一种海洋水合物地层钻井用新型钻井液

随着全球对天然气水合物勘探与开发的关注越来越多, 水合物地层钻井技术的研究也得到了日益重视.但是, 水合物地层钻井存在井内水合物分解与重新生成从而影响井内安全的严重问题.为了解决这一问题, 针对水合物地层的钻井特点, 结合现有的纳米材料, 通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米SiO₂钻井液: 海水+2%纳米SiO₂+3%膨润土+1%Na-CMC+3%SMP-2+1%PVP(K90)+2%KCl, 并对其低温常规性能和水合物生成抑制性能进行了实验评价.实验结果表明, 该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性, 并能够长时间有效抑制近井壁地层中的水合物分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物, 有利于保障井内安全和钻井作业的顺利实施.      

纳米金刚石钻头试验研究

纳米技术（nanotechnology）是近年来发展起来的一种新技术,许多国家都在研究这种新技术及其应用。俄罗斯研制出了用爆炸法生产纳米金刚石的成套设备。乌克兰生产出了纳米金刚石。乌克兰超硬材料研究所设计出了纳米金刚石钻头,并进行了实验台试验。试验结果表明,纳米金刚石钻头是一种很有前景的破碎岩石工具,可以取得很好的技术经济效益,在地质勘探和采矿工业中应用前景广阔。建议我国加强对纳米金刚石钻头的研究并推广使用。     

硫酸盐对磁赤铁矿—磁铁矿厌氧转化过程的影响

磁赤铁矿可以在厌氧微生物作用下固相转化为磁铁矿,这种转化过程具有重要的矿物学及环境磁学意义。文章通过开展硫酸盐还原菌（SRB） —磁赤铁矿交互作用实验,重点探讨了SRB 活性对磁赤铁矿—磁铁矿固相转化速率的影响。在31 d 培养期内,SO₄^2-+SRB+磁赤铁矿体系中SRB 的生长导致16.7%的SO₄^2-转化为酸可挥发性硫（AVS）,部分还原释放的Fe（II） 与AVS 反应生成单硫化物、双硫化物和多硫化物,同时铁氧化物因溶解作用粒径减小;在无SO₄^2-的SRB+磁赤铁矿体系中, SRB 还原产生的Fe （II） 主要存在于铁氧化物中,没有次生沉淀产生。X 射线衍射和穆斯堡尔谱分析结果表明在SRB 作用下纳米磁赤铁矿逐渐向磁铁矿转化,加入SO₄^2-时转化速率加快,与矿物接触的SRB 菌体的数量及其向磁赤铁矿传递电子的能力均得到了增强。在天然或人工厌氧条件下,SO₄^2-是制约磁赤铁矿向磁铁矿转化的重要因素。     

近地小行星太空风化光谱效应的模拟实验研究

本文选取3种类型的陨石分别进行脉冲激光辐照实验,模拟距离太阳1个天文单位(1 AU)处,10亿年(1 Ga)期间微陨石轰击的太空风化作用对E型、S型、C群等近地小行星光谱特征的改造。结果显示,激光辐照后,顽辉石无球粒陨石光谱的可见光波段反射率降低且近红外斜率增加,与E型小行星光谱改造特征一致;普通球粒陨石的可见光-近红外波段反射率均降低、吸收深度变浅且近红外斜率增加,与S型小行星光谱改造特征一致;CV3型碳质球粒陨石和CO3型碳质球粒陨石在激光辐照后可见光波段反射率降低,但近红外波段反射率升高,吸收深度变浅且近红外斜率增加,与贫挥发分的C群小行星光谱改造特征一致; CM2碳质陨石在激光辐照后,可见光波段反射率增加,但近红外波段反射率及近红外斜率降低,与富挥发分的C群小行星光谱改造特征一致。研究结果可为近地小行星探测任务备选目标的确定、光谱遥感数据以及表面物质演化过程的反演提供一定的参考。     

