颗粒物表面酸碱特性与孔表面分形的研究

通过电位滴定试验，证明了5种颗粒物的表面存在着一定量的OH^-受体，其表面位浓度（Hs）在0．1219—0．3134mmol·L^-1之间，表面位密度（DOH）在0．8586—2．1305个·nm^-2之间，且不同采样点的颗粒物，其表面位浓度和表面位密度差别很大．所采集的5种颗粒物的孔结构接近平行板狭缝，孔尺寸分布不是均一的，平均孔径分布范围较宽（1．8-76nm）；BET比表面积为9．5669—34．5605m^2·g^-1，累积脱附孔体积为0．01729—0．06711cm^3·g^-1，BJH脱附平均孔径为5．6768—7．7388nm，处于中孔范围，且平均孔径均大于其PsD峰值对应的孔径．通过分形FHH方程模拟N2吸附和脱附等温线数据计算出这些颗粒物的孔表面分形维数Ds比较接近（2．68—2．82之间），但它们的分形标度区间不同．另外，采用热力学模型和分形FHH理论计算出的表面分形维数的差异主要归因于这些样品孔尺寸分布的不均一性．

聚合氯化铁-腐殖酸(PFC-HA)冷冻干燥絮体的表面微观形貌及其孔表面分形特征

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了不同pH(9.0、7.0、5.0)原水在45.89mg·L-1(以Fe3+计,原水pH=9.0)或28.41mg·L-1(以Fe3+计,原水pH=7.0、5.0)投药量下混凝后形成的PFC-HA絮体的粉末样品,研究了它们的表面微观形貌和孔表面分形特征.SEM图像表明,PFC-HA絮体具有不规则的块、片状形貌,而且在原水pH=9.0或pH=7.0时形成絮体也存在簇状结构.3种样品对N2的吸附-脱附等温线上均存在滞后圈,但样品3的形状不同.它们的吸附量、BJH累积吸附孔体积与脱附平均孔径的大小顺序均为:样品3>样品2>样品1,即随原水pH的降低而升高,而且孔尺度分布曲线显示样品3的表面存在大孔.BET比表面积的变化趋势与它们不一致,且样品2的比样品3稍大,样品1的最小.基于分形FHH方程,采用吸附等温线和脱附等温线数据计算出样品1和样品2的孔表面分形维Ds数均在2.94左右,而样品3的均小于2.38.这些Ds值似乎不能完全表示出因孔表面粗糙性而导致的空间填充能力的大小,主要表达了3种样品的中孔甚至大孔的尺度分布引起的不规则性.本试验中采用热力学模型计算出的3个样品Ds值大都超过3,它们已经失去了维数的实际意义;但样品3因其吸附-脱附等温线上的滞后圈接近圆桶式的A类,如果缩小分形标度区间,可以得到与分形FHH方程计算出的Ds接近的值.

煤孔隙结构构造变形的压汞法和小角X射线散射表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,采用压汞法和小角X射线散射技术(SAXS),结合孔隙分形表征,从分形特征的角度探讨了构造变形对煤孔隙结构的影响程度。结果表明,煤的孔隙分形维数定量表征了构造煤孔隙结构的差异性变化及其非均质性。强构造变形煤具有较高的渗流孔分形维数(DHg),孔隙结构及表面非均质性较高,而渗透率较低,说明强烈构造变形所导致的复杂孔隙结构是构造煤储层低渗透的原因之一。吸附孔孔隙表面分形维数(DSAXS)随着构造变形的增强而增大,表明变形作用造成煤孔隙表面结构在微观上变得复杂。研究认为,分形维数可以指示煤中孔隙结构的构造变形程度。

不同方式养护高强水泥基材料孔表面积分形维数与孔结构的关系

采用压汞法测定了不同龄期及不同养护方式的高强水泥基材料的孔结构,基于孔表面积分形模型计算得到了高强水泥基材料的孔表面积分形维数,并探讨了孔表面积分形维数与孔隙率、平均孔径、中值孔径、孔表面积、孔径分布及养护方式和龄期的关系。结果表明:高强水泥基材料的孔结构具有明显的分形特征,孔表面积分形维数在2.7~2.8之间;孔表面积分形维数与高强水泥基材料的抗压强度和孔隙率的相关性较差;孔表面积分形维数越大,高强水泥基材料的孔径越大,孔表面积越大,小于20 nm和大于100 nm的孔越少;随着龄期的增加,孔表面积分形维数增加;与标准养护相比,热水养护和蒸汽养护降低了孔结构的复杂性。