影响咸淡水界面水敏性的几个因素

文章通过砂柱的水击试验,对水流速度、盐浓度、pH值对咸淡水界面水敏性的影响进行了研究。试验结果表明,咸淡水界面上存在临界盐浓度值和临界流速值,当入流溶液浓度达到临界盐浓度和流速达到临界流速时,都会产生颗粒释放现象,导致砂柱的渗透率下降,水敏性发生。在相同的盐浓度和进水流速条件下,进水的pH值越低,颗粒释放的速度越慢,释放总量越少;进水的pH值越高,颗粒释放的速度越快,释放总量越多。     

Ca2+含量对微粒释放的影响

通过批量试验和水平砂柱试验,以NaCl与CaCl2的混合溶液为研究对象,对Ca2+含量影响微粒释放的过程进行了研究,并提出了在不同浓度Ca2+存在情况下,混合溶液引起微粒释放的临界离子强度。研究结果表明:Ca2+不但不能引起微粒释放,而且对微粒释放过程具有明显而强烈的抑制作用,导致混合溶液引起微粒释放的浓度值急剧下降;Ca2+摩尔百分数为5%时,对应微粒释放的临界离子强度为0.02mol/L;Ca2+摩尔百分数为10%与20%时,对应微粒释放的临界离子强度分别为0.007mol/L与0.0005mol/L;Ca2+摩尔百分数为100%时,无微粒释放现象发生。上述临界离子强度值都远低于单一NaCl溶液引起微粒释放的临界盐浓度值0.06±0.005mol/L,且混合溶液中Ca2+含量越高,发生微粒释放的临界离子强度值越低,这一现象进一步验证了Ca2+对微粒释放的抑制作用。     

酸/碱溶液预降解淤泥有机质的效果与机理讨论

淤泥是一种富含有机质的特殊土。受微生物作用,其有机质会分解出腐殖酸,而腐殖酸又影响有机质降解;同时,腐殖酸还会影响淤泥固化效果。为掌握有机质的降解规律与腐殖酸的释放模式,营造3种酸/碱度的缓冲溶液环境,酸性（pH=4.0）、中性（pH=7.0）和碱性（pH=9.0）,将淤泥分别浸泡其中,观测其有机质含量和pH值的变化过程。结果发现,酸性和碱性缓冲溶液均能加快其有机质的降解速度;但只有碱性缓冲溶液能加快有机质释放腐殖酸,同时也能消耗掉腐殖酸,使溶液呈碱性;有机质分解腐殖酸呈现“释放-消耗-释放-消耗……”的交替过程;当有机质分解完成,腐殖酸也释放结束。淤泥固化土的长期强度表明,经碱溶液浸泡后,淤泥中有机质得到预先加速降解,其长期强度不会发生衰减。由此说明,通过碱性缓冲溶液预降解淤泥有机质,可以提升其固化土长期强度。     

酸/碱溶液预降解淤泥有机质的效果与机理讨论

淤泥是一种富含有机质的特殊土。受微生物作用,其有机质会分解出腐殖酸,而腐殖酸又影响有机质降解;同时,腐殖酸还会影响淤泥固化效果。为掌握有机质的降解规律与腐殖酸的释放模式,营造3种酸/碱度的缓冲溶液环境,酸性（pH=4.0）、中性（pH=7.0）和碱性（pH=9.0）,将淤泥分别浸泡其中,观测其有机质含量和pH值的变化过程。结果发现,酸性和碱性缓冲溶液均能加快其有机质的降解速度;但只有碱性缓冲溶液能加快有机质释放腐殖酸,同时也能消耗掉腐殖酸,使溶液呈碱性;有机质分解腐殖酸呈现“释放-消耗-释放-消耗……”的交替过程;当有机质分解完成,腐殖酸也释放结束。淤泥固化土的长期强度表明,经碱溶液浸泡后,淤泥中有机质得到预先加速降解,其长期强度不会发生衰减。由此说明,通过碱性缓冲溶液预降解淤泥有机质,可以提升其固化土长期强度。     

人工回灌条件下滨海砂质含水层渗透性的时空演变特征

人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明：当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。     

