沸石对放射性核素Cs+,Sr2+的吸附阻滞作用

通过对新疆乌鲁木齐浅水河地区沸石的物化性质和工程特性(包括阳离子交换容量、孔结构、粒度组成、击实密度、渗透系数等)、活化处理以及对放射性核素C s ,S r2 吸附性能的研究,结果表明:该沸石的阳离子交换容量(CEC)达到97.9 m eq/100 g,在中性条件下最高为195.4 m eq/100 g;击实后的渗透系数为8.7×10-4m/s。沸石对溶液中的C s ,S r2 吸附量分别达到162.6×1-0 3和74.9×1-0 3,吸附效果优于内蒙高庙子膨润土矿。经过钠改性和铵改性处理后的沸石,对C s 的吸附量有不同程度的提高,最高达234.5×1-0 3;但对S r2 的吸附效果影响不大。溶液pH值对C s ,S r2 的吸附量有明显影响,中性和碱性环境更有利于沸石吸附作用的进行。     

不同环境条件对固定化细菌吸附低浓度Cd2+规律的影响

采用固定化技术将吸附重金属能力较强的优势细菌固定,然后将其对Cd²⁺进行吸附规律研究。结果表明：固定化细菌对Cd²⁺吸附是动态过程,120 min达到吸附平衡;随着重金属Cd²⁺浓度的增加,固定化细菌对其吸附量呈线性增加,而随着离子强度的增加,固定化细菌对其吸附量呈线性降低;当吸附体系pH=6时吸附量最大;环境温度对固定化细菌吸附影响不显著;共存Pb²⁺降低了固定化细菌对Cd²⁺的吸附量。     

煤矿瓦斯中H_2S气体的吸附特性及其对治理的影响

基于新疆和山西气煤及瘦煤对H_2S、CH_4和N_2的平衡水条件下的等温吸附实验及Langmuir模型和D-A模型对实验数据的模拟结果,来研究煤矿瓦斯中H_2S气体的吸附特性及其影响因素,并探讨其与H_2S异常矿井的治理关系。结果显示:不同于CH_4和N_2在煤中主要以微孔吸附为主(90%以上),煤中H_2S气体的微孔吸附量仅占Langmuir最大吸附量的36.26%~57.21%,平均为45.99%;气体分子本身的性质是影响煤中H_2S吸附的主要因素,尤其分子直径是影响H_2S气体V_0/V_L远小于CH_4和N2的这种现象的主要原因,也是造成微孔中H_2S气体难以解吸的主要原因;基于H_2S气体在煤中吸附解吸特征,提出应从H_2S气体分子本身入手,结合矿井煤层地质条件来治理煤矿中的硫化氢。     

渤海湾北岸Bg10孔磁性地层研究及其构造意义

对渤海湾北岸孔深600m的Bg10孔进行了详细的沉积学和古地磁研究,划分了39个沉积单元;基于516个样品(60个交变样品,456个热退样品)分离出的特征剩磁,建立了钻孔的磁性地层,并与标准极性年表相对比,确定正极性N1、N2、N3、N4、N5、N6和N7分别对应C1n、C1r.1n、C2n、C2r.1n、C2An.1n、C2An.2n和C2An.3n,R1、R2、R3、R4、R5和R6分别对应C1r.1r、C1r.2r+C1r.3r、C2r.1r、C2r.2r、C2An.1r和C2An.2r。钻孔B/M界限埋深162.3m,M/G界限埋深为475.8m,钻孔底部位于C2An.3n内,其年龄应小于3.596Ma。Bg10孔包括3个沉积阶段:Ⅰ阶段为3.3~3.6Ma,沉积速率略大于130m/Ma,为构造活动期,唐县期夷平面结束后,盆地沉降和山体隆升的差异增大,并与西部地区的青藏运动A幕相对应;Ⅱ阶段为1.9~3.3Ma,沉积速率为112m/Ma,为盆地的填充过程,气候变化控制沉积过程,但沧县隆起和黄骅坳陷之间沉降仍有差异。Ⅲ阶段为0~1.9Ma,沉积速率为202m/Ma,约在1.0~1.2Ma发生一期构造活动,与西部地区的昆黄运动时代大体相当。1.0Ma以来,沉积过程受构造和气候变化双重影响,沧县隆起和黄骅坳陷之间仍有差异沉降。唐山-邢台断裂带可能在1.9Ma之后活动性增强,并和张家口-蓬莱断裂带在沧县隆起上的交汇区域形成一个次级凹陷。     

