聚合物型钻井液降滤失剂的合成及其性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、顺丁烯二酸酐(MA)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为改性单体,与丙烯酰胺(AM)聚合,采用水溶液聚合法合成了P(AM/DMAM/DMDAAC/MA)四元共聚物钻井液降滤失剂,研究了pH、单体用量、聚合时间等因素对聚合物降滤失性能的影响。结果表明:聚合反应温度为55℃、反应时间为3 h、AM/DMAM/DMDAAC/MA单体质量比为7∶2∶2∶0.5、引发剂质量分数为0.5%时,得到的四元共聚物黏均分子量为3.98×10^(6);当温度达到180℃、四元共聚物在基浆中的加量为0.5%时,滤失量保持在7.8 mL,符合SY/T 5621—93的API滤失量标准。

月桂酸咪唑啉季铵盐及其复合缓蚀剂的缓蚀性能

以月桂酸、二乙烯三胺和氯化苄为原料,合成了月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂,并对产品进行了红外表征。在CO_(2)浓度为500 mg/L的模拟矿井水中,腐蚀温度为50℃,缓蚀剂总使用浓度为60 mg/L的条件下对月桂酸咪唑啉季铵盐及复配缓蚀剂进行电化学缓蚀性能测试。静态腐蚀失重测试结果表明,在二元复配缓蚀剂中,月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂与二氧化硫脲具有更好的协同效应,在质量比为1∶2时,缓蚀率达到了85.30%。交流阻抗测试结果表明,在二元复配缓蚀剂中,月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂与二氧化硫脲具有更好的协同效应,在质量比为1∶2时,缓蚀率达到了86.68%。极化曲线测试结果表明,月桂酸咪唑啉季铵盐与二氧化硫脲复配的缓蚀剂是以抑制阴极为主的混合型缓蚀剂;其他配方均是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂。由极化曲线参数计算的缓蚀率与阻抗测试的结果基本一致。

不同灌溉方式对稻田土中NH_(4)^(+)-N迁移转化途径的影响

为探究不同灌溉方式对稻田土壤中NH_(4)^(+)-N迁移转化途径的影响,采用自制装置模拟稻田,测定土壤施入尿素后在不同灌溉方式下稻田氨挥发量以及土壤、淋溶液中NH_(4)^(+)-N浓度及相关指标的变化.结果表明,常规淹灌方式下,施肥后15 d内以淋溶途径损失的NH_(4)^(+)-N量约为湿润灌溉方式下的2.7倍;湿润灌溉方式下,施肥后15 d内以氨挥发、硝化反应途径损失的NH_(4)^(+)-N量分别约为常规淹灌方式下的16.5倍和2.02倍.研究结果表明,常规淹灌方式下施肥后15 d内NH_(4)^(+)-N主要以淋溶途径进行迁移转化;湿润灌溉方式下施肥后15 d内NH_(4)^(+)-N的迁移转化途径主要为氨挥发.通过分析不同灌溉方式下土壤中NH_(4)^(+)-N的迁移转化途径可为合理灌溉及控制农田面源污染提供技术参考.

永定河流域农业土壤氮磷损失的计算及分析

为了解决当前农业生产过程中氮磷损失量计算过程中存在的不确定性问题,该文结合硝酸盐、铵盐与土壤颗粒结合类型的差异,从氮循环的角度定量评价降雨径流作用下的土壤氮损失量;结合磷元素的运移与土壤类型密切相关的特性,通过对土壤中的溶解态、颗粒态磷质量分数进行计算,确定农田径流量对应下的土壤磷损失量。永定河流域化学肥料施用量过大,致使土壤总氮损失量为96kg/hm2,总磷损失量为9kg/hm2,研究区内部的氮磷损失量数值差异较大。由于流域氮磷损失量计算方法充分考虑了流域土壤及施肥特性,因此,计算结果具有一定的合理性和适用性。本研究为土壤氮磷损失计算以及流域农业生产面源污染的源头控制提供依据。

