冻融条件下粉质黏土中吸附水和自由水动态变化规律

为了研究粉质黏土中吸附水和自由水在冻融时的动态变化特征,探索土体冻融过程中土水之间物理过程。采用新型分层核磁测量技术,开展了含水量(质量分数)分别为21.1%,16.8%和12.0%的粉质黏土在封闭条件下的冻融试验,并采用电子显微镜扫描了冻融后不同深度土体的微观结构。试验结果表明:随着土体冻结过程持续,不同深度土体中自由水和吸附水均减少,且冻结区和非冻结区的自由水相对减少量均大于吸附水相对减少量;土样融化时不同深度土体中自由水和吸附水均增加;此外冻融作用导致冻结区吸附水减少,自由水增加;而未冻结区的吸附水和自由水均减少;冻融后冻结区的孔隙数量和孔隙体积增加,而未冻结区孔隙数量和孔隙体积减小。冻结过程中土体吸附水和自由水动态变化差异与水分子作用势的不均匀空间分布有关;冻融前后土体吸附水和自由水的重分布是水分迁移和土体微观结构变化共同作用的结果。

青海刚察县山地草甸草原植物种类和土壤吸附水与海拔高度的关系

根据实地调查资料,研究了青海省三角城种羊场高寒草甸植物种类组成、高度、地上植物量的空间分布特点以及土壤吸附水的时空分布特征。结果表明:随海拔升高,植被种类组成发生明显变化;植物高度和地上植物量与海拔均成负相关关系;在不同海拔和不同土壤深度,达到等吸附水量的时间不同。

离子固化剂改性蒙脱土吸附水特性及持水模型研究

采用不同浓度离子固化剂对天然钙蒙脱土进行改性处理,开展素土与改性土在相对湿度(P/P0)0.01～0.95区间的水汽等温吸—脱附试验,通过持水速率曲线、晶层d001演化曲线及红外光谱特征峰解析蒙脱土吸附水进程中主控因素的演化规律,据此提出水合状态变化的界限相对湿度区间,在此基础上,分别从阳离子水化能和晶层表面水合能角度,建立了离子固化剂改性蒙脱土微观持水方程。试验结果表明:对于钙蒙脱土,在0<P/P0<0.15～0.2,阳离子与水分子结合形成单层"水化壳";在0.15～0.2<P/P0<0.45～0.5,阳离子形成2层"水化壳";当0.45～0.5<P/P0<0.8～0.9,晶层基面进一步吸附水分子形成2层完整水化膜。在极高吸力段(ψ>200 MPa),蒙脱土持水能力只受控于层间阳离子水化作用,而在中高吸力段(15 MPa<ψ<200 MPa),晶层基面与水之间的分子作用力是影响蒙脱土表面水合能及持水性状的主要因素。在特定吸力范围内,离子固化剂通过改变相应的物化性质参数(阳离子交换量、比表面积)从而弱化蒙脱土持水能力。基于微观水合机制所构建的持水方程能够很好预测本次试验及文献报道的数据结果,不同吸力段的持水模型可量化表征离子固化剂对蒙脱土吸附水性状的调控机理。

Cu-,Mg-蒙脱石层间吸附水的研究

通过现场红外分析研究了Mg-、Cu-蒙脱石在真空加热体系中脱水过程的红外光谱。发现荥脱石层间有三种吸附水,即“牢固键合水”、“松散键合水”和“自由水”。前两种键合水具有相同的取向结构,但吸附能上有差别。层间吸附水的稳定性与层间阳离子属性有关。Mg-蒙脱石层问水比Cu-蒙脱石层间水稳定,在吸附能上,Mg-蒙脱石层间“自由水”高于或接近Cu-蒙脱石层间的“松散键合水”。

辐射合成PAM水凝胶吸附水状态研究

用热分析方法（ＴＧＡ和ＤＴＡ）研究了６０Ｃｏ－γ射线辐射合成的聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）水凝胶的吸附水状态，用ＩＲ光谱研究了热分析过程中ＰＡＭ聚合物样品的稳定性，发现了水凝胶的吸附水处于３种状态：结合水，弱结合水和自由水，而且结合水的含量具有饱和性。

木材-吸附水系的介电弛豫时间分布

木材中吸附水的介电弛豫过程与水分子回转取向时,切断同木材吸附点之间形成的氢键结合数及参与回转取向的水分子数密切相关。木材-吸附水系不是单一介电弛豫时间而是具有多重介电弛豫时间的系统,即木材-吸附水系的介电弛豫时间具有某种分布。一般,依据介电弛豫时间分布形式,可以考察系统的介电弛豫机构即分子运动形式。本文应用Fouss-Kirkwood、Ferry关于弛豫时间分布的理论,求出了木材-吸附水系的介电弛豫时间谱,并讨论了Fouss-Kirkwood理论中的弛豫参数α同含水率之间的关系,最后还触及了木材-吸附水系的介电弛豫时间分布的机构。

