微咸水-腐植酸肥耦合滴灌条件下钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞的影响

【目的】探明腐植酸肥施用条件下不同钙镁离子质量浓度对灌水器堵塞物质形成的影响效应与作用机制。【方法】以微咸水中钙镁离子耦合腐植酸肥滴灌为研究对象,选取4种不同额定流量(1.6、1.1、1.4、1.75 L/h)的非压力补偿内镶贴片式灌水器(FE1—FE4),其中设置3组钙离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(G1、G2、G3),3组镁离子质量浓度微咸水处理,离子质量浓度分别为100、150、200 mg/L(M1、M2、M3),以地下微咸水灌溉为对照(CK),研究不同离子质量浓度的灌水器平均流量(Dra)、滴灌系统灌水器的堵塞率分布、灌水器堵塞物质干质量(DW)动态变化规律,并分析了灌水器内部堵塞物质矿物组分。【结果】与CK相比,G1、G2、G3、M1、M2、M3处理的Dra分别降低了21.58%~29.68%、35.02%~39.71%、45.62%~55.68%、14.25%~20.41%、24.89%~45.69%、35.22%~56.75%,堵塞物质干质量分别增加了124.62%~178.49%、174.23%~230.33%、235.59%~270.09%、67.14%~120.28%、136.96%~191.18%、203.54%~213.35%。与G1、G2、G3处理相比,质量浓度相同镁离子处理M1、M2、M3处理的堵塞物质干质量分别降低了16.41%~27.26%、4.77%~13.60%、6.82%~15.34%。【结论】钙镁离子质量浓度的增加均显著加剧了灌水器的堵塞;在相同离子质量浓度条件下,镁离子处理显著减少了灌水器内堵塞物质的总量,因此镁离子在一定程度上能够降低灌水器堵塞风险。

槐米提取物/PBTCA复配物阻硫酸钙垢性能研究

采用静态阻垢法研究了槐米提取物和其与市售2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)二元复配物对循环冷却水阻硫酸钙垢性能。结果表明,单一的槐米提取物阻硫酸钙垢效果随槐米提取物浓度的增加呈先增加后递减的趋势,最佳的浓度为21 mg/L,阻垢率可达20.45%;槐米提取物与PBTCA的二元复配物呈现较好的阻硫酸钙垢性能,在质量配比PBTCA∶槐米提取物=1∶2,投加量为21 mg/L,保温时间4 h, CaCl_(2)浓度5.55 mg/mL,保温温度70℃时,阻硫酸钙垢率达到93.75%,硫酸钙垢未见明显的规整结构而呈团块状;热重分析表明,槐米提取物在250℃时可发生分解,表现良好的热降解性能。

一种具有大气集水效应的吸湿性Alg-PEO-PNIPAM/CaCl2核壳纤维

大气集水是在缺水地区提取清洁水的一种有效方法,但大多数大气集水器需要高额的能量来释放吸收的水,提高大气集水器的吸湿能力和解吸效率仍具有挑战性。受清洁太阳能的启发设计了一种具有核壳结构的超吸湿性纤维,能够在高湿度环境中(90%RH)自发吸收大气中的水,并通过太阳能转换为热能促使纤维释放吸收的水分。核壳层可与吸湿盐氯化钙发生离子交换和螯合2种不同的分子作用,进而负载更多的吸湿盐,吸水量最高能达到3.23 g/g。在模拟太阳光的驱动下,太阳-热能转换效应触发了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的亲水-疏水构象转变,这与PNIPAM收缩导致的对核层纤维的物理挤压协同作用,可有效地释放出吸收的水分,水释放率高达到96%。大气水的自发收集和太阳能驱动的水释放相结合,使超吸湿性核壳纤维在大气集水领域有深远的应用前景。

