纳米塑料颗粒在饱和多孔介质中的迁移规律

针对纳米塑料颗粒在饱和多孔介质中的迁移及其影响因素, 以纳米聚苯乙烯(PSNPs)作为典型纳米塑料颗粒, 通过实验和理论相结合的方法研究纳米塑料颗粒的迁移规律。以经典DLVO理论计算出PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能, 分析预测PSNPs与石英砂之间的吸附、聚沉。在柱实验中, 以石英砂作为多孔介质填充到砂柱中, 让PSNPs在一维饱和砂柱中迁移, 研究不同条件下PSNPs的迁移行为和影响因素。结果表明, 当离子强度由1 mmol/L增至50 mmol/L(电解质为NaCl), PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能的势垒则从215.13 KT逐渐降低至45.9 KT使得PSNPs更易于吸附在石英砂介质表面, 从而降低PSNPs在多孔介质中的迁移能力, PSNPs的穿透率由62.16%降至3.65%。当离子强度由0.1 mmol/L增至5 mmol/L(电解质为CaCl₂)时, 势垒则由33.72 KT降至14.03 KT, PSNPs的穿透率从82.46%降至4.27%。这些实验现象说明增加离子强度对PSNPs的穿透起到抑制作用, 且Ca2+比Na+具有更强的电荷屏蔽作用。同时提高PSNPs的初始浓度、流速和介质粒径均可增大PSNPs的穿透率, 而大粒径PNSPs颗粒的穿透率则较小。研究中构建了PSNPs实际运移与理论之间的关系, 进一步推进PSNPs的环境行为和机理研究, 为系统全面评价纳米塑料颗粒在土壤-地下水中的环境风险和生态安全提供科学依据。      

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(nTiO2)被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在nTiO2上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下nTiO2胶体颗粒对典型重金属离子(Zn2+和Cd2+)的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对nTiO2胶体颗粒吸附水体中Zn2+和Cd2+特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现：①磷酸盐的存在能有效地增强重金属在nTiO2上的吸附,Zn2+和Cd2+的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3.8~4.1倍。这主要由于磷酸盐能够通过桥连作用形成金属-磷酸盐-nTiO2三元络合物以及增加重金属离子和胶体颗粒之间的静电引力,从而增强nTiO2对重金属离子的吸附。②背景溶液中离子强度的增加会降低nTiO2对重金属离子的吸附效果。当背景溶液中离子强度(NaCl浓度)从0增加至10mmol/L时,nTiO2与金属离子之间的静电吸引会减弱,同时Na+与重金属离子竞争nTiO2表面吸附位点亦降低了nTiO2对重金属离子的吸附。③共存竞争性阴离子(如Cl-、NO3-和SO42-)会削弱磷酸盐对nTiO2吸附金属离子的增强作用,抑制顺序为：SO42->NO3->Cl-,即与其离子半径的数量级成反比。这是由于共存阴离子与磷酸盐竞争nTiO2表面的吸附位点所致。研究结果表明,磷酸盐可以显著地增强nTiO2对重金属离子的去除效能,但是去除效能的大小会受到背景溶液中水化学条件的影响。     

微生物矿化机制研究中的介观分析技术——以微生物与六价铬相互作用为例

微生物矿化的微观机理研究是当前地质微生物学的研究热点之一。以苍白杆菌与铬相互作用的研究为例,阐述了各种介观方法在微生物矿化模拟实验及微观机理研究中的应用。该研究借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及X射线吸收精细结构谱(XAFS)等表面与纳米表征手段,获得了铬还原菌与六价铬作用过程中的微观结构信息,包括菌体的形貌变化、铬在菌体内外的分布和成晶情况、非晶态还原产物的离子价态以及局域配位环境。研究结果将有利于揭示微生物与重金属相互作用机理,对其它类似体系的研究亦有借鉴意义。     

天然碳酸钙制备纳米微粒的研究

以浙江长兴天然碳酸钙为原料,制备了粒径为２０￣４０ｎｍ的纳米碳酸钙微粒。并研究了制备过程中诸地产品质量的影响。结果表明：煅烧温度和消化水温是影响Ｃａ（ＯＨ）２乳液反应活性的主要因素,其初始温度和添加剂是碳化反应的主要影响因素,随Ｃａ（ＯＨ）２乳液初始温度的升高产品的粒径增大,并存在一临界温度ｔ０,当温度小于ｔ０时,产品粒径小于１００ｎｍ,为纳米微粒,当温度大于ｔ０时,产品的粒径大于１００ｎｍ,且随     

