电流对钋青霉菌吸附和固定铅离子的响应机制

重金属铅污染是一种主要的环境污染类型,对生态以及人类健康存在着极大的威胁。如何修复铅污染是目前亟待解决的关键性问题。在众多的铅污染修复方法中,微生物修复法具有独特的优势。本实验中所使用的钋青霉菌是已被验证的对铅具有高耐受度和高吸附率的优秀菌种。在此基础上,本实验的主要研究目的在于进一步提高该菌种对铅的吸附、固定能力。实验采用双室电解池体系,分组设置0.5 V至1.5 V的梯度槽压,以观察不同电压下电流对钋青霉菌生长环境及对铅离子吸附作用的影响。实验结果表明,电流既可能促进也可能抑制钋青霉菌对铅离子的吸附和固定作用,其作用结果与外加电压的大小有关,在1.0~1.25 V的最适电压区间下,电流能增强钋青霉菌对铅离子的吸附和固定能力。     

基于压汞法与气体吸附法的页岩孔隙结构特征对比研究

针对中国海相与陆相页岩孔隙结构特征的差异性,选取威远与焦石坝海相页岩及瑶曲陆相页岩为代表,采用薄片分析、压汞及气体吸附试验方法,开展孔隙结构特征与控制性因素分析,提出了孔隙大小命名划分新标准,将 < 2 nm、2~100 nm、0.1~1μm、1~10μm、10~100μm、>100μm分别称为超微孔、微孔、小孔、中孔、大孔、毛细孔6类,其中2~100nm微孔范围,样品孔隙发育程度由高到低依次为2#、5#、1#、6#、4#,10~100μm大孔范围,孔隙发育程度由高到低依次为2#、1#、4#、6#、5#;提出了孔隙分布均匀系数h_u,经判定2#与5#样品与1#、4#、6#样品相比微纳米孔隙更发育,储气能力更强。采用DFT模型将N₂吸附与CO₂吸附结果及压汞实验结果统一起来,获得了纳米孔隙的连续分布规律。     

基于等温吸附线的煤层气储层的测井评价技术

煤层气以吸附状态赋存在煤层中而有别于常规天然气,导致传统评价常规天然气储层的方法不再适于评价煤层.煤层气含量的计算是煤层评价中最重要的一个环节,总结对比前人应用地球物理技术评价煤层气含量各种方法得出,兰格缪尔等温吸附法是计算煤层气最合适的方法,因此被广泛应用到煤层气的评价中.一般的兰格缪尔等温吸附方程都是由某一温度下甲烷的等温吸附试验数据,得出适用于该温度条件下甲烷的等温吸附方程,而不能预测其它温度.本文针对烟煤和无烟煤提出了适于不同温度条件的等温吸附方程,此外还重点论述了在无煤心实验数据情况下的煤质测井分析方法.     

不同钠吸附比含水介质中胶体迁移-沉积动力学

以滨海含水介质中天然胶体为研究对象,采用自行设计的室内土柱装置,研究不同钠吸附比胶体在滨海含水介质中迁移动态特征,测定了胶体沉积动力学曲线,计算了胶体总沉积率和沉积速率常数,最后对胶体迁移沉积机理进行了探讨。研究结果表明,胶体的穿透曲线与示踪离子相比,存在一个临界孔隙体积数(临界点),在临界点之前胶体的迁移速度大于示踪离子,之后则相反;胶体未发生完全穿透,钠吸附比SAR为0,2.85和∞;出水胶体最大相对浓度为0.65,0.16和0.70;胶体在含水介质迁移过程中发生了沉积,沉积量随孔隙体积数的增加而增加。胶体在含水介质中迁移的总沉积率分别为50.96%、87.95%和54.24%。钠吸附比SAR=2.85时沉积动态曲线为直线,沉积速率常数为0.151h-1,而钠吸附比SAR为0和∞时胶体沉积动态曲线为分段直线,拐点前后胶体沉积速率常数分别为0.072 h-1、0.048h-1和0.211 h-1、0.194 h-1。研究结果用双电子层理论可以很好地解释。     

