中国北方四剖面CaCO_3含量变化及其反映的古降水量

中国北方自西向东的4个剖面,各地层CaCO3的含量呈现逐渐减少的规律。科尔沁剖面和延长剖面、西宁盘子山剖面CaCO3含量曲线表现出的特征为:在每一个古土壤单元的下部一定深度内CaCO3曲线都表现为一个明显的峰;新疆塔勒德剖面的各古土壤的CaCO3含量表现为表层比中、下部要高。利用CaCO3淀积深度恢复出来的部分区域的古降水量显示,末次间冰期期间盘子山剖面的古降水量大为352mm,延长剖面和科尔沁剖面的古降水量大约为500～550mm;末次冰期的间冰阶阶段科尔沁剖面的古降水量大致为320～360mm;延长剖面古降水量大约为443mm;全新世以来盘子山剖面的古降水量大约为306mm,延长剖面和科尔沁剖面的古降水量大约为320～380mm。这些数据可为半定量恢复地质历史时期古环境状况提供依据。

硫酸铵强化石膏溶解矿化制备高纯CaCO_(3)

近年来,利用固废石膏矿化CO_(2)联产CaCO_(3)及硫酸铵工艺技术受到广泛关注,然而由于固废石膏成分复杂,分离纯化困难,成本与矿化产品品质难以兼顾导致其无法大规模工业化利用。为此,以硫酸钙及磷石膏为原料,提出以石膏矿化液相产物硫酸铵溶液强化硫酸钙溶解浸出,液固分离后再进行矿化的间接矿化工艺。试验研究了溶解强化过程中硫酸铵浓度及溶解浸出时间对硫酸钙溶解特性的影响,以及矿化过程中氨水浓度、温度、矿化反应时间等因素对矿化过程和矿化产物的影响。确定了优化的溶解与矿化工艺条件,基于此,进一步研究磷石膏的间接矿化过程,结果表明,与直接矿化相比,间接矿化可使CaCO_(3)产品纯度由82.2%提高至98.6%,且产品粒度D_(50)由22.00μm降至10.98μm。间接矿化工艺可有效强化石膏溶解浸出过程,避免引入外加介质,并制备高纯度轻质CaCO_(3),相关研究可为固废石膏矿化CO_(2)技术的经济应用提供基础支持。

加速微生物诱导碳酸盐沉淀过程的调控因子筛选及机理初步研究

微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术被广泛应用于土壤重金属污染控制中,然而,土壤的成分会降低碳酸钙成核速率,为解决其矿化过程成核慢、矿化产物晶型不稳定等问题,选取六种调控因子:柠檬酸钠(C_(6)H_(5)Na_(3)O_(7))、氧化镁(MgO)、氯化镁(MgCl_(2))、壳聚糖((C6H11NO4)n)、乙醇(C_(2)H_(5)OH)和二氧化硅(SiO_(2)),利用偏振光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及傅里叶红外光谱(FTIR)等测试手段和方法,筛选出能够加速结晶且生成沉淀量最多,对铅的去除率达到90%的调控因子柠檬酸钠(TKa)。结果表明,柠檬酸钠能稳定球霰石,加快矿化过程和增加矿化沉淀,提高重金属去除率。因此,柠檬酸钠具有提高MICP生物修复的速度,对提高MICP技术应用的效率具有重要意义。

CO_(2)+O_(2)地浸采铀中CaCO_(3)沉淀堵塞条件模拟

CO_(2)+O_(2)地浸工艺是我国第三代铀矿采冶技术,地浸过程中溶浸液与含矿层矿物反应后,在将铀从矿石中浸出的同时,由于地下水矿化度增高又会产生化学沉淀,导致含矿层堵塞。CaCO_(3)沉淀是CO_(2)+O_(2)地浸采铀过程中含矿层堵塞的重要原因。为探索CaCO_(3)沉淀堵塞条件,根据内蒙古纳岭沟铀矿CO_(2)+O_(2)浸铀过程中浸出液化学成分数据,通过水文地球化学模拟,对含矿层堵塞的水文地球化学条件进行了系统研究。结果表明,CaCO_(3)沉淀是造成CO_(2)+O_(2)地浸中含矿层化学堵塞的重要原因。当溶浸液pH>6.5时,CaCO_(3)将发生沉淀,溶浸液的pH、HCO_(3)^(-)浓度、Ca^(2+)浓度是影响CaCO_(3)沉淀的主要因素,过高的pH与HCO_(3)^(-)浓度、Ca^(2+)浓度都会造成CaCO_(3)沉淀的产生。根据模拟结果获得了不产生CaCO_(3)沉淀条件下pH、HCO_(3)^(-)浓度、Ca^(2+)浓度三者之间的关系,并由此认为,维持溶浸液较低的Ca^(2+)浓度与较低的pH是预防与缓解CaCO_(3)沉淀堵塞的有效途径。

磷石膏制备纳米CaCO_(3)的碳化工艺条件研究

以工业固废磷石膏、CO_(2)为原料,采用“相转移-沉淀法”制备纳米CaCO_(3)并考察其碳化工艺条件。结果表明,适宜的复合晶形控制剂及其配比为2.5%STPP+0.5%PDS;适宜的碳化沉淀反应工艺条件为:复合晶形控制剂添加质量分数为3%、碳化终点pH为12.40、碳化反应温度为15℃、陈化时间为0 min。该条件下所制备的纳米CaCO_(3)样品为纯相方解石型CaCO_(3),样品的平均粒径约30 nm,分散性好且粒度较为均匀。晶形控制剂在纳米CaCO_(3)形成的作用机制为PDS的模板诱导作用,以及Ca^(2+)与晶型控制剂水解产生的磷酸根间鳌合、电离所形成的P3O105-离子在CaCO_(3)晶核上的选择性吸附等的协同作用,有效抑制了CaCO_(3)晶粒的生长及其颗粒间团聚,促进了粒径小、粒度均匀、分散性好的纳米CaCO_(3)的形成。