农业区氨氮流失模型

定量分析了农田降水、产流、下渗、排水、蒸散发、灌溉之间的关系并提出相应的数学方程式．采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线动态描述土壤中氯氮吸附与溶解两相平衡状态。在此基础上，建立了一个模拟随农业排水和产沙的氨氮流失数学模型，并以江苏省锡澄农业区为例说明了这一模型的应用。

氮在紫色土中的移动和水稻氮素利用率的研究

利用养分渗漏池研究了紫色土中氮肥品种、用量对氮素移动、淋失和水稻氮肥利用率的影响。结果表明:淹水期间淋失的氮素基本形态是NH+4 N,主要分布在土壤表层,并随时间而下移;NH+4 N 淋失量与降雨量呈显著正相关;氯化铵促进了NH+4 N 的淋失,但其氮肥利用率比尿素高8 个百分点,说明水稻上可酌施含氯化肥;增施氮肥增加了NH+4 N 的淋失量,减少了氮肥利用率,建议水稻施氮控制在150kg/hm2 。

碳酸氢铵水溶液热分解性能的研究

对氨法脱碳的主要产物碳酸氢铵的分解过程进行了实验,研究此过程的可行性。结果表明,不同温度下碳酸氢铵溶液的分解过程是不同的。随着温度的升高,CO2的解析比率升高,铵的损失也升高。随着碳酸氢铵溶液的增大,CO2的解析比率升高,铵的损失也升高,但升高的趋势在不断变缓。

稻麦轮作过程氨氮径流特征和数值模拟研究

通过田间定位监测和分析,研究了稻麦轮作下降雨径流过程农田NH4+-N流失的影响因素和流失特征。结果表明,稻季施肥和灌溉对降雨径流中NH4+-N流失有一定影响,麦季小麦越冬期是地表NH44+-N径流流失主要发生时期,占NH4+-N总流失量85%以上,是农田主要的污染源。根据其流失规律和特征,运用随机模型和GLEAMS模型,对稻麦NH4+-N流失进行模拟研究,其模拟值与试验值拟合度较高,NH4+-N流失估算值与实测值误差为6.17%和2.04%。

紫色土壤氮素不同流失形式的比较研究

土壤氮素流失形式及其量化研究是农业小流域氮素管理及流失过程模拟的核心内容之一,以紫色土区3个具有不同地形和土地利用方式的典型农业小流域为研究对象,比较研究了区域土壤氮素在降雨侵蚀过程中流失的主要形式.结果表明,紫色土区土壤氮素以硝态氮为主要流失形式,其流失浓度一般占硝态氮和铵态氮总浓度的80%以上,农田利用为主流域的则高达90%以上.氮素流失的平均浓度因流域土地利用类型的差异而显著不同,农田的一般为(536±2.13)mg/L,而非农田利用的变化在1.70～3.15 mg/L之间.农田硝态氮的精确管理应作为减控流域土壤氮素非点源流失的关键措施.

曝气生物滤池内的自养反硝化作用

采用多孔介质--火山岩为载体的上向流曝气生物滤池(BAF),研究了限制供氧条件下,无有机碳源时反应器的硝化反硝化特性.结果表明,在10～30℃范围内,20℃为临界点,低于20℃时,硝化速率缓慢;高于20℃后,硝化速率加快.温度从20℃升高到30℃,硝化速率增长仅为10%,这一特性与悬浮生长反应器内温度对硝化速率的影响完全不同.此外,稳定运行的BAF内存在大量氮流失现象,分析认为,限制供氧和无有机碳源时,生物膜内发生了以Anammox反应为主的自养反硝化作用,大量的氮以N2的形式流失.

