污染物在黏土中的非线性扩散特性

针对溶质运移测试中运移参数提取困难、方法不统一的现状,基于溶质在土粒上的质量分数,定义了一个新的非线性吸附模型;推导了非线性吸附情况下溶质运移的控制方程,并用最小二乘法原理编制运移参数的反演程序;用一维土柱静态扩散法测试Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散特性,用非线性吸附模型成功提取出运移参数.结果表明:非线性扩散理论比线性扩散理论能更好地解释实验现象;Pb(Ⅱ)在高岭土/水之间的吸附特性近似符合Freundlich模型;Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散系数为0.0868～0.1058cm2/d,且呈现出随着溶质体积浓度的减小而增大的非线性;土柱扩散法测得Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的单层吸附容量为0.00177～0.00236,明显小于Batch法所得的吸附容量;高岭土作为Pb(Ⅱ)的屏蔽材料是可行的,但增加土样的干密度会降低土样吸附污染物的能力.

多场耦合作用下溶质运移模型及机制研究

最新研究表明,多孔介质中溶质运移现象受化学渗透和土壤表面电荷的多重影响。随着城市化进程的加快,卫生填埋场衬垫系统的长期安全性和淤泥脱水问题也愈加严重。为了综合研究水头,电场和化学渗透等物理作用对离子在土壤介质中迁移特性的影响,建立了一个新的多场耦合模型。该模型用有限元法取得数值解,并且利用移动边界成功实现了对淤泥脱水和填埋场衬垫系统中水溶液和化学溶质迁移问题的数值模拟。对于衬垫系统而言,化学渗透现象和渗透电势两者均可减缓溶质击穿土层的时间,有助于延长衬垫的工程寿命。对于淤泥脱水问题的分析结果表明,水力渗透系数和电渗系数分别是主导压滤式和电渗式脱水处理的主要变量。孔隙淤堵是压滤脱水中最主要的问题,土工织物表面所积聚的滤饼会导致水流量急剧下降。