河北保定典型污灌区土壤Cu吸附特性研究

我国部分地区土壤污染形势严峻,主要表现为Cu等重金属元素严重超标。污水灌溉以及含Cu饲料过量使用等不合理的农业生产方式是导致Cu在耕地中富集的主要因素,严重威胁粮食安全和人类健康。以河北保定典型污灌区为研究区,通过静态吸附批量实验探究土壤吸附Cu的动力学和热力学特性。吸附动力学模型和等温吸附经验模型中得到的参数一致表明,表层土壤S1对Cu的吸附能力强于底部土壤S2。S1的有机质含量高于S2,提供了更多的表面吸附点位,这可能是导致土壤S1对Cu的吸附能力更强的原因之一。离子强度对土壤Cu吸附率的影响较小。溶液pH和溶解性有机物(DOM)含量对土壤Cu吸附率的影响明显,pH值与吸附量呈正相关,DOM浓度与吸附量呈负相关。由于土壤对pH有很强的缓冲能力,短时间的酸雨可能不会导致Cu的迁移。施用有机肥时,有机肥浸出液中高浓度的DOM可能会与Cu形成水溶性Cu-DOM络合物,促进Cu在土壤中的迁移,导致浅层地下水污染。     

海泡石改性土-膨润土泥浆阻截墙阻截地下水重金属阳离子污染

为探究海泡石的添加对土-膨润土泥浆阻截墙材料的施工和易性、渗透性,以及对地下水重金属阳离子污染阻截性的影响,采用天然海泡石对土-膨润土泥浆阻截墙改性,并以铅污染为代表,进行了坍落度实验、渗透实验和吸附实验。结果表明：添加海泡石不会对土-膨润土-海泡石阻截材料施工和易性造成太大影响,海泡石掺量从0增加至30%,满足目标坍落度要求的含水率仅增加1%;在实验掺量范围内海泡石对泥浆阻截材料渗透性能的影响较小,材料渗透系数均小于10^-7 cm/s,能够满足工程要求;材料对Pb²⁺的吸附是以化学吸附为主的吸附过程,海泡石掺量分别为0、5%、10%和20%时,泥浆阻截材料对Pb²⁺的吸附量依次为89.73、112.52、140.85、183.40 mg/g,温度降低,阻截材料吸附量也随之减少。在铅污染液的作用下,土-膨润土-海泡石阻截材料渗透系数逐渐上升,海泡石的存在能够延缓Pb²⁺对该阻截材料的侵蚀;渗出液pH和Pb²⁺质量浓度变化表明,在实验时间内阻截材料仍然起着阻截作用。     

柴达木盆地西部尕斯库勒油田原油地球化学特征及成因

尕斯库勒油田是柴达木盆地最大的油田,对于该大型油藏的形成机理一直是研究的重要课题。对尕斯库勒油田E31和N1-N2油藏原油的地球化学特征进行综合研究,结果表明:原油的正构烷烃呈偶奇优势,具有低的P r/Ph比值,含β-胡萝卜烷,反映它们形成于强还原环境;含丰富的伽玛蜡烷和>C30藿烷,指示它们形成于咸水-超咸水环境,但是,N1-N21原油的成油环境古盐度略高于E31原油;具有高含量的C27甾烷、规则甾烷、4-甲基甾烷、长链三环萜烷和低含量的二环倍半萜、烷基环已烷,说明它们母质主要为菌藻类,但是,两个油藏原油母质略有不同,E31原油较多的来自细菌,N1-N21油藏原油则较多的来自浮游生物;原油具有低的C29甾烷20S/20S 20R和ββ/ββ αα比值及T s/Tm比值和低丰度的重排甾烷,反映了它们都为未成熟-低成熟度原油,但是,E31油藏原油的成熟度略高于N1-N21油藏原油。油源研究表明E31和N1-N21油藏原油由第三系盐湖相生油岩中生物脂类与可溶有机质和干酪根一起在低成熟阶段所生成。     