黄土对含油废水的吸附作用研究

通过静态吸附实验,研究了兰州地区黄土对含油废水中石油类污染物的吸附作用,并对温度、pH、土壤粒径、有机质含量和含盐量等影响吸附作用的因素进行了分析。实验结果表明:该类型黄土对可溶性石油饱和溶液的吸附等温线符合Langmuir吸附模式,其吸附能力随温度、pH的升高而降低;吸附量随土壤粒径的减小呈增大趋势;吸附量与土壤有机质含量、含盐量呈线性关系,随着有机质含量、含盐量的增高吸附量增大。     

瓦斯压力对煤系页岩瓦斯吸附特性影响核磁共振谱试验研究

瓦斯压力是影响煤系页岩瓦斯吸附特性的关键因素。以阜新高瓦斯矿井清河门矿煤系页岩为研究对象,采用低场核磁共振（NMR）谱技术,通过向放有试样的夹持器中不断充入瓦斯,模拟煤系页岩瓦斯集聚赋存过程。以核磁共振T2谱幅值积分作为反映瓦斯吸附量定量化指标,从微细观角度定量研究瓦斯压力对吸附态和游离态瓦斯量影响规律。试验结果表明,（1）两个截止阈值确定了吸附态和游离态瓦斯T2谱曲线范围;（2）瓦斯压力对煤系页岩吸附态和游离态瓦斯增量均有显著影响。吸附态瓦斯增量变化受控于煤系页岩和瓦斯分子间作用力,而游离态瓦斯增量则主要与煤系页岩孔隙结构有关;（3）吸附态瓦斯量与瓦斯压力间关系符合朗格缪尔等温吸附方程,而游离态瓦斯与瓦斯压力呈3次函数关系;（4）以瓦斯T2谱均值变化幅度定量描述孔隙平均半径扩胀变形程度,随瓦斯压力增加,煤系页岩中～大孔隙结构均发生显著扩胀,平均半径增加1.47倍,而微孔隙结构尺寸未见明显变化。     

湘西北下古生界海相页岩储层特征与含气性分析

基于野外地质和钻井资料,结合相关实验测试结果,对湘西北地区下古生界海相页岩储层特征进行了深入研究,并探讨了页岩甲烷含气性及影响因素。结果表明：牛蹄塘组黑色页岩以深水陆棚斜坡相沉积为主,厚度范围为50~250 m;龙马溪组为闭塞海湾沉积,底部黑色页岩发育。两组页岩有机质类型均属于Ⅰ型,有机碳含量平均为3.57%和1.16%,热演化程度较高,平均达2.61%和2.08%。受沉积环境和成岩作用影响,两组页岩均具有高石英、低黏土、少量碳酸盐矿物的组成特征。页岩储集空间可划分为3大类：矿物基质孔、有机质孔、微裂缝。受有机质和黏土矿物等因素影响,页岩内部孔隙结构参数各不同,但主体上孔径小于50 nm的微孔和中孔提供了大部分比表面积和孔体积,为气体存储主要场所。牛蹄塘组页岩甲烷最大吸附量平均为1.98 cm3/g;龙马溪组页岩甲烷最大吸附量较低,为1.16 cm3/g。其中有机质与黏土矿物对页岩甲烷吸附量均有一定的贡献,而过高的成熟度和含水量可导致页岩吸附能力下降。     