无机纳米颗粒在土壤中的环境效应与影响因素

纳米技术的快速发展以及纳米材料的广泛应用,使得以纳米颗粒形式存在的天然矿物及人工纳米颗粒归趋于土壤环境并在土壤中大量累积。其中无机纳米颗粒进入土壤生态系统后会改变土壤孔隙度及渗透系数,并可能与有机质等结合或相互作用从而影响土壤理化性质。无机纳米颗粒还可直接或间接作用于土壤动物及微生物,其中抑制效应为主,利用其尺寸效应和高反应性与微生物细胞以及信号转导小分子作用影响其生物活性或营养成分等,对微生物产生毒性或改变群落结构。同时,纳米颗粒特性、土壤理化参数(pH值、离子强度、含水量和矿物质、有机质含量等)及微生物群落等因素同样会影响无机纳米颗粒在土壤中的环境效应。本文系统阐述了无机纳米颗粒进入土壤生态系统后产生的环境效应,归纳无机纳米颗粒在土壤中生态效应的影响因素,并对纳米颗粒的生态效应研究提出了问题与展望。     

基于纳米免疫磁珠快速富集4 种海洋致病性弧菌的研究

为研究海洋中常见致病性弧菌的快速分离富集方法--免疫磁珠法, 本文以副溶血弧菌、 哈维氏弧菌、创伤弧菌、灿烂弧菌为研究对象, 制备纳米免疫磁珠, 并通过一系列优化条件, 用3M 试纸计算捕获率来确定免疫磁珠最佳捕获条件。最后分别对4 种致病性弧菌的不同菌液稀释浓度、 对1 株目标菌和8 株非目标菌、4 种混合菌进行捕获, 从而评价免疫磁珠的灵敏度、特异性以及抗干 扰能力。结果表明, 4 种磁珠偶联最佳抗体量为300、600、150、150μg.最佳捕获条件: 副溶血弧菌 免疫磁珠用量3mg, 免疫反应45min, 磁分离3min, pH 7.4 缓冲液体系。哈维氏弧菌免疫磁珠用量3mg, 免疫反应45min, 磁分离1min, pH 6.0 缓冲液体系。创伤弧菌免疫磁珠用量12mg, 免疫反应60min, 磁分离5min, pH 8.0 缓冲液体系。灿烂弧菌免疫磁珠用量6mg, 免疫反应30min, 磁分离3min, pH 7.4 缓冲液体系。在纯培养情况下, 4 种免疫磁珠灵敏度均达到10 CFU/mL 数量级; 分别对9 株菌进行捕 获, 对目标菌的捕获率均达到87%以上, 对非目标菌的捕获率均低于32%; 对4 种混合菌进行捕获时, 免疫磁珠捕获率不受其它杂菌干扰。本研究证明了该免疫磁珠有较好的灵敏度、特异性和抗干扰能 力, 且与其它增菌方法相比, 大大缩短了时间, 具有较好的应用前景。     

纳米Cu2O/珍珠贝壳复合材料的光催化杀菌机理研究

研究了纳米 Cu2O/珍珠贝壳复合光催化材料对嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、鳗弧菌和溶藻胶弧菌的杀菌效果,并考察了材料浓度、光源强度、作用时间等因素对杀菌作用的影响.结果表明,该复合材料对四种病原菌均具有较强的杀灭能力,复合材料浓度为100 mg/L时,无论在紫外光还是太阳光下照射2 h,杀菌率均达到100%; Fe (phen)32+光度法验证了复合材料溶液在光照过程中产生了具有强氧化活性的自由基.     

点吸收式波浪能摩擦纳米发电系统输出性能的仿真研究

为了寻求低成本、结构简单、无污染、输出电压高的波浪能发电系统,本文提出了一种新型点吸收式波浪能摩擦纳米发电系统,该系统包括振荡浮子、具有纳米摩擦层的连杆套筒和固定在海底的支架。首先利用AQWA软件对该装置进行水动力仿真得出在波浪周期为5 s,不同波浪高度时浮子对应的振荡位移情况,然后进一步建立数学仿真模型,分析了垂直滑动摩擦纳米发电机的开路电压、转移电荷量、电流以及电容随位移和时间的关系,得到了外接不同负载时发电机的最大功率和最大功率对应的电压电流情况。通过数据分析发现:随着波浪高度和纳米摩擦层绝对摩擦位移的增加,电能输出稳定后的最优匹配电阻在109Ω左右,此时摩擦纳米发电机的发电性能最佳,对应波浪高度为0.5 m时最大发电功率为173.6 W。