多金属结核中吸附水测定的研究

通过热分析 ,探讨了多金属结核H2 O- 测定过程中干燥温度、时间、环境相对湿度以及试样放置状况的影响。重点讨论了干燥温度对H2 O- 测定结果的影响 ,建议根据不同工作目的 ,确定其测定的温度及时间。

海洋沉积物中吸附水的测定

实验表明 ,海洋沉积物吸附水的测定中烘干温度以 1 40℃为宜 ,烘样时间与取样量有关 ,取 1 g试样 ,需干燥 3h。通过X射线衍射实验证明 ,在 1 40℃烘干 3h矿物晶体结构不被破坏。

木材—吸附水系的Wagner介电弛豫

为了描述木材—吸附水系统的复数介电系数（ε*）随频率（f）、含水率（φ）的变化关系,本文应用Wagner理论,假定介电弛豫时间分布函数呈Gauss型概率分布形式,得到了复数介电系数（ε*）的表达式,以及分布参数（n）同温度（T）、含水率（φ）之间的关系,并对介电系数（ε′）、介电损耗（ε″）的计算值和实测值作了比较。结果表明:在描述木材—吸附水系统的复数介电系数方面,Wagner理论比Fr（?）hlich理论更理想;在平均弛豫时间（τ0）的近域内,Wagner理论和Fr（?）hlich理论两者等同;在描述介电弛豫时间分布随含水率（φ）变化方面,Cole—Cole理论中参数（β）、Fr（?）hlich理论中参数(v0/kT、Wagner理论中参数（n）三者等同。

不同煤阶煤分子表面吸附水分子的机理

采用量子化学方法中包含色散矫正的密度泛函理论(DFT-D3),对4种不同煤阶(无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤)的煤分子表面吸附水分子的微观机理进行研究。通过优化煤分子表面吸附水分子的平衡构型,对煤分子表面进行静电势分析,计算相互作用能,并通过约化密度梯度(RDG)判断水分子在不同煤阶煤分子表面的作用类型。研究表明,煤分子与水分子间最大相互作用能为-11.91 kcal/mol,煤吸附水的过程属于物理吸附,且相互作用能的大小由弱相互作用力的类型和作用力个数共同决定。褐煤具有较大静电势的分子表面积最多,褐煤更易与极性水分子形成相互作用。4种不同煤阶煤分子吸附水分子的最大相互作用能大小顺序为:褐煤>次烟煤>烟煤>无烟煤。各煤阶最大相互作用能对应的平衡吸附构型下煤分子与水分子的作用类型依次为:范德华作用力,氢键作用,氢键与范德华作用力的共同作用,两个氢键的共同作用。

水热处理对褐煤的分形维数及复吸附水的影响

目前低阶煤水热干燥处理后复吸水含量降低的原因主要归结为含氧官能团的减少和孔隙结构的变化,但是在水热条件下,煤炭颗粒形貌的变化,对其复吸水含量的影响却没有得到关注。以蒙东褐煤为样品,利用扫描电镜分析了煤炭颗粒在不同温度下水热改性后的形貌变化,通过Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型分析等温吸附曲线计算水热处理前后煤炭的分形维数,并研究分形维数与煤炭平衡复吸水量的关系。试验结果表明,随着水热处理温度的升高,煤炭颗粒逐渐由多棱角形向圆形和椭圆形变化,其表面的分形雏数逐渐降低,由此可以得出低阶煤炭的平衡复吸水量与分形维数具有正相关性。

热重分析法测定矿产品中的吸附水及烧失减量

采用热重分析法(TGA)测量矿产品中的吸附水及烧失减量,验证了方法的准确性及精密度。对多种矿产品样品采用TGA法和常规马弗炉加热法进行测量,对比结果表明,这两种方法没有显著性差异。TGA法具有方便快捷、准确可靠等优点,是矿产品吸附水及烧失减量检验的首选。

考虑吸附水的非饱和土耗散本构关系研究

为了探索土水吸附特征对非饱和土力学特性的影响,根据赋存环境把土中水分为储存在毛细管内液面张力吸纳作用占主导的自由水和包裹在土颗粒周围基质静电吸着作用占主导的吸附水。通过把土颗粒基质与吸附水一起共同视为非饱和土骨架相,自由水视为液相、土中气视为气相,获得了考虑吸附水的非饱和土功表达式。根据热力学耗散理论,利用功表达式和局部热力学平衡假定,获得非饱和土在绝热变形过程中的熵流和熵产。基于热力学吸附平衡理论获得土中吸附水的吸附方程,进而提出具有实用性的吸附水土-水特征曲线。利用熵产表达式中的热力学共轭量和耗散空间的Drucker塑性公设,采用纯简化有效应力和有效吸力这一对双应力变量,建立了考虑吸附水的土水完全耦合的非饱和土弹塑性理论框架,据此获得采用净应力和吸力表示的弹塑性柔度矩阵,用于采用上述本构理论建模时理论模型与土工试验成果之间直接相互验证。