北京平原包气带典型沉积物对NH+4 N吸附特性研究

采用批实验方法,研究了北京平原典型沉积物对NH+4 N的吸附规律。结果表明颗粒越细的沉积物,达到吸附反应平衡所需的时间越长,对NH+4 N的吸附量也越大;NH+4 N初始浓度在0~50 mg/L范围内,Henry、Langmuir、Freundlich吸附等温模式均能较好地描述北京平原典型沉积物对NH+4 N的吸附特性。沉积物对NH+4 N的吸附量随初始浓度的增加而增加;沉积物的颗粒越细,Henry吸附系数K越大,单位质量沉积物的饱和吸附量也越大;沉积物中TOC含量对沉积物的NH+4 N吸附行为有一定的控制作用,永定河、潮白河沉积物TOC值与Henry吸附系数K的相关系数R2分别为050,076;沉积物对NH+4 N的饱和吸附量随着土水比的增加而减少,通过乘幂的方式拟合不同土水比下的饱和吸附量,得出了北京平原包气带沉积物对NH+4 N的饱和吸附量;相同岩性条件下,特别是细颗粒沉积物中,潮白河沉积物对NH+4 N的吸附能力较永定河沉积物强,而同一流域内,中、下游沉积物的吸附能力较上游强。     

峨眉山二滩玄武岩地球化学特征

峨眉山大火成岩省二滩地区玄武岩w(S iO2)/%=40.5~59.65;普遍高碱,w(K2O N a2O)=2.64%~7.67%。w(T iO2)=2.10%~6.53%,T i/Y>500,该区玄武岩属于高钛(HT)型玄武岩;其M g#=58~84,明显高于高于宾川高钛玄武岩(31~53),说明岩浆演化程度明显低于宾川高钛玄武岩浆。岩石样品中Sr显示明显负异常,暗示了二滩玄武岩经历了广泛的斜长石结晶分离;而Eu不显异常,则反映了玄武岩岩浆中有高Eu3 /Eu2 比值的存在,其环境为氧化环境。在二滩玄武岩和宾川高钛玄武岩中,N i,Z r,T iO2和M g#均显示了明显差异,说明二滩玄武岩具有独立的地球化学特征。二滩玄武岩不相容元素(R b,B a,Th,U,N b,T a,L a,C e等)配分曲线与O IB相似,及其T a/Y b vs Th/Y b双变量图解也显示出了富集地幔特征,这些特征反映了峨眉山二滩玄武岩源区为富集地幔源,玄武岩岩浆可能为地幔柱物质。此外,B a/Th,Z r/N b,L a/N b,B a/N b等比值介于EM I O IB和EM II O IB之间,以及C e/Pb比值也说明:二滩玄武岩缺少H IMU O IB端元组分,是EM I O IB和EM II O IB两端元的混合产物。     