离子匹配悬浮液驱提高碳酸盐岩油藏波及效率潜力与机理实验

水驱波及效率提升可以显著增强碳酸盐岩油藏开发效果。本文在考虑地层水离子组成基础上,借助体视显微镜和激光粒度仪配制了一种离子匹配悬浮液,其中悬浮的硫酸钙颗粒处于临界饱和状态,大部分颗粒粒径在10μm左右,静置后由于絮凝和聚集作用最大可到50μm。悬浮液的静态性质实验表明,由于硫酸钙“逆溶解度”特征和水合物的变化,其微粒会在小于45℃范围缓慢消失,并在90℃时迅速析出;矿化度和离子组成改变会使硫酸钙微粒浓度和粒径显著增大。在渗透率级差为4.7的岩心并联实验中,离子匹配悬浮液可使较低渗岩心的分流率最大提高约9.8%,最终采收率提高约4.3%。温度、压力和盐度的影响,以及注入水与地层水离子交换,使悬浮液中的饱和硫酸钙周期性溶解和沉淀,导致压力波动。压力波动使硫酸钙的溶解/沉淀特征复杂化,最终显著改变了水驱后期并联模型中的分流率。含有饱和硫酸钙的不稳定离子匹配悬浮液是从材料领域借鉴到石油领域的新尝试,具有一定提高波及效率作用。它比常规欠饱和离子匹配水驱过程中产生的不可控原位微粒更有效、更可靠、更环保。

硝酸钙结晶及吸潮性能的研究

为了从铵盐法分解磷矿得到的硝酸盐中分离钙镁制备四水硝酸钙晶体,实验研究了四水硝酸钙的结晶和吸潮性能。实验结果表明,铵解后的滤液中结晶四水硝酸钙在pH值为3,冷却结晶温度2.00℃,浓缩相对密度为1.50时结晶效果最佳。四水硝酸钙放置于不同温度环境下,在10℃时呈吸潮状态,而在20,30,40℃温度呈脱水状态。不同结晶水含量的硝酸钙,初始水分含量越低,硝酸钙的吸湿速度越快,总吸湿量越大,但当水分达到一定含量或放置到一定的时间周期后,其吸水速度基本相当,且水分含量基本维持不变。

基于反应耦合的低能耗水合氯化钙脱水制无水氯化钙

在降低工业热脱水工艺能耗的迫切需求下,基于反应耦合基本原理,报道了一种低温水煤气变换反应耦合水合氯化钙低能耗脱水的新策略。以工业水合氯化钙为原料,将其中具有一定化学反应活性的结晶水作为反应物与CO耦合反应,在413 K下即可制备得到符合国家标准(GB/T 26520—2021)要求的Ⅰ型工业无水氯化钙产品(CaCl_(2)·0.38H_(2)O),较在N_(2)条件下获得同等结晶水含量产品的处理时间缩短了1/3,说明耦合催化脱水策略在降低过程能耗方面具有优势。原位FTIR和CO-TPD-MS实验研究表明,CO可化学吸附或准化学吸附于水合氯化钙样品表面,结合MS分析在脱水产物中检测到CO_(2)和H_(2),说明发生了一定程度的耦合催化脱水。进一步,对所得无水氯化钙样品进行SEM、压汞测试及水蒸气吸附测试,结果表明,与CO耦合反应使得无水CaCl_(2)样品形成了较为丰富的孔结构,在作为干燥剂使用时有利于增加与水的接触面积,从而使其表现出比商用无水氯化钙更快的吸水速率。本工作报道的低能耗耦合催化脱水策略有望拓展至更多材料的脱水环节。

褐藻胶生产废钙水处理及回用方法研究

作为一种天然产物,因使用安全、易加工及稳定性好等优良的性质,褐藻胶在食品、保健品、医药等健康产业中的需求日益增加。但是,褐藻胶生产过程中水资源需求量大,同时也排放大量的废水。每生产1 t褐藻酸钠消耗大约1000 t淡水,排放约900 t废水,其中,约90%的废水为废钙水。综述废钙水的处理技术和回用方法,分析废钙水处理及回用存在的问题,为废钙水的处理回用技术的发展提供参考。

甲基橙-Fenton体系褪色光度法测定湿水的抗氧化性

芬顿体系分光光度法已广泛应用于测定物质的抗氧化性,但目前还未有对应的抗氧化性标准检测方法。本试验旨在研究建立一种测定保湿水抗氧化性的方法。以甲基橙为捕获剂,捕获芬顿体系产生的羟基自由基,以清除率为指标,使用分光光度计检测样品的抗氧化性。以维生素(Vc)为对比,采用清除DPPH自由基法和加标回收率验证方法的准确度。结果表明,不同品牌的保湿水清除DPPH自由基的能力与清除羟基自由基的能力顺序相同,加标回收率也符合分析测定要求。

