利用FT-IR、Py-GC/MS和THM-Py-GC/MS微损分析技术探索油画文物复杂的有机基质组成

近现代油画有机基质组分复杂、难辨,其分析鉴定是当今文物保护科技研究的难点之一。利用微损分析技术研究油画文物复杂的基质结构、材料和技法,可以阐明油画特定层的性质和状况,对于专业保护人员制定修复决策至关重要——这对选择正确修复技术非常有用,关系到修复后油画的安全状态,因此已成为许多研究者关注的焦点。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)和热辅助水解甲基化-裂解气相色谱-质谱(THM-Py-GC/MS)等微损分析技术对一幅中国国家博物馆藏油画《德涅泊尔河的秋天》进行科技分析。研究发现,综合运用这些微损分析技术可以有效识别油画用的胶结介质和其中添加剂的种类,最大限度、准确、完整地提取样品中所蕴含的信息。结果表明,该油画的有机胶结材料为聚乙烯醋酸酯类材料和亚麻籽油,同时聚乙烯醋酸酯类材料中使用了邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂。裂解产物中不含光油树脂类成分,说明画作下部的光亮层并非作者有意上的光油层。此外,油画部分区域还添加了蜂蜡作为改性材料,起到增加颜料稠度、可塑性和减弱光泽的作用。

基于活性炭吸附的自来水中THMs去除技术研究

自来水加氯消毒的副产物为三氯甲烷(THMs),其主要成分为CHCl_(3)、CHBr_(3)、CHBr_(2)Cl及CHBr Cl_(2),具有一定的致癌风险。为了保证城市供水安全,可采用活性炭吸附技术去除THMs。研究过程通过吸附性能对比,筛选出4种活性炭材料,再借助静态吸附实验优选出一种吸附效果最佳的活性炭。在不同温度和不同初始浓度条件下,检验活性炭对三氯甲烷的去除率,结果显示,提高温度可改善去除效果,当初始浓度较高时,应该提高活性炭用量。

给水厂不同加氯方式对THMs生成量的影响

以苏州某给水厂深度处理出水(未加氯)为实验对象,考察消毒剂投加量、反应时间、反应温度等反应条件对出厂水余氯浓度和消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量的影响。试验目的在于模拟给水厂在清水池前后投加消毒剂,在此基础上探索适宜的消毒剂投加方案,能够在保障余氯的情况下进一步降低出厂水THMs生成量。综合对比结果表明,消毒剂的投加量越大、消毒剂接触时间越长和反应水温越高,THMs生成量越高。在同等加氯量下,投加浓度为10%和5%的次氯酸钠对THMs生成趋势无较大影响,而采用分段投加(清水池前、后加氯消毒)的方式能够达到降低THMs生成量的目的。采用10%次氯酸钠消毒剂时,后加氯量12 mg/L,补加氯量5 mg/L,是试验中THMs生成量最低的消毒剂投加组合。

高速公路路基长期THM耦合模拟性能研究

为准确掌握多场耦合作用下寒区路基长期使用过程中冻胀变形规律,基于路基实际工程地质情况,通过建立THM耦合模型,使用COMSOL软件对路基长期使用性能进行预测。结果表明:经过十年左右路基结构基本达到稳定状态;路基温度变化随着深度的增加呈现明显的滞后效应,在路基达到稳定之前,路基的高低温峰值逐年减小;路基融沉位移小于冻胀位移,且两者逐年递增,另外路中位移大于左右路肩位置;路基冻结深度在非稳定期内增加了80%左右。