3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐的合成及缓蚀性能

以5,5-二甲基海因、1,4-二溴丁烷和咪唑为原料,经季铵化反应合成了一种化合物3-丁基-5,5-二甲基海因咪唑季铵盐（BDMHI）,产率为62.9%,通过FTIR、~1HNMR、^（13）CNMR对产物结构进行了表征;采用失重法、极化曲线法、交流阻抗法、原子力显微镜研究了BDMHI在质量分数为6%的盐酸腐蚀介质中对Q235钢的缓蚀性能,并探讨了其在Q235碳钢表面的吸附行为。结果显示,在ρ（BDMHI）=1.0 g/L时,缓蚀效率可达91.25%;添加ρ（BDMHI）=0.05~0.8 g/L的缓蚀剂后,阴、阳极反应作用系数fc、fa均小于1且数值相近,表明能同时抑制Q235钢腐蚀的阴、阳极反应过程;缓蚀剂在Q235钢金属表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于以化学吸附为主的混合吸附。

含NH_4Cl工业废水蒸发处理的经济分析

为进行经济分析，本文对热力学的损耗功价值化，提出损耗功成本的概念．化工过程的总成本由损耗功成本、固定投资成本和管理成本构成．对两种NH4Cl工业废水的典型蒸发流程进行了经济分析，得出等成本的设备使用寿命n与利率i间的关系，揭示不同流程的经济适用范围．与此相关，探讨了标准态的选定，以及NH4Cl水溶液的值计算等问题．

降滤失剂H-QA的制备与性能评价

为进一步改善腐植酸类产品在油包水乳化钻井液中的抗温能力、分散能力和降滤失能力,采用十八烷基三甲基氯化铵对腐植酸进行改性制备降滤失剂H-QA,用作低毒油包水乳化钻井液降滤失剂。探索了合成条件对降滤失剂性能的影响,按照石油天然气行业标准评价了其在低毒油包水乳化钻井液中的性能。结果表明,降滤失剂H-QA的最佳合成条件为:反应物的配比KHu(腐植酸钾):1831(十八烷基三甲基氯化铵)为3:1,反应体系pH=8.86,反应温度40℃,裂解反应时间4 h。降滤失剂H-QA在加量为4%时,常温中压滤失量从6.4 mL降到4.0 mL,150℃高温高压滤失量从8.6 mL降到6.8 mL,在油包水乳化钻井液中具有明显的降滤失效果。此降滤失剂对钻井液流变性影响较小,有较好的分散能力,具有一定的应用和研究价值。

不同炭化温度生物质炭对不同质地植烟土壤铵态氮含量的影响

[目的]研究不同温度(360和500℃)处理下的生物质炭与土壤质地(壤土和砂土)对0~30 cm土层铵态氮含量动态变化及土壤-烟株体系氮素表观损失量的影响,旨在探讨利用生物质炭改良植烟土壤技术途径。[方法]用蒸渗仪种植烟草,研究8种处理(RCK1:壤土,不施肥;RCK2:壤土,施化肥;RT1:壤土,施化肥,施360℃生物质炭;RT2:壤土,施化肥,施500℃生物质炭;SCK1:砂土,不施肥;SCK2:砂土,施化肥;ST1:砂土,施化肥,施360℃生物质炭;ST2:砂土,施化肥,施500℃生物质炭)不同土层NH_4^+-N含量的动态变化,并分析氮素表观损失量。[结果]在砂土中,低温炭处理显著提高了0~30 cm土层NH_4^+-N含量平均值,比对照高22.32%,其中0~10 cm土层NH_4^+-N含量增加显著,为36.88 mg·kg-1,比对照增加了31.82%;高温炭处理显著减少了0~30 cm土层NH_4^+-N含量平均值,比对照低10.79%,其中0~10 cm与10~20 cm土层NH_4^+-N含量均降低。在壤土中,NH_4^+-N含量平均值显著低于砂土。2种生物质炭处理下壤土0~30 cm土层NH_4^+-N含量与对照相比均无显著差异。低温炭与高温炭处理0~10 cm土层NH_4^+-N含量显著低于对照,分别减少了12.17%和25.34%,而10~20 cm土层NH_4^+-N含量分别比对照增加了2.48%和13.38%,20~30 cm土层NH_4^+-N含量分别比对照增加了32.14%和38.84%,且高温炭比低温炭表现更明显。施用生物质炭能减少土壤-烟株体系的氮素表观损失量,低温炭比高温炭效果更好。各处理(RT1、RT2、ST1、ST2)分别比各自常规施肥对照减少了40.27%、34.10%、68.73%和54.05%(P<0.05)。[结论]在砂土中施用低温炭能增加NH_4^+-N含量,而施用高温炭NH_4^+-N含量减少。在壤土中2种生物质炭均可以使0~10 cm土层NH_4^+-N含量减少,而20~30 cm土层NH_4^+-N含量增加。施用生物质炭能减少土壤-烟株体系的氮素表观损失量,低温炭比高温炭效果更显著。