电石法制乙炔中电石与水的配比对发生器的影响

介绍了电石法制乙炔中电石与水的配比对发生器的影响。

水泥基材料自修复颗粒的制备及修复效果事前快速评价方法

针对多数水泥基材料自修复技术在渗漏水条件下修复物质被冲走、裂缝自修复效果难以达到预期且可修复裂缝宽度较窄的问题,本工作结合物理膨胀修复和化学反应修复的优点,以螯合处理的高吸水性树脂(Chelation super absorbent polymer,C-SAP)为物理修复剂,以反应修复剂(Reactive healing agents,RHA)和高性能混凝土膨胀剂(High performance calcium sulpho aluminate,HCSA)为化学修复剂,设计并制备了一种能在渗漏水条件下快速、高效修复裂缝的自修复颗粒,并改进了自制裂缝水渗透实验装置,开展了自修复颗粒修复效果的事前快速评价,最后采用X射线衍射分析方法分析了修复产物的物相组成。结果表明:自制裂缝水渗透实验装置能在将自修复颗粒应用于水泥基材料前有效且快速地评价颗粒的自修复效果,从而实现自修复颗粒组成的快速优选。当自修复颗粒中m(C-SAP)∶m(RHA)∶m(HCSA)=7.5∶32.5∶60,颗粒掺量为20%和30%时,其能够在672 h时完全封堵0.5 mm的裂缝;颗粒中的m(C-SAP)∶m(RHA)∶m(HCSA)=10∶30∶60且颗粒掺量为30%时,其能够在1008 h时完全封堵0.6 mm的裂缝。在裂缝修复早期,C-SAP解螯合并吸水膨胀,快速封堵裂缝,降低水流量;随后,化学修复物质通过化学反应生成白云石、钙矾石和方解石等结晶产物,从而将裂缝修复。

不同水灰比条件下碳酸钙晶须对水泥净浆收缩性能的影响

为探究碳酸钙晶须对水泥净浆收缩性能的影响,分别测试了3种水灰比试样在不同龄期的干燥收缩、化学收缩和自收缩,并采用X射线衍射(XRD)和压汞法(MIP)分别分析了自收缩试样的物相和孔隙结构变化特性。结果表明:碳酸钙晶须在水泥基体中具有吸附和转移自由水的特性;在不同水灰比条件下,碳酸钙晶须对干燥收缩的影响不同,且影响程度与其掺量呈正相关关系;化学收缩随碳酸钙晶须掺量呈先升后降的变化趋势;碳酸钙晶须对自收缩具有明显的改善作用,尤其是早期自收缩,且水灰比的提高使碳酸钙晶须对早期自收缩的改善效果更加显著;碳酸钙晶须细化了孔隙结构,且未生成新的水化产物。

天然水体中钾、钠、钙、镁测定方法的比对

电感耦合等离子体发射光谱法和火焰原子吸收分光光度法测定天然水体中钾、钠、钙、镁,比较相关系数、检出限、精密度、准确度和实际样品的测定,结果表明:两种方法均可用于天然水体中钾、钠、钙、镁的测定,且电感耦合等离子体发射光谱法更优。