环保新秀——橄榄石的自述

我——橄榄石,是人类朋友消除二氧化碳危害的最得力的好帮手,人类科学家称赞我是保护地球生存环境的新秀。我属岛状结构的硅酸盐矿物,化学式(Mg,Fe)2[SiO 4],斜方晶系,晶体呈厚板状—短柱状,集合体为粒状,橄榄绿至黄绿色,贝壳状断口,玻璃—油脂光泽,折射率1.654~1.690,硬度6.5~7.0,密度3.2~4.4 g/cm3。我具有许多独特的优良品质,所以,我能为人类的工农业生产和环境保护以及地质找矿做出贡献。主要表现为以下用途:首先,我可做高级铸件的高档型铸砂。用我自身制作的橄榄石砂因无游离二氧化硅而无硅尘危害,且受     

基于纳米孔隙弹性理论的页岩气储层地震弹性反演方法

页岩中的有机质干酪根广泛发育大量纳米级别的孔隙,这些孔隙具有极大的表面-体积比,孔隙表面会产生明显的表面效应,从而对页岩整体弹性性质产生影响.在对页岩进行储层预测时,考虑纳米孔隙的影响是十分必要的.现有的AVO技术以经典弹性理论为基础,通常可以预测页岩储层的纵横波速度、弹性模量和密度等,但往往忽略了纳米孔隙的表面效应.结合纳米孔隙弹性理论和AVO技术,将表征纳米孔表面效应的参数(表面弹性模量、纳米孔径)耦合到反射系数近似公式中,提出了一种新的AVO参数化表征方法,直接体现了纳米孔隙相关参数对反射系数的响应特征.新方法中包含3个待反演参数：基质剪切模量、纳米孔隙相关参数和密度.基于平滑背景约束的贝叶斯反演策略,利用测井的模型试验和实际地震数据验证了所提方法的可行性和适用性,实现了对页岩纳米孔隙相关属性的定量预测.通过定量关系转换,创建了一种用以描述页岩含气能力的指示因子.本文提出的方法为预测页岩气储层弹性性质提供了一种新的思路.     

测震台站智能隔离防雷系统的设计与实现

介绍一种测震台站智能隔离防雷系统的设计实现。其电源部分设计为步进电机控制双电瓶交换充电、放电,保证设备与交流市电完全隔离;信号传输部分设计为通过无线局域网(WLAN)将测震信号传输到网关,再通过有线网络进行数据传输。此设计的优点是使测震核心设备与市电和外线完全物理隔离以达到最好的防雷效果。同时制作先进的NEMS传感器用于检测空间电磁场的变化,根据相应算法判断当地是否发生雷电,在附近有雷电发生时可控制断开信号线、市电等达到保护相关仪器的目的。     

地气物质纳米微粒的实验观测及其意义

地气法 ( geogas)是寻找深部矿和隐伏矿的一种新方法 .选取实地地气测量和室内模型试验中具有地气异常的采样片 ,利用原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜观测 ,结果证实地气物质是纳米微粒形式迁移的 .地气物质的颗粒大小为n·nm到n·1 0nm ,在采样片上堆积成较大颗粒 ( 1～ 2 μm或n·1 0 μm) ;观察到其颗粒形状为球状、片状等 ;已测定的成分主要有Cu ,Zn ,Cr,Au ,Al,V ,Si,Cl,S ,Ca等 ,与地气异常成分一致 .从现代纳米科技的新认识 ,探索了地气法找矿机理 ,以及地壳上升气流中成矿物质纳米微粒的存在、迁移等纳米地质学问题 .     

氮掺杂纳米TiO2的制备与表征

采用溶胶凝胶法制备TiO2前驱体,分别在氮气和空气中,不同温度和时间条件下焙烧,制备纳米TiO2.研究了气氛、温度、时问对TiO2品相、平均粒径、吸收波长、表面元素组成等的影响.结果表明,氮气中焙烧制备的TiO2比同样条件下在空气中焙烧制备的样品具有更高的相转变温度、更小的晶体平均粒径、更高的表面吸附氧和间隙态N含量、更长的吸收波长.氮气中550℃焙烧4h制备的TiO2吸收波长达435nm.