废弃蒙脱石制备N、S共掺杂类石墨烯碳纳米材料

近年来,以有机-无机模板法制备碳材料的研究备受关注。通常以聚合物为碳源、矿物为模板,在惰性气体保护下碳化,然后去掉模板,释放矿物模板中的碳材料。由于不同矿物模板的结构各异,从而能够制备出具有不同结构特征的碳材料,如一维的碳纳米纤维(Fernandez-Saavedra et al.,2004)、二维的类石墨烯材料(Xu et al.,2013)和三维的多孔碳(Liu et al.,2013)。蒙脱石由于其化学惰性硅氧烷表面和可膨胀层间域结构,常被用作制备类石墨烯碳材料的理想模板。另一方面,蒙脱石作为一种高效廉价、环境友好的吸附剂,能被广泛应用于环境修复领域,特别是用于染料废水的处理。但要实现蒙脱石在染料废水中的推广应用,还需要解决吸附染料后废弃蒙脱石的处理处置问题。前期研究发现,在氮气气氛中碳化吸附结晶紫后的废弃蒙脱石,成功制备了碳单层-蒙脱石纳米复合材料,为废弃蒙脱石的回收利用提供了一种切实可行的方法(Chen et al.,2014;Zhu et al.,2015)。此外,阳离子染料通常含有除C和H以外的其他元素,如N、S等,这些异质原子可能会进入碳材料的晶格,从而影响碳材料的结构和性质。因此,模板制备法也许能作为制备异质原子掺杂型碳材料和回收利用废弃蒙脱石的有效手段。本研究以吸附阳离子染料亚甲基蓝(MB)后的废弃蒙脱石为前驱体,通过无氧碳化、交替酸洗来制备N、S共掺杂类石墨烯碳纳米材料,并采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法对所得材料结构和组成进行分析,并对其电催化性能进行表征,重点研究了碳化温度对所得类石墨烯材料结构和性能的影响。实验结果表明,吸附MB后蒙脱石的层间距增至19.1,碳化后层间域高度随温度升高逐渐减小至4.4,略大于单层石墨烯厚度3.4,这是因为半径较大的S原子不能很好地适应sp2杂化碳网导致其略微突出二维平面造成的。所得碳材料的TEM图谱呈现高度透明的薄膜形貌,AFM图谱呈现出较光滑的表面和锯齿状的边缘,对应的高度图显示该碳片层厚度约为40,说明所得碳材料由十多层石墨烯单层堆叠而成。XPS结果显示,碳材料中同时含有C、N、S三种元素,且N主要以吡啶N、吡咯N和石墨N三种形式掺杂进入石墨烯结构中,S以噻吩S的形式存在。电化学测试结果表明,所制备的N、S共掺杂类石墨烯材料具有较好的氧还原反应催化性能和稳定性,有望用作燃料电池的阴极电催化剂。上述研究结果不仅为废弃蒙脱石的资源化回用提供了新途径,而且为异质原子掺杂类石墨烯碳材料的制备提供了新方法。     

天然锰钾矿吸附水溶液中Hg^2＋的实验研究

利用粉碎分级的天然锰钾矿去除水溶液中Hg^2 的实验研究表明：反应平衡时间约为20小时；pH值对其吸附率影响很大，在中性（氯化物在偏碱性）条件下吸附率较高；溶液中阳离子的存在会产生竞争吸附而降低对Hg^2 的吸附量，2价金属离子较1价金属离子对Hg^2 竞争干扰明显；溶液中Cl^-的存在能明显降低对Hg^2 的吸附量。对等温吸附曲线的回归分析得出在浓度为5～350mg/L段能很好地符合Langmuir单吸附位吸附曲线，并计算出在该实验条件下其最大理论吸附量为27.6mg/g。解吸实验结果表明，在无其他电解质参与的条件下解吸量较少，受多种电解质干扰时其解吸率不超过20%。     

Influence of outside environmental variations on ammonia nitrogen adsorption characteristics of HVMT/PC/EPDM composite

A new kind of ammonia nitrogen (AN) sewage water treatment composite was prepared by melt blending, with synthetic rubber ethylene propylene diene monomer (EPDM) and polycarbonate (PC) as the matrix, the natural vermiculite (VMT) powder modified by hydrochloric acid solution (HVMT) as the filler. By Fourier transform infrared (FTIR) measurement and XRD measurement, it was confirmed that the HVMT was more suitable as filler than VMT. By considering the influence of pH, temperature, adsorption composite content and initial mass concentration on removal rate and adsorption capacity, it can be concluded that the removal rate increased first and then decreased with the increasing pH. “Room temperature” was the optimum temperature for the composite. The removal rate of AN increased with the increasing adsorption composite content. When the adsorption reached equilibrium, the removal rate remained unchanged; the adsorption capacity of AN increased with increasing initial concentration. The removal rate increased gradually with lower initial concentration of AN. When the initial concentration increased to a certain level, the removal rate started to decline. When the initial concentration and composite content showed adsorption equilibrium, the adsorption capacity remained unchanged. The composite can be recycled to be reused after regeneration for nine cycles; the AN adsorption capacity of composite was decreased by only 4.5 %. If the composite can be prepared in large-scale production lines, the costs of HVMT/PC/EPDM porous composite can be controlled at less than USD 16/kg.     