污水厂二级出水中THMs前体物卤代活性荧光光谱分析

通过分析城市污水处理厂二级出水中溶解性有机物(DOM)及其XAD树脂分级组分的荧光光谱,研究了DOM的结构特性以及DOM中的THMs前体物在加氯消毒过程中的反应特性与荧光强度之间的相关性.三维荧光光谱显示DOM分级组分中均存在富里酸类、腐殖酸类、芳香性蛋白质类及微生物沥出物类荧光特征峰,且以芳香性蛋白质类和富里酸类荧光物质为主.荧光光谱区域积分法(FRI)定量分析结果表明,4类荧光物质在DOM各分级组分中的累计荧光强度(ΦT,n)分布与其在二级出水中的分布趋势较相似,总体上呈现疏水性有机酸(HPO–A)>过渡亲水性有机酸(TPI-A)>过渡性亲水性中性物质(TPI-N)>疏水性有机中性物质(HPO-N)>亲水性物质(HPI).此外,ΦT,n与单位浓度DOC在紫外254nm处的吸光度值(SUVA)及三氯甲烷生成活性(STHMFP)有较好的相关性,但与DOC相关性较差.同步荧光光谱结果表明,在单位DOC条件下,总DOM中稠环类芳香性物质的含量高于DOM各分级组分,而DOM各分级组分中稠环类芳香性物质的含量少于腐殖酸类物质的含量.

岩石破裂过程THMD耦合数值模型研究

从岩石的细观非均匀性特点出发,应用损伤力学、热力学和渗流力学理论,建立了岩体热(温度)-水(渗流)-岩(应力)-损伤耦合数值模型(THMD model),把岩石(体)THM耦合问题的研究从应力状态分析深入到损伤、破坏过程分析之中。探讨了THM耦合作用下岩石材料的细观结构损伤及其诱发的材料力学性能演化机制,并运用所提出方法计算温度-渗流-应力耦合作用下井筒近场围岩的稳定性,模拟得到的岩体破坏过程、应力分布、AE特性及渗流特性变化与现场标定结果有着一致的规律性,初步证明了该数值模型的合理性和有效性。THMD模型以简单的数值模型表征了岩石(体)中热、水、岩及损伤之间复杂的作用关系,为从细观损伤演化揭示宏观岩体温度-渗流-应力耦合破坏机制提供了一种新的数值分析方法。

多相流传输THM全耦合数值模型及程序验证

基于连续介质力学原理和混合体理论,导出多孔介质多相流THM全耦合数学模型。该模型从固、液、气三相系统的动量、质量及能量守恒出发,考虑应力–应变、水体流动、气体传输、蒸气传输、热能传输和孔隙率演化等6个过程的耦合作用,实现对相变、溶解、热驱动、湿度传输和吸湿膨胀等物理现象的模拟,确保THM耦合控制方程组的封闭性和协调性。该模型在THM耦合体系中纳入气体及蒸气传输过程,摒弃以往采用基质吸力和绝对温度定义相对湿度的传统方法,从而使描述介质气体和蒸气运移特性以及THM耦合特性的相对湿度在严格的物理意义上加以定义。通过选取位移、水压、气压、蒸气压、温度和孔隙率为基本未知量,建立有限元数值计算格式,研发三维八自由度多相流THM全耦合有限元程序THYME3D,并采用法国原子能委员会开展的膨润土THM耦合Mock-up试验对数值模型和计算程序进行验证,揭示试验过程涉及的多场耦合机制。研究结果深化对多相流THM全耦合控制方程组、本构关系及计算参数特性的理解,从而为进一步研究THMC全耦合问题奠定基础。

等效裂隙岩体THM耦合并行有限元程序开发

为了解决计算精度与计算时间之间的矛盾,针对三场耦合问题,根据区域分解策略,采用预处理共轭梯度法进行方程组的并行求解,利用mpi+f77编制主从式并行有限元计算程序,并在河海大学高性能计算机群上进行调试及计算,通过算例计算,显示并行计算可大幅节省计算时间,未来必会得到更广泛的应用。