原矿粉碳酸氢铵混施保氮效果的研究

通过在室内模拟水田淹水条件下，探讨原矿粉的保氮能力及碳酸氢铵原矿粉混施肥效。结果表明原矿粉能吸附铵离子，降低土面上、水层中铵态氮含量，减少氮素损失，施肥２６天后，比单施碳酸氢铵减少挥发损失６．６８％；晚稻田间试验碳酸氢铵混合３０％原矿粉一次基施比等量碳酸氢铵每公顷增产稻谷３６４．５ｋｇ，增产６．１８％.

河道湿地干湿运行模式下铵氮的迁移转化研究

为优化湿地设计及运行,研究了湿地土壤温度及含水率对氨氮脱除的影响,进行了贾鲁河湿地中试工程干湿交替运行试验。室内研究结果表明,在设定条件范围内,土壤温度30℃,含水率12.5%时铵氮脱除速率最高。试验条件下湿地土壤中的铵氮脱除系铵的硝化转化和无机氮损失(氨挥发、反硝化以及微生物同化等)的协同作用结果,低温条件下主要表现为硝化转化,高温条件下以无机氮损失为主。随后,分别建立了硝化反应及无机氮损失动力学模型,获得了不同温度、含水率条件下的模型参数。贾鲁河湿地冬季干湿运行结果表明,硝化产物累积量沿土壤深度方向递减。干化后,12cm范围内土壤铵氮脱除率约为50%,20～22cm约为35%。湿地对河水铵氮的净化能力由干化前的20%升至干化后的60%。最后,建立了冬季湿地硝化转化为主的铵氮脱除动力学方程,方程所得预测值与实际情况吻合良好,方程参数值可作为湿地冬季干湿运行管理的重要依据。

不同铵硝配比对叶用莴苣生长及氮磷钾养分积累的影响

采用水培方法，研究不同铵硝配比（CK，0：100；T1，10：90；T2，25：75；T3，50：50）对叶用莴苣生长及N、P、K养分积累的影响。结果表明：与对照相比，T1处理显著促进了叶用莴苣的生长，植株地上部鲜质量和经济产量分别增加了15．77％和15．21％；而T2、T3处理的地上部鲜质量、经济产量则显著降低。不同铵硝配比处理叶用莴苣植株的N、P、K积累量均表现为T1〉CK〉T2〉T3，且各处理间差异显著。不同铵硝配比处理的氮素损失率在20．17％～65．31％之间；与对照相比，T1处理的氮素损失量和损失率分别下降了14．79％和4．24个百分点，而T2和T3处理的氮素损失量和损失率均显著增加。综上，营养液增铵10％可以促进叶用莴苣植株的生长及对N、P、K的积累，且显著降低氮素损失。