粤北水边河流域钙元素迁移的基岩制约作用

岩石风化是控制流域水体水化学特征的关键因素之一。为探索岩溶流域中不同基岩风化作用对地表水化学的影响,本文选择粤北典型岩溶流域(水边河)为研究对象,以水体[Ca^(2+)]变化和钙迁移机制为研究主线,通过连续5年的系统调查及采样分析,揭示不同岩性风化对干流水体中Ca^(2+)输送通量的贡献率和岩溶流域钙元素迁移的影响机理。结果表明:(1)不同基岩支流的水体[Ca^(2+)]差异明显,特别是在干季,碳酸盐岩支流水体的[Ca^(2+)]分别是花岗岩、砂岩和砾岩支流的3.8倍、4.7倍、14.9倍;(2)不同基岩支流汇入干流后,水化学变化具有滞后性,并且呈现季节性差异。其中,碳酸盐岩支流汇入后,干流水体的[Ca^(2+)]会滞后升高,而其他支流会稀释[Ca^(2+)],产生稀释作用,其效果在湿季比干季更明显;(3)通过统计分析得出,碳酸盐岩支流在流域土地面积占比为28%,而其对流域水体中[Ca^(2+)]的贡献率达到83%,说明岩溶流域中碳酸盐岩的风化的制约着钙元素的迁移过程;(4)2016-2020年间,水边河向连江输送的钙通量平均值为7.2×10^(4) t·a^(-1),其中,湿季平均输送量为5.8×10^(4) t·a^(-1),干季平均为1.4×10^(4) t·a^(-1);但岩溶水体中钙元素迁移不仅仅有水体溶解的Ca^(2+),还有沉积态钙迁移和水生生物的钙迁移过程,而农业活动及酸雨等过程可导致水体中[Ca^(2+)]发生明显变化,因此,农业活动和酸雨等对钙迁移的影响需要多加关注。

碳酸钙水垢的形成与控制

水垢的发展是一个多阶段的过程,也碍于诸多因素的影响。碳酸钙的沉积可以通过化学、物理或生物方法进行改善,当然效果也各不相同。通过向可能结垢的水中添加化学抑制剂是控制结晶结垢的最有效方法之一,也有许多可供选择的非化学处理方法,其中包括使用磁性、电子和电解处理设备。由于水垢的形成受到其形成材料的物理性质的影响,因此可以选择材料来减少水垢的形成。本论文主要研究加热表面碳酸钙结垢的复杂问题,以及控制或减少碳酸钙水垢形成的可能性。

井盐水培育轮虫过程中碳酸钙浓度过饱和的危害及防控方法的研究

为探究自然海水、井盐水混合自然海水两种水体下轮虫产量差别,提高轮虫的单产水平,找到限制轮虫产量的环境影响因子,试验选择盘锦光合蟹业有限公司三角洲基地12排5个自然海水轮虫池塘和18排5个自然海水与井盐水混合的轮虫池塘进行调查,井盐水的量占总量的比例≥50%,连续监测15 d水温、pH值的变化,定期测定水体的理化指标,包括碱度、盐度、钙离子,计算晶型CaCO_(3)·H_(2)O临界突变的饱和度指数,并跟踪记录各池轮虫总产量。结果显示,对比自然海水池塘,井盐水混合池塘更易发生水质突变,且突变次数明显增多,平均自然海水为0.4±0.49次,井盐水混合池塘为2.6±0.49次。井盐水混合池塘碱度普遍较高,平均(4.18±0.10)mmol/L,自然海水为(2.63±0.22)mmol/L。添加井盐水的池塘,轮虫产量显著低于正常轮虫池(P<0.01),平均每亩产量低25万kg左右。研究结果显示,在轮虫池大量混合井盐水会使水体突变增多,最终导致轮虫大量减产。

基于土壤改良剂的河道底泥原位修复效果

底泥是河道生态系统的重要组成部分。河道底泥中富集的营养物质(如氮、磷等)是导致河道水体富营养化,同时,底泥中的有机物和有害物质会通过溶解、悬浮或释放到水体中,进一步加剧水体富营养化,从而对河流生态系统和水质产生了严重影响。因此,修复河道底泥污染对于保护生态环境具有重要的意义。基于此,本文将硝酸钙、酵素和腐殖酸三种土壤改良剂引入原位修复河道底泥领域,通过监测上覆水以及底泥中pH、EC、DO、ORP、NH_(4)^(+)-N、COD、TP七个指标,分别探究各个处理组对河道底泥和上覆水质的修复情况,旨在通过实际观察和实验数据初步了解3种土壤改良剂对河道底泥进行原位修复的实际效果。

