地下咸水阴离子协同作用对316L不锈钢耐蚀性能的影响

滨海地区地下咸水对地源热泵换热系统中不锈钢材料的腐蚀十分严重。采用动电位极化扫描和电化学阻抗谱等方法研究了模拟咸水中不同阴离子协同作用下316L不锈钢的腐蚀行为。结果表明:随着Cl-浓度的增加,316L不锈钢耐蚀性降低。SO42-与Cl-协同作用时,高浓度的SO42-抑制了Cl-对316L不锈钢表面膜的破坏,增强其耐蚀性,低浓度的SO42-则降低其耐蚀性;而HCO3-与Cl-的协同作用对316L不锈钢耐蚀性影响的规律与之相反。当这3种阴离子共存时,其协同作用加速了316L不锈钢的腐蚀。这为不同地下水环境条件下地源热泵系统的选材提供了参考。

模拟地下咸水中B30铜镍合金的耐蚀性

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了模拟地下咸水中不同阴离子共存条件下B30铜镍合金的腐蚀行为。结果表明:随着Cl^-和HCO_3^-含量的增加,B30铜镍合金耐蚀性降低;低含量的SO_4^(2-)降低了B30铜镍合金的耐蚀性,高含量的SO_4^(2-)使其耐蚀性增强;模拟地下咸水中B30铜镍合金的耐蚀性低于其在模拟海水中的。

B30铜镍合金表面植酸转化膜的制备工艺研究

为提高B30铜镍合金表面植酸转化膜的耐蚀性,采用扫描电镜、动电位极化曲线、电化学阻抗谱等方法研究了浸泡时间、植酸浓度和钼酸盐浓度对B30铜镍合金表面植酸转化膜的表面形貌及在3.5%NaCl溶液中缓蚀率的影响。结果表明,植酸转化膜的缓蚀率随着浸泡时间的延长而逐渐增大,但浸泡时间超过12 h后植酸转化膜表面出现龟裂,破坏了转化膜表面覆盖的完整性,缓蚀率降低。植酸转化膜的缓蚀率随植酸浓度的增大而增大,当植酸浓度超过10 mmol/L时,植酸转化膜微观形貌疏松多孔,缓蚀率随植酸转化膜致密性的下降而降低。向植酸溶液中添加钼酸钠后转化膜的缓蚀率随着钼酸盐浓度的增大而增大,当钼酸钠浓度超过50 mg/L时,转化膜的缓蚀率开始降低。因此,不同浸泡时间和植酸浓度会对B30铜镍合金表面植酸转化膜的完整性和致密性产生影响,从而影响其耐蚀性。通过钼酸盐与植酸复配可以进一步提高植酸转化膜的耐蚀性。

截渗墙作用下滨海地下水渗流与排泄特征

截渗墙的修建是防治滨海含水层中海水入侵的有效手段,然而它对地下水渗流和排泄的影响是被忽略的。本文通过建立场地尺度的数值模型,模拟了海水入侵的动力学过程,以地下水流速和流量为指标定量评价了截渗墙结构对地下水渗流和排泄的影响。研究结果表明,截渗墙条件下的地下水排泄量呈现先上升后下降的趋势,并在墙体下方形成高流速区域,但地下水平均流速有所降低;随着墙体深度增加,与海洋边界距离减小,地下水排泄量和平均流速减小,特别是当墙体深较大时,地下水排泄量和平均流速对深度变化更加敏感。

植酸对咸水介质中316L不锈钢耐蚀性的影响

滨海区地源热泵中材料耐腐蚀性研究是有效开展利用新能源的基础,具有重要意义。采用动电位极化扫描和电化学阻抗谱方法研究了不同植酸组装浓度和组装时间对316L不锈钢在地下咸水介质中耐蚀性的影响,并探讨了植酸与钼酸钠复配形成的自组装膜对316L不锈钢在地下咸水介质中耐蚀性的影响。结果表明:在Cl-质量浓度为10g/L的NaCl溶液中,随着植酸浓度的增加,316L不锈钢自腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,自组装膜对316L不锈钢的防护作用先增强后降低;随着自组装时间的延长,植酸自组装膜对316L不锈钢的缓蚀率先上升后下降。在自组装时间为6h、植酸浓度为10mmol/L时形成的自组装膜防护效果最好,缓蚀率达到84.17%。向植酸自组装液中添加钼酸钠后,形成的聚合钼酸根通过络合作用和静电作用使316L不锈钢的耐蚀性降低,说明植酸的复配对提高咸水介质中316L不锈钢的耐蚀性是有选择的。这为咸水地区地源热泵系统中316L不锈钢换热器的防护提供了理论指导。