大洋锰结核氨浸渣脱硫产物处理含镉废水的研究

研究了大洋锰结核氨浸渣脱硫产物去除废水中镉离子的多种影响因素,如接触时间、脱硫产物粒径、溶液pH值、初始镉离子浓度和吸附剂量。并利用X射线粉末衍射(XRD)、场扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对材料和产物进行了表征。结果表明减小脱硫产物粒径、增大吸附剂量等有利于提高去除效果;大洋锰结核氨浸渣脱硫产物去除水中镉离子是基于离子交换反应的原理:MnS+Cd2+→CdS+Mn2+。     

斜发沸石对模拟核素Sr2+的吸附/解吸动力学研究

以Sr（NO3）2为核素源、新疆富蕴县所产斜发沸石为吸附剂,研究斜发沸石对Sr2＋的动力吸附/解吸效果。探讨吸附时间、Sr2＋初始浓度与吸附量的关系以及吸附机理。用pH=6的水溶液对饱和吸附了Sr2＋的斜发沸石进行解吸。结果表明：斜发沸石对Sr2＋的吸附在4 h能达到最大吸附率的99%,Freundlich吸附等温式能对吸附曲线进行很好的描述,单位质量沸石对Sr2＋的最大吸附量为38.34 mg/g,以阳离子交换吸附为主。4.5 h后解吸率为1.78%,解吸速率远小于吸附速率,解吸量与解吸时间的自然对数呈现明显的线性关系,用Elovich方程对解吸曲线进行拟合,R=0.9994,拟合方程为：qt=0.03375＋0.11916lnt。理论上将5%的Sr2＋解吸出来约需5044 d。该斜发沸石固Sr2＋能力很强,对于处理含Sr2＋放射性废液具有重要的意义。     

孔隙压力对煤岩基质解吸变形影响的试验研究

煤层气开采过程中,伴随着煤层气不断地吸附、解吸和渗流,煤体产生变形,极易导致煤和瓦斯突出事故。以晋城天地王坡煤矿为例,通过实验室内试验,模拟煤层气在复杂地层漫长的形成和逐渐开采过程,得到了孔隙压力与解吸量、应变的变化关系,并拟合得出其相应关系表达式,揭示了一些新的规律:(1)初期解吸速度较快,解吸量随时间的增长而不断增加,后期解吸速度减缓,解吸量逐渐趋于稳定;(2)孔隙压力与解吸量、应变呈现抛物线曲线关系,随孔隙压力的升高,吸附和膨胀变形占主导,其值均在增大;(3)存在最小孔隙压力值,随孔隙压力的增大,解吸时间增长,孔隙压力越小,吸附解吸规律越不明显,对于晋城天地王坡煤矿3#煤样,该值在1.0MPa左右;(4)不同加载方式对解吸量和变形量影响较大,先部分加载吸附后全部载荷解吸结果同比加全部载荷吸附解吸结果高13%～77%。试验结果可为煤层气(CBM)抽放安全和煤与瓦斯突出防治提供理论依据。     