陆相页岩微观孔隙结构特征及对甲烷吸附性能的影响

页岩的微观孔隙结构对其甲烷吸附性能及页岩油气潜力具有重要影响,前人研究主要集中在海相页岩。该文以四川 盆地川西坳陷上三叠统须家河组五段为例,开展了陆相页岩的探索研究。首先通过低温氮气吸附实验对页岩样品的微观孔 隙结构特征进行了研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数;然后通过高压甲烷等温 吸附实验,研究了页岩样品的甲烷吸附特征;最后探讨了页岩微观孔隙结构特征对甲烷吸附性能的影响。结果表明,须五 段页岩平均孔径为7.81~9.49 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状孔为主,含有少量 墨水瓶形孔。页岩比表面积高出常规储层岩石许多,有利于气体在页岩表面吸附存储,孔径在2~50 nm的中孔提供了主要 的孔体积,构成了页岩中气体赋存的主要空间。在85℃条件下,页岩甲烷吸附的兰氏体积为1.21~4.99 m3/t,不同页岩样品 之间的吸附性能差异明显。页岩的兰氏体积与比表面积之间呈现良好的正相关关系,比表面积与黏土矿物含量呈正相关, 而与总有机碳含量关系不明显。页岩的兰氏体积与微孔和中孔体积之间都具有良好的正相关关系,微孔体积和中孔体积与 总有机碳含量之间存在一定的正相关关系,但是正相关性的程度没有微孔体积和中孔体积与黏土矿物含量之间的关系强 烈。陆相页岩有机质热演化程度相对较低,因此有机孔发育有限：但另一方面同时黏土矿物含量较高,所以其内部发育大 量微孔和中孔,从而构成可观的比表面,影响甲烷吸附能力。     

高岭石和蒙脱石吸附胡敏酸的对比研究

高岭石和蒙脱石分别是暖湿和冷干气候带内典型土壤的代表性矿物,对二者吸附胡敏酸特点的对比研究可以为探索不同地带土壤中重金属的环境行为提供重要的依据。笔者通过一系列实验研究了pH值、离子强度和胡敏酸初始浓度对胡敏酸在高岭石和蒙脱石上吸附量的影响,重点剖析了引起高岭石和蒙脱石在吸附胡敏酸方面表现出的共性和差异的原因。研究结果表明:1)在pH=5条件下,胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着胡敏酸初始浓度和离子强度的升高而逐渐增加;2)胡敏酸在高岭石和蒙脱石上的吸附量均随着pH值的升高而降低;3)pH<6时,高岭石吸附的胡敏酸量多于蒙脱石,pH>6时则相反。这是由高岭石和蒙脱石在不同pH条件下吸附胡敏酸的机制不同造成的。在pH<6时,高岭石与胡敏酸之间的静电引力起主导作用,其次是配位交换作用和氢键作用。此时,蒙脱石以氢键作用为主要吸附机制。在pH>6时,高岭石和蒙脱石的主要吸附机制分别是疏水性作用和阳离子键桥。     

土壤中Cd、Pb、Hg离子的地球化学行为模拟实验

研究了山西省3种不同质地的土壤对Cd2＋、Pb2＋、Hg2＋的吸附、解吸和3种离子在土壤中的运移特性。结果表明,Cd2＋、Pb2＋和Hg2＋在粘粒土壤中的吸附能力大于在砂粒土壤中的吸附能力,且3种土壤对Pb2＋都有很强的吸附能力,吸附的Pb2＋很难在土壤中解吸下来。3种土壤对3种金属离子的吸附能力为Pb2＋＞Cd2＋＞Hg2＋,解吸能力正好相反,这主要与土壤的不同性质和3种重金属离子的水合离子半径、离子的水合能密切相关。Cd2＋在3种土壤中的等温吸附符合Freundlich和Langmuir方程,Pb2＋在3种土壤中的吸附特征符合Henry方程,而Hg2＋在3种土壤中的吸附符合Langmuir方程。土柱淋滤实验表明,Hg2＋在土壤中的穿透性很强,Cd2＋次之,Pb2＋在土壤中的穿透性最慢,其在长达20天的淋滤过程中仍然没有穿透土柱。3种不同质地的土壤对Cd2＋、Pb2＋和Hg2＋的迁移能力都表现为：大同土壤＞临汾土壤＞太原土壤。