电石渣-矿渣固化膨胀土强度及微观机制研究

针对南水北调中线地区膨胀土因环境湿度变化引起力学特性劣化导致的工程地质灾变问题,采用电石渣、矿渣作为固化材料对膨胀土进行改良,通过素膨胀土和改良固化膨胀土无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和水稳性等对比试验,分析改良固化前后的性能差异;通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、电镜扫描(electron microscope scanning,SEM)、热重分析(thermogravimetric analysis,TGA)试验及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)试验分析了电石渣-矿渣固化土的强度增长机制,揭示其微观作用机制。结果表明:以6%电石渣掺量为基础,不同矿渣掺量下的电石渣-矿渣复合改性固化土,总体上强度和耐水性能均有明显提高,并在矿渣掺量为9%时达到最大值。而随着养护龄期的增加,无侧限抗压强度和劈裂抗拉强度不断增加,水稳系数则有所减小。电石渣-矿渣复合固化土水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H),胶结土颗粒形成了紧密的团聚体,有效改善了土体的孔结构分布,提高了固化土的强度。电石渣-矿渣膨胀土复合固化方法效果明显,具有较好的工程应用前景。

杏子川油田王家湾区注水管线结垢及阻垢剂优选

注水开发是油田常用的提高采收率的方式之一,但注入水经过联合站处理后,经注水站输送至各个配水间及单井井口的过程中,注水管线结垢堵塞严重,呈现出管线有效内径减小,流体输送效率降低,注入压力升高等系列现象。为解决该问题,以杏子川油田某联合站沿程注水管垢为研究对象,运用X射线衍射仪确定垢样类型,结合注水工艺中不同节点的污水水样与配伍性实验,分析引起管线结垢的原因,针对结垢特征,通过静态阻垢法开展了阻垢剂优选与评价实验。研究结果表明:长2层产出的回注水含有大量的Ca^(2+)和HCO_(3)^(-),自身存在严重的结垢趋势;同时,若水处理后悬浮物含量不达标,则会与CaCO_(3)沉淀相互作用,形成以CaCO_(3)为主、含有少量SiO_(2)和硅酸盐的垢物。通过实验优选出绿色环保的聚合物类阻垢剂并确定其最佳使用浓度。在阻垢剂浓度为60 mg/L时,现场注入水的阻垢率达到91.62%,据此给出阻垢剂现场加药措施,有效解决了油田水质结垢的问题,也为同类型油田回注水管线现场防垢提供一定的技术参考。

天然海水环境下离子浓度对MICP反应的影响

微生物岩土技术通过生物矿化过程改善基础材料的力学性质,使其更适用于建筑或解决多学科领域的环境问题。微生物矿化过程中产生的碳酸钙是改善基础材料力学性质的主要成分,但其生成量及形态等受多种因素的影响。通过离子计、pH计、SEM、EDS和XRD等手段探究天然海水和去离子水环境在矿化过程中氯化钙和尿素浓度、比例及菌液和胶结液(氯化钙、尿素)体积比等因素对沉淀物质形貌及晶体组成的影响。结果表明:钙离子和尿素浓度及比例低时,碳酸钙的产率较高,但当初始钙离子、尿素浓度超过1.0 mol/L时,离子浓度增大对细菌产脲酶有抑制作用,浓度越高对脲酶的抑制作用越明显,沉淀物产率也随之减小,海水环境总体沉淀量与沉淀效率均高于去离子水环境。菌胶结液体积比去离子水中为1∶4、海水中不高于1∶10时,碳酸钙生成量较高,去离子水环境晶型以方解石为主,海水环境晶型以球霰石为主且沉淀中含有镁盐。

基于实验优化设计的油田采出水稳定技术研究

某油田联合站的过滤器频繁发生结垢物堵塞,影响了采出水稳定工艺的正常运行。为解决这一问题,在进行多节点水质分析和腐蚀结垢产物分析的基础上,筛选了合适的除钙剂,对除钙、除铁所需的各类药剂进行了单因素影响实验,并对加药顺序进行了调整,基于极端顶点设计完成了多种响应指标值下的混料实验设计,并进行了现场效果验证。结果表明,钙、铁离子引发碳酸钙和铁的氧化物是导致水质不达标的主要原因;在Na_(2)CO_(3)→NaOH→H_(2)O_(2)→PAC→PAM的加药顺序下,对钙、铁离子的复合处理效果最佳;当Na_(2)CO_(3)、NaOH、H_(2)O_(2)、PAC的配比分别为0.4852、0.2136、0.2034、0.0978,游离Ca^(2+)质量浓度、总铁质量浓度和透光率等指标可达到最优,综合指标的复合合意性为0.73,采出水中油和悬浮物含量满足标准要求。