准噶尔盆地彩南地区深层低阶煤吸附特征及其影响因素

现有数据表明我国1 000 m以浅低阶煤层含气量普遍偏低,而深层低阶煤试采效果显示较好。基于Langmuir方程开展了低阶煤高温高压环境下等温吸附模拟实验,结果表明:褐煤吸附量约占长焰煤、气煤吸附量的1/3,吸附能力最弱,随着煤阶的升高,吸附量逐渐增大;实验发现低阶煤在55℃、12 MPa以下吸附量随温度、压力增大而增加较快,并建立了基于煤阶-温度-压力条件下的深层低阶煤饱和吸附模型;煤层随着埋藏深度的增加,吸附量呈现出快速增加-缓慢增加-缓慢递减的过程,即深层煤层吸附量存在吸附临界深度带,为1 400~1 700 m。1 400 m以浅吸附量受压力正效应大于温度负效应,吸附量随埋深增加而增加,临界深度带内吸附量达到极限,不再增加,1 700 m以深温度负效应大于压力正效应,吸附量随深度增加而减小。实验结果为深层低阶煤层气资源评价及开发潜力提供理论依据。      

岩溶水锶元素水文地球化学特征

通过对桂林地区地下河系统不同类型岩溶水水样Sr2+ 含量和87 Sr /86 Sr 值分析,得到如下结论: ( 1)桂林地区岩溶水中Sr2+ 含量普遍较低,流经不同岩层的地下水Sr2+ 含量不同,岩溶水中Sr2+ 含量随着Ca2+ 含量的增大而增大,随着Mg2+含量的增大而减小;地下河水中的Sr2+ 含量始终介于表层岩溶带水、饱水带裂隙水、地表坡面流和外源水(如果存在外源水补给)的最大、最小值之间。( 2)流经不同岩层地下水的87 Sr /86 Sr值不同,流经砂岩层地下水87 Sr /86 Sr 值较高,其次为流经白云岩层和灰岩层的地下水;地下河水87 Sr /86 Sr 值也是介于表层岩溶带水、饱水带裂隙水、地表坡面流和外源水(如果有外源水补给)的最大、最小值之间。因此Sr2+和87 Sr /86 Sr能反映岩溶水形成的信息,是较理想的天然示踪剂,在岩溶水研究中具有很广阔的应用前景。      

冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响

冻融作用对土壤理化性质具有重要影响,进而影响了土壤中重金属迁移转化过程和环境效应。通过实验模拟研究了冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响。结果表明：黑土对Pb和Cd的吸附能力大于棕壤;冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的吸附能力,这与冻融作用改变了土壤的理化性质有关;随着Pb和Cd吸附量的增大,黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸量和解吸率也相应增大;冻融作用促进了黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸,并且在同一冻融条件下黑土的解吸能力小于棕壤;冻融作用使得黑土和棕壤对Pb和Cd的解吸量大于未冻融土壤,这与冻融作用使解吸溶液pH的下降幅度增大有关。冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的固持能力,增加了土壤中Pb和Cd的生态风险。     

镉及其络合物在黏土上的吸附行为

淋洗剂EDTA 二钠和柠檬酸三钠与镉形成的络合物及镉本身在黏土上的吸附行为研究表明: 上述两种淋洗剂能有效提取表层土中的Cd,形成的络合物在迁移过程中又能较好地被黏土层吸附。黏土对Cd2 +、Cd--EDTA 和Cd--柠檬酸的吸附容量顺序为: Cd--柠檬酸＞ Cd2 + ＞ Cd － EDTA; 3 种形态的吸附过程均以离子交换吸附为主,并在15 min 内完成。黏土对Cd2 + 和Cd － 柠檬酸的吸附容量随溶液初始pH 的升高而增大,对Cd--EDTA 的吸附容量随pH 升高略有降低。     

出芽短梗霉吸附水体中共存Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）重金属离子研究

利用出芽短梗霉进行吸附水体中Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）共存离子实验, Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）毒性浓度均为300 mg/L时,菌种生长良好。吸附性能实验结果表明：出芽短梗霉吸附水中Cr（Ⅵ）的最佳条件是pH值为3.0、时间为2 h、温度为30℃,吸附量为8.575 mg/g;吸附Cd（Ⅱ）的最佳条件是pH为5.0、时间为30 min、温度为30℃,吸附量为15.49 mg/g。