低温条件下长石溶解模拟实验研究

为了研究有机酸和无机酸对长石的溶解能力以及不同有机酸对长石溶解能力的差异,笔者等在80℃条件下,在不同pH值（4、6和8）的分别含有盐酸、乙酸和草酸的溶液中,对碱性长石和斜长石进行了溶解模拟实验研究。实验结果表明：酸性(pH=4)和弱酸性(pH=6)条件下,乙酸对两种长石的溶解能力大于草酸,碱性条件(pH=8)下草酸的溶解能力最大,无论在酸性或碱性条件下,有机酸对长石的溶解能力均高于无机酸,酸性(pH=4)条件下,斜长石与碱性长石溶解量差别不大,在弱酸性(pH=6)和碱性(pH=8) 条件下,斜长石的溶解量高于碱性长石。     

pH值对HPLC-ICP-MS测定水体中不同形态砷化合物的影响

在高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)测定不同形态砷化合物的检测技术中,流动相的pH值是一个关键影响因素。以往较多的研究仅关注了pH值对分离度的影响,通过比较分离度的优劣选择一个适用的pH值。本文采用HPLC-ICP-MS技术测定不同形态的砷化合物,以30mmol/L碳酸氢铵溶液作为流动相,研究了当流动相pH值在6.0～9.7范围内变化时,对砷形态化合物保留时间和峰强度产生的影响,从砷化合物的分离度、灵敏度和分析成本三个方面确定合理的分析方案。结果表明:pH值在6.0～7.5和9.5～9.7范围内, As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)四种形态的砷化合物的色谱峰分离效果较好;pH值在8.0～9.0范围时,随着pH值的增加,As(Ⅲ)和DMA出峰顺序发生了交换;pH为弱酸性时,砷化合物的灵敏度均较高;pH为偏碱性时,分析周期变短,适用于快速分析。碱性条件下,部分砷化合物与色谱柱结合能力更强,被保留在色谱柱内,使得色谱柱的寿命可能缩短。研究认为:偏酸性的流动相条件,适用于超低浓度(如≤10μg/L)的样品分析;偏碱性的流动相条件,具有明显的时间成本和运行成本优势,但要对色谱柱定期维护。     

磁铁矿协同增强磁黄铁矿去除水体中六价铬

利用天然磁铁矿辅助合成磁黄铁矿去除水体中的Cr(Ⅵ).实验结果表明,磁铁矿对合成的磁黄铁矿去除水体中Cr(Ⅵ)过程存在协同增强作用.同时利用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对反应前后样品进行分析,发现水体中的Cr(Ⅵ)被有效的还原为Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)3及Cr2O3的形式沉淀.设计正交试验探究了磁铁矿粒度、投加量以及废水pH值对除铬过程中2种矿物间协同作用的影响,发现3种因素的影响作用大小顺序为pH值＞磁铁矿粒度＞磁铁矿用量.磁铁矿协同磁黄铁矿去除Cr(Ⅵ)的最优条件为pH值= 3,磁铁矿粒度75～150 μm,用量占比40％.讨论得出2种矿物间的协同作用应包括1)磁铁矿对磁黄铁矿在水溶液中团聚现象的抑制作用;2)酸性条件下磁铁矿表面Fe(Ⅲ)对溶液中磁黄铁矿释放H2S的固定作用.     

碱金属离子及碱溶液对膨润土性能影响的研究进展

基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪坑中pH值和电导率的季节变化及淋溶过程

自2002年9月14日至2004年9月28日,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周。对表层雪样品和粒雪坑样品的pH值和电导率进行了分析。结果表明,表层雪的pH值和电导率具有明显的季节变化趋势,与本区域的主导山谷风风向NE和ENE密切相关。在春季,由于尘暴发生频率的增加,表层雪的pH值呈现较强碱性,电导率达到最大值;在冬季,由于原生气溶胶向次生气溶胶的转化,pH值呈现较弱碱性,电导率达到最小值。在后沉积过程中（2003年10月4日至2004年9月8日）,雪坑中不同时期的pH值和电导率呈现不同的季节变化特征和淋溶过程。电导率的峰值P1进入粒雪冰的时间比与它相对应的大粒径（直径>10 μm）微粒的浓度峰值提前40天左右;在有的雪坑中,pH值和电导率的峰值出现在污化层附近,与污化层的位置有较好的一致性,说明污化层对可溶性离子的淋溶作用可能有一定的影响。相关分析表明,Ca2+是影响表层雪中pH值和电导率变化的最主要离子。