海水入侵含水层的非等温过程数值模拟研究

世界各地海水和地下水之间普遍存在着温度差异,系统研究非等温条件下滨海含水层中海水入侵的影响机理与效应,对于滨海地下水开采、管理和保护具有重要的科学意义与应用价值。本文采用现场尺度的地下水—盐—热耦合数值模型,定量研究了非等温条件下地下水流场动态变化和盐度分布特征,深入探讨海水温度变化对含水层海水入侵的影响机理与效应。研究结果表明,在低温(5℃)条件下地下咸水首先沿水平方向缓慢流动,而高温(35℃)时咸水区会形成上升流和下降流;地下水的密度和含水层的渗透系数受地下水盐度和温度的共同影响,但地下水密度主要取决于盐度变化,而含水层渗透系数主要受温度影响;不同海水温度下海水入侵程度可以分为咸水楔快速增长、缓慢增长和稳定分布3个阶段,海水入侵程度取决于海水和地下淡水的密度差,非等温条件下的海水入侵是一个复杂的地下水—盐—热动力学过程。

B30铜镍合金和316L不锈钢在热泵系统中的耐腐蚀性能

采用动电位极化扫描、电化学阻抗谱等方法研究在地下咸水不同电导率、p H值和流速条件下,B30铜镍合金和316L不锈钢的腐蚀行为。结果表明:随着地下咸水电导率的增加,B30铜镍合金自腐蚀电流密度迅速增加,点蚀敏感性增大,而316L不锈钢自腐蚀电流密度的增加较缓慢,耐蚀性明显优于B30铜镍合金。在酸性溶液中,B30铜镍合金发生均匀腐蚀。随着p H值的增大,B30铜镍合金点蚀倾向增大,316L不锈钢点蚀倾向减小。流速为1 m/s的冲刷腐蚀条件可以破坏B30铜镍合金钝化膜的形成,而不影响316L不锈钢钝化膜的稳定性。这为热泵系统如何选择金属材料提供了参考。

植酸自组装膜对HAl77-2黄铜缓蚀性能的影响

采用动电位极化曲线法、电化学阻抗谱法和脱锌系数分析,研究了植酸浓度、自组装时间和Na2Mo O4复配浓度对植酸自组装膜在HAl77-2黄铜表面缓蚀性能的影响。结果表明:HAl77-2黄铜的自腐蚀电流密度随着植酸浓度的增加呈现先下降后增加的趋势,耐蚀性先明显增强后下降;自组装时间的延长,使HAl77-2黄铜表面植酸自组装膜更加致密,超过一定时间(16 h)后,自组装膜反而老化脱落,表现为黄铜电极的自腐蚀电流密度增加和阻抗弧半径的下降;与Na2Mo O4溶液复配后,植酸对HAl77-2黄铜的缓蚀效果明显升高,且脱锌系数分析结果表明,植酸与Na2Mo O4复配,可以显著地减弱黄铜的脱锌现象。这为植酸自组装膜在黄铜腐蚀防护中的应用提供理论支撑。

含水层海水入侵形成机制与治理技术研究

地下水海水入侵研究是国际环境地学领域亟待解决的重大前沿性课题,也是全世界面临的严重挑战.深入研究人类活动胁迫下海水入侵形成机理与治理技术具有重大的科学意义和应用价值.项目以山东半岛典型的海水入侵区为依托,通过原位监测、系列模拟试验、精细的数值模拟、深入的理论分析,定量解析地下咸水的来源及其贡献,揭示海水入侵过程中水岩作用的机理,阐明海水入侵防治(淡水帷幕、截渗工程)机制与效应,开发适合滨海地下水非确定性模拟-优化模型,提出切实可行的海水入侵防治技术方案,为我国沿海经济和社会可持续发展提供科学依据.