氯化消毒条件及污水水质对生成THMs、HAAs的影响

系统地研究了消毒条件和水质在城市污水氯化消毒过程中对生成三卤甲烷和卤乙酸的影响。结果表明,投氯量对三卤甲烷和卤乙酸生成量的影响最大,投氯量为40 mg/L时的生成量分别约是投氯量为5 mg/L时的30倍和70倍。三卤甲烷浓度随反应时间和温度无明显变化,而卤乙酸浓度在反应2 h后达到峰值并在之后逐渐降低,且随温度的升高呈下降趋势。pH对两类副产物生成的影响几乎相反,近中性条件下的三卤甲烷生成量最多而卤乙酸生成量最少。水中氨氮浓度的增加会导致三卤甲烷生成量略有下降,而卤乙酸浓度却大幅上升。溴离子浓度升高将导致三卤甲烷和卤乙酸生成量显著增加,其中三氯甲烷浓度下降,三溴甲烷浓度显著上升,混合取代的三卤甲烷浓度先增加后减少。与此类似,二氯乙酸和三氯乙酸浓度随溴离子浓度的增加而减少,含溴卤乙酸浓度则有不同程度的增加。反应温度、反应时间、pH和氨氮对污水消毒副产物生成的影响与已报道的饮用水消毒中的作用规律存在显著差异,甚至截然相反,这为有针对性地选取消毒工艺参数提供了依据。

高放废物处置中的THM耦合理论及分析

高放废物处置研究是非常重要和必要的,其处置形式的选择是处置安全的重要因素之一,相应处置结构的物理力学特性研究是决定高放废物处置形式的重要依据。在介绍高放废物处置形式的基础上,提出高放废物处置的相关研究课题,紧接着阐述高放废物处置中THM耦合理论,膨润土的土水特征曲线不仅相关于外部施加应力、蒸汽压力、水压力,而且也相关于温度;在考虑气体在压力作用下的传播、气体在水中的溶解和气体的凝固等影响下,建立气体和液体中的水量守恒方程;在考虑敏感热流和潜热流影响下,建立能量守恒方程;将所有的方程写成有限元和有限差分计算格式;最后编制一维计算程序。计算结果对在花岗岩体中决定高放废物储存洞室之间间距具有借鉴作用。

岩体THM耦合应用研究现状综述

对岩体THM耦合研究现状进行综述.从THM耦合机理分析入手,结合国内外试验成果,对裂隙岩体耦合模型、方程求解等几个方面进行总结,最后对后继研究提出了几点建议:耦合机理研究方面,需要对温度场、渗流场、应力场各场之间耦合影响的大小进行研究,而大裂隙中的THM耦合值得注意;在耦合机理的验证方面,需加强室内或现场试验;在耦合计算方面,应开发程序,而采用高性能计算是一个较好的发展方向.

地铁联络通道冻结施工的热流固(THM)耦合分析

随着城市地铁规模的不断发展,冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛应用.为了得到合适的地层冻结工艺参数和指标,了解开挖隧道对地层稳定性的影响,保证工程的安全性,基于考虑相变及冻胀的热-流-固(THM)耦合理论,采用COMSOL有限元分析软件模拟某地铁联络通道水平人工冻结及开挖施工过程.分析了冻结过程中地层温度场、渗流场及位移场的变化规律,研究了开挖后地层位移场的分布规律.结果表明:由于水渗流作用,温度场和位移场的分布不再关于y轴对称;在人工冻结过程中,地表处冻胀位移的最大值出现在y轴以右,冻胀量变化表现为先线性增长,而后趋于稳定.总体上,实施人工冻结可以很好地增加周围土体的强度及稳定性,对止水和抑制地层变形具有良好的效果.

土壤中三卤甲烷(THMs)前驱物质流出的规律

通过室内模拟淋溶实验 ,初步探讨了以三卤甲烷生成潜能 (THMFP)为指标的土壤三卤甲烷前驱物质的流出规律 .结果显示 :土壤淋出液中THMFP的浓度与土壤性质特别是土壤中腐殖质含量、组成与卤代活性 ,模拟雨水的酸度及累积淋溶量等有关 .土壤中所含腐殖质的量越大、腐殖质的卤代活性越高且溶解迁移能力越强 ,则淋出液中THMFP的浓度越大 ;酸度最低 (pH3 0 )的模拟雨水淋洗下 ,淋出液中THMFP的浓度最低 ;模拟雨水的pH值愈低 ,土壤THMFP愈易流出 ;本实验条件下 。

