的应用价值。     

超长工作面过大断面空巷三维应力演化及综合治理技术

为解决超长工作面过大断面空巷极易发生片帮和大面积冒顶等难题,以晋城成庄矿某超长工作面为背景,建立大断面空巷的三维模型,将工作面顶板划分为煤柱顶板、空巷顶板和待采区顶板3部分。通过理论分析,推导了煤柱失稳的判据,并利用FLAC3D数值模拟分析了大断面空巷顶板应力演化过程。结果表明:煤柱宽度W≤40 m时,工作面超前支承应力与空巷超前支承应力在煤柱上叠加,煤柱开始发生塑性变形;W≤10 m时,煤柱顶板应力逐渐达到峰值16.6 MPa,煤柱发生破坏并失去承载能力,工作面超前支承应力向待采区转移,空巷顶板应力达到峰值12.7 MPa。根据空巷顶板应力演化规律,确定高水材料充填支柱支护的合理强度及空巷两帮煤壁注浆加固的时机,辅以空巷锚索梁补强,提出了大断面空巷综合治理措施,现场应用效果良好。      

Prediction of groundwater environmental impact on a power plant under accident conditions

According to the engineering features of the proposed power plant and the possible pollution accidents, the accident conditions of two kinds of polluted groundwater, such as the light diesel oil tank bottom leakage and the power plant pond bottom leakage are set up. Using the two-dimensional hydrodynamic dispersion equation of the continuous injection and instantaneous injection, the groundwater pollution in the accident condition is predicted and evaluated. The results show that, with the passage of time, the migration range of groundwater pollutants caused by sewage leakage from industrial wastewater buffer tank shows a trend of gradual expansion; however, the maximum value of pollutant concentration exceeding standard is gradually decreasing. After 10 years, the excessive pollutant migration distance has reached 390 m. If no remedial measures are taken in time, during the operation of the power plant, industrial wastewater pool sewage leakage will cause long-term pollution to the groundwater. Similarly, if the accident was diesel tank explosion, the range of diesel contamination to groundwater is also increasing over time, but the concentration of pollutants is gradually decreasing. About 25 years later, the pollutant concentration within 400 m downstream of pollution source has decreased to 0.04 mg/L, and the impact of diesel oil leakage on groundwater has largely disappeared.     

Experimental study on the velocity-dependent dispersion of the solute transport in different porous media

The hydrodynamic dispersion is an important factor influencing the reactive solute transport in the porous media, and many previous studies assumed that it linearly varied with the average velocity of the groundwater flow. Actually, such linear relationship has been challenged by more and more experimental observations, even in homogeneous media. In this study, we aim to investigate the relationship between hydrodynamics dispersion and the flow velocity in different types of porous media through a laboratory-controlled experiment. The results indicate that (1) the dispersion coefficient should not be a linear function of the flow velocity when the relationship between the flow velocity and the hydraulic gradient can be described by Darcy’s law satisfactorily; (2) Power function works well in describing the dispersion coefficient changing with the flow velocity for different types of porous media, and the power value is between 1.0-2.0 for different particle sizes.     

The air flow number in flotation machine scale-up

The flotation cell is quantified as a mixing device for one, two, and three phase systems using combinations of water, air, and solids. To do this, power consumption was measured as a function of impeller speed, rate of aeration, and solids concentration. Initial suspension of solids and dispersion of suspended solids throughout the water or water/air system were also studied as influenced by impeller speed, particle size and solids concentration. The power number and air flow number were used to correlate the data.Flotation studies with a zinc ore using three sizes of cells of the same design, showed that aeration had to be controlled in the smaller cells to duplicate the results in the cell of commercial size. For optimum results the flow number range in the smallest cell was less than the critical value for suspension of coarse particles. Operating flow numbers for the three cell sizes under optimum conditions were close; commercial cells of the same size operating elsewhere appear to have two to three times higher flow numbers.The general relationships among air flow, impeller speed, particle suspension and flotation are discussed with particular reference to scale-up problems and coarse particle flotation. Both impeller speed and aeration should be considered as variables requiring systematic study and independent adjustment.     

基于NMR技术的超声波频率对煤体激励致裂效果的影响

为了深入研究超声波频率对煤体激励致裂效果的影响,利用超声波发生仪对原始煤样进行致裂实验,并利用低场核磁共振设备NMR设备对煤样进行测量,通过分析弛豫时间T₂曲线,深入研究煤样致裂前后孔隙结构的变化。研究结果表明:超声波可以有效改善煤体的孔隙结构,经超声波激励致裂后,煤样内部的孔隙数量增多,总孔隙率、有效孔隙率及渗透率均明显增大;同时,煤样内部小孔数量的增长率与超声波频率呈负相关关系,中孔和大孔数量、总孔隙率增长率、有效孔隙率及渗透率的增长率与超声波频率均呈正相关关系。研究结果为煤储层超声波致裂增透技术奠定理论基础。      

超声波振荡对细颗粒黄土样品粒度测量影响的实验分析

在使用常规的前处理方法对细粒黄土（粘黄土）样品进行粒度测量时,发现结果不稳定。为了调查原因,分别选取黄土高原东南缘河南卢氏、秦岭地区陕西洛南和陕西洛川三个地点的黄土、古土壤样品,进行对比实验,分析前处理方法对细颗粒黄土样品粒度测量结果的影响。结果发现,在进行细粒黄土的粒度测量过程中,激光粒度仪上的超声波振荡分散时间对测量结果影响很大,一般应控制在２ｍｉｎ以上。作者用河南卢氏乔家窑黄土—古土壤剖面 的连续粒度测量结果对改进后的前处理方法进行可行性验证,结果表明,采用改进后的前处理方法所得的结果,与野外地层划分及磁化率值的变化有较好的相关性,表明改进后的前处理方法更适用于细颗粒黄土样品的粒度测量。