木材—吸附水系的Frhlich介电弛豫

木材—吸附水系是一个多重弛豫时间的介电体系。木材—吸附水系的介电弛豫时间分布机构是:因水分子同木材之间形成的氢键结合能呈某种分布所致。本文应用Fr(?)hlich理论,得到了描述木材—吸附水系的介电弛豫时间分布参数v_0/kT、弛豫时间τ的值域和含水率W之间关系。计算了该系统的复介电常数和频率间变化关系,并同实测值做了比较。结果如下:①分布参数v_0/kT随着含水率W的增加而减小,这表明势垒H的宽度分布愈来愈窄;②介电损耗峰值ε″_m的计算值和实测值十分吻合;③介电常数ε′的计算值和实测值一致,但,在高频域内介电损耗ε″的计算值和实测值稍有偏离。

CaSO_4·(1/2)H_2O粉末中结晶水与吸附水1~H的Goldman-Shen实验

本文利用Goldman-Shen脉冲序列测量了CaSO_4·(1/2)H_2O样品中结晶水与吸附水~1H的交叉弛豫时间为55.1ms。在实验中,发现剩余窄线的磁化矢量随时间的衰减有三个过程。本文对此现象作了一些分析讨论。

吸附水膜厚度确定致密油储层物性下限新方法——以辽河油田大民屯凹陷为例

伴随着致密油开采工艺技术的提高,其储层的可采物性下限也正逐渐降低,开采极限越来越接近致密油的成藏物性下限。引用水膜厚度理论,采用实验分析和理论计算相结合的方法,确定了辽河油田大民屯凹陷致密油储层物性下限。研究表明:大民屯凹陷沙河街组四段致密储层以油页岩为主,在相同地质条件下颗粒表面吸附的一层水膜(由强结合水和弱结合水组成)与储层喉道同处纳米级别。当喉道半径小于水膜厚度,相应孔喉及其所控制的微小孔隙则被束缚水所饱和;当喉道半径大于水膜厚度,喉道才能成为致密油有效的充注通道。通过对水膜厚度的受力分析,根据力平衡关系,可建立不同地层压力下水膜厚度与喉道半径的关系,进而求取致密油充注的临界喉道半径。通过借鉴土壤学中水膜厚度与孔隙度、比表面积及束缚水饱和度关系,又可把临界喉道半径下限值转化为适用范围更广的孔隙度下限值。该方法不仅理论依据强,又有实验数据支撑,具有一定的推广性。

气相二氧化硅物理吸附水测定及与表面硅羟基含量之间关系

热重分析法测定气相二氧化硅表面硅羟基含量操作简便、无化学试剂、误差小,近年来越来越受到关注。但是,其中物理吸附水脱除的条件还存在争议。文中选用国内外2家代表性公司生产的相同比表面积的气相二氧化硅为对象,详细地研究了升温模式、升温速率、等温温度和等温时间对其表面物理吸附水脱除的影响。确定了物理吸附水脱除的最优测试条件:10℃/min升温至200℃等温5 min。对比发现,相同条件下,国外产品的脱水量高于国内产品,这可能是由于国外产品具有更高的硅羟基含量所致。本工作不但找到了国内外产品关键性能的差距,而且完善了热重分析法测定气相二氧化硅表面羟基含量,并为相关测试标准的发展提供技术支撑。

氨化菌丝体吸附剂吸附水中典型极性内分泌干扰物研究

水中的内分泌干扰物污染是全球关注的问题，吸附去除极性内分泌干扰物是直接有效的方法。以产黄青霉（Penici Nium chrysogenum）菌丝体为原料，通过两步化学反应将含有大量氨基的聚乙烯亚胺（PEI）嫁接到菌丝体表面。

颗粒粒径和吸附水膜对细粒土渗透性的影响

细粒土的渗透性因受诸多因素影响而难以通过计算准确得到。对此,将其简化为单一粒径球形颗粒的堆积体,建立基于最密实状态下四方堆积方式的土颗粒堆积模型,并采用基本单元对堆积模型的几何特征进行分析。研究发现:只要堆积体和颗粒间的尺寸比超过10 000,细粒土的孔隙率就与粒径无关;但随吸附水膜的增加而减小,渗透系数随粒径减小而急剧减小,随水膜厚度增大而大体呈减小趋势,但不同粒径减小幅度不同,较大颗粒(粒径大于0.05 mm)减小幅度很小,且基本呈线性趋势,极细颗粒(粒径小于0.001 mm)减小幅度很大,且呈非线性趋势。已有渗透试验测试值验证了不同粒径和水膜厚度下渗透系数计算值的变化趋势,且黏粒渗透系数的计算值与实测值吻合很好。

电吸附水处理技术(EST)对污水悬浮物去除效果研究

为了研究电吸附水处理技术(EST)对污水悬浮物的去除效果,本文采用电吸附水处理技术对生活污水中悬浮物进行处理分析,结果表明电吸附水处理系统对悬浮物的去除效果较好,去除率达到74.07%,而电吸附模块本身对悬浮物去除率仅为14.29%,氯离子、进水中悬浮物的浓度及进水中的硬度值均对悬浮物去除效率没有影响。因此,电吸附水处理技术可作为污水处理的一种新型有效方法。