饮用水中THMs的形成及国外常用控制方法简介

THMs是影响饮用水安全的重要指标之一。本文分析了传统饮用水处理工艺中THMs产生的主要原因,并简要介绍了目前国外常用的控制THMs的方法以及这些方法在应用中的优缺点。

环状管网余氯衰减和THMs动力学模型优化

为研究大型环状管网中余氯衰减和三卤甲烷(THMs)的生成模型,在占地570 m2的大型中试环状管网中进行。研究温度、初始余氯浓度和总有机碳(TOC)变化条件下对余氯衰减和三卤甲烷生成的影响。根据接近实际管网的中试实验数据,发现温度对余氯衰减的影响最为明显,其次是水中的总有机碳,影响最小的是初始余氯浓度。比较主体水余氯衰减和管壁余氯衰减在不同温度影响下的变化。研究结果表明:随着温度升高,管壁余氯衰减系数基本不变,而主体水中的余氯衰减系数逐渐增加。此外,确定三卤甲烷生成潜能(THMs formation potential,THMFP)与较易检测指标总有机碳(TOC)浓度之间的关系,并在此基础上结合优化的余氯衰减模型,建立能较好拟合实验数据的三卤甲烷生成模型。由于模型是基于大型环状管网的实验数据并考虑实际温度、TOC浓度和初始余氯浓度变化的影响,使优化的余氯衰减模型和三卤模型具有更好的适用性。

沉淀、气浮对THMs和THMFP的去除效果研究

分别采用混凝/气浮、混凝/沉淀工艺处理天津某水厂预氯化水,考察了两种工艺对预氯化水中三卤甲烷(THMs)及三卤甲烷生成势(THMFP)的去除效果。结果表明,混凝/气浮工艺对THMs、THMFP的去除率分别为37%、55%,较混凝/沉淀(19%、34%)工艺分别提高了18%、21%;经气浮处理后,自来水的UV254/TOC值明显降低,即大大降低了THMFP在有机物中所占的比例,从而能够有效降低后续氯消毒工艺中THMs的生成量;混凝/气浮工艺对藻类的去除效果较混凝/沉淀工艺的好,其在较高ξ电位时就能取得较好的除藻效果。

溴化物与不同消毒剂的反应及对THMs生成势影响的研究现状

水处理氯化消毒过程中产生THMs副产物的问题已得到人们的普遍关注 ,在人们对用水质量要求日益提高而同时水污染问题又日益突出的今天 ,生产安全可靠的饮用水已成为社会的迫切要求。文章对源水中溴化物与不同消毒剂在氧化消毒过程中的反应并形成THMs类有害副产物的潜势进行了分析 。

裂隙岩体介质THM耦合问题中的渗透特性研究

在前人就热、液、力三因素各自影响裂隙岩体渗透特性的研究和本文所进行的温度及附加应力作用下单裂隙岩样实验的基础上,综合分析了裂隙岩体THM耦合过程,以裂隙结构面的开度、岩体裂隙数(包括受温度影响开通裂隙数)、裂隙连通率、附加应力、剪切膨胀为研究对象,建立具有THM耦合特性的裂隙岩体渗流系数张量。

岩体THM耦合模型控制方程建立

根据岩体三场耦合的机理分析,从线性动量守恒、质量守恒和能量守恒出发,理论上推导出以位移、孔隙压力和温度为未知量的THM耦合控制方程组,包括岩块变形场方程、地下水连续性方程和水、岩能量守恒方程.方程组不仅考虑了水、岩的密度随温度和压力变化,同时也考虑了水、岩温度不同具有热交换,最后还对后继研究提出了建议.

表面改性活性炭对饮用水中THMs吸附性能研究

通过对活性炭的表面改性 ,并对氯化消毒后的高色度水进行吸附处理 ,可使其三氯甲烷 (THMs)的含量降低到 4 4 μg/dm3 ,达到国家生活饮用水质标准。