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及性能研究

以苯甲酸、三乙烯四胺为原料合成了咪唑啉中间体,采用氯化苄对其改性来制备咪唑啉季铵盐缓蚀剂,实验得出最优合成条件是:n(苯甲酸)/n(三乙烯四胺)=2︰1.3;酰化温度为150～160℃;环化温度210～220℃,环化时间2 h。红外光谱图证明该实验成功地合成了咪唑啉季铵盐缓蚀剂。并通过失重法在2%HCl介质中研究了该缓蚀剂对碳钢的缓蚀性能,缓蚀率达到96.3%。

尿素硝酸铵调节碳氮比促进小麦秸秆堆肥腐熟

【目的】高温堆肥可以加快秸秆腐解并浓缩其养分含量,是秸秆综合利用的有效措施之一。通常采用畜禽粪便来调节秸秆堆肥的C/N比,但由于重金属和抗生素问题限制了其在高价值经济作物上的应用。为此选择绿色无污染的尿素硝酸铵溶液(UAN)作为氮素调理剂开展堆肥试验,为生产高品质秸秆有机肥提供科学依据。【方法】设置4个处理,按照UAN添加量由多到少分别将堆肥C/N调节为15、20、25和30,进行50d堆肥,监测堆肥过程中温度、pH、EC、有机碳、铵态氮、硝态氮、纤维素组成、种子发芽率指数等指标的动态变化,并综合判定堆肥腐熟效果。【结果】C/N25和C/N30的处理最高温度分别达到63.4℃和65.9℃,50℃以上高温持续时间分别为7d和8d,而C/N15、C/N20处理高温持续仅1~2d,未达到无害化处理要求。堆肥初始pH值随着UAN添加量的增大而升高,范围在6.79~7.94,堆肥后pH值范围在7.63~7.89,各处理间没有明显差异。堆肥后各处理有机碳含量下降了8.29%~13.5%,且C/N25、C/N30的处理有机碳降解率显著高于C/N15和C/N20的处理。全氮含量较堆肥初增加53.3%~83.7%。秸秆中有机物组成表现为纤维素>半纤维素>木质素,堆肥后半纤维素、纤维素和木质素含量分别较堆肥初下降了30.5%~50.9%、42.%~55.8%和15.3%~29.4%。堆肥过程中由氨气挥发造成的氮素损失率随着C/N比升高而降低,分别为34.9%、29.0%、22.1%和7.37%;堆肥过程中无机氮占总氮的比例逐渐降低,由初始的52.4%~75.8%下降到结束时的25.4%~63.1%,而对应有机氮的比例则较堆肥初提高了52.4%~66.0%,表明小麦秸秆堆肥中氮素的稳定性增强。经过50d的堆肥处理,C/N25和C/N30的处理种子发芽率指数均达到彻底腐熟(GI≥80%),C/N20的处理达到基本腐熟(GI≥50%),而C/N15的处理未腐熟。【结论】采用尿素硝酸铵溶液作为氮素调理剂可有效降低小麦秸秆堆肥C/N比,促进小麦秸秆腐解,以C/N30处理腐熟效果最好。

海水水泥浆体系降失水剂LTF-100L的合成及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-二甲基丙烯酰胺、不饱和双羧基单体和不饱和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵为原料合成了一种新型降失水剂（LTF-100L）。利用FTIR、GPC、流变测试和稠化实验等分析了LTF-100L的结构，考察了它在海水水泥浆中的性能。表征结果显示，LTF-100L为目标产物，Mw=413×10^5，Mn=3．5×10^5，Mw／Mn=1．25。存海水水泥浆体系中，当LTF-100L用量为3％（w）（基于水泥浆质量）时，水泥浆流性指数为0．909，稠度系数仅为0．153。LTF-100L能改善海水配浆过程中易触变和易增稠的问题，避免水泥浆体系存低温稠化实验中出现“鼓包”和“包芯”的现象，具有良好的“停开机”稠度稳定性。含LTF-100L的水泥浆早期强度发展较快，能满足固井施工要求。