双极电化学电解装置对盐水软化的性能评价

开发了一种双极电极电化学电解装置用于盐水软化,该装置采用聚四氟乙烯膜和双极电极作为酸碱分离材料,可构建4个腔室,阴极室出水回流至感应阴极室进行进一步软化。电流密度采用8 mA/cm^(2)时,Ca^(2+)去除率在碱性流和终端汇流中分别达到85%和57%,去除每千克CaCO_(3)能耗仅为0.62 kW·h。酸性流和碱性流最终汇流成终端出水,pH值为7,Ryznar稳定性指数为6.75。此外,浊度研究以及物相分析表明,在阴极室中沉积的CaCO_(3)颗粒对感应阴极室中的CaCO_(3)二次沉积存在优化作用。

微生物诱导碳酸钙固化土体研究进程

微生物诱导碳酸钙沉淀是一种绿色环保的土体加固技术,但其固化受诸多因素影响,通过对国内微生物诱导碳酸钙相关文献进行梳理,从研究微生物固化的机理出发,归纳总结微生物固化中影响因素(温度、注浆方式、菌液浓度等方面)对生物固化土的影响,并对固化后部分物理性质进行总结,发现脲酶在30℃培养温度下,菌液的活性与浓度最高,在20~40℃,浓度适中的环境下,能生成更多的碳酸钙,分布更加均匀,且此技术在土体加固、修复等领域具有非常广阔的前景,提出未来可研究的方向,如生成的碳酸钙分布不均等。

大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca^(2+)利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态。结果表明:低温有利于脲酶的保存及活性发挥,5℃时脲酶活性能保持21 d以上;同一温度下,脲酶浓度越大,脲酶初始活性越高,脲酶完全失活所需时间越短。pH值、脲酶与胶结液体积比是影响Ca^(2+)利用率的主要因素。为达到较高的Ca^(2+)利用率,脲酶和胶结液最佳体积比为1,氯化钙与尿素最佳浓度比为1.5,Ca^(2+)最佳浓度为1 mol/L。当脲酶浓度较低时生成的六面体状碳酸钙较多;随着脲酶浓度的增大,所沉淀的碳酸钙向球形转变。大豆中富含的天冬氨酸是控制碳酸钙形态的重要因素。

含氧介质中管线钢在沉积物下的腐蚀行为

采用自主设计的阵列多电极系统,研究了海砂覆盖条件下X65管线钢在含氧海水环境中的沉积物下腐蚀行为,并分析了管线钢的非均匀腐蚀过程。结果表明:海砂覆盖区的工作电极为阳极,阳极溶解产生的阳离子扩散至裸露区,导致该区域工作电极表面的pH降低,从而引发腐蚀;随着多孔腐蚀产物层的不断生成,临近海砂覆盖区的工作电极逐渐成为主要的阳极区,该区域发生严重的非均匀腐蚀;离海砂覆盖区较远的工作电极表面生成了CaCO_(3)沉淀,该沉淀层对基体起到一定的保护作用,可以使该区域的工作电极始终保持为阴极,从而使工作电极不被腐蚀。

河蟹生态育苗池水碳酸钙高度过饱和危害防控方法研究

碳酸钙快速沉积引起的水质突变是在中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)土池生态育苗生产过程中的一个普遍的危害现象,为了对这一现象进行有效的控制,本研究在实验室前期工作的基础上,对水质突变现象进行了3年的调查研究,得到了5个突变池塘的相关水质数据。以晶型CaCO_(3)·H_(2)O为标准,计算临界突变的饱和度指数的值在8.2~8.9之间,因此在生产过程中可将饱和度指数8定义为预警值。为了明确各水质因子对饱和度指数的影响,利用公式推导出pH、碱度、钙离子、盐度与饱和度指数的关系,其中pH是最重要的影响因素,也是在实际生产中变化最大的因素,本研究同时探讨了生产中防止碳酸钙快速沉积的方法并在实践中进行应用,取得了很好的效果。

微筛孔反应器液相沉淀法制备纳米CaCO_(3)

采用微筛孔反应器,以Ca(NO_(3))_(2)·4H_(2)O为钙源连续相、(NH_(4))_(2)CO_(3)为碳源分散相,液相沉淀法制备纳米CaCO_(3)。利用XRD、TEM等表征手段分析研究分散相与连续相流量、浓度和停留时间等制备条件对碳酸钙的粒径、产率和形貌的影响。结果表明,使用微筛孔反应器通过液相沉淀法可制得平均粒径45~92 nm、产率达80%以上的方解石型纳米CaCO_(3)。适宜的制备条件为:连续相进料流量F_(C)=150 mL/min、分散相进料流量F_(D)=150 mL/min、连续相浓度[Ca^(2+)]=0.05 mol/L、分散相浓度[CO^(2-)_(3)]=0.2 mol/L、停留时间τ=5 s。微筛孔反应器特有的孔道结构能够均匀分散液相体系,从而避免了一般微反应器在液相沉淀反应中出现的堵塞问题,微筛孔反应器的分子扩散混合模式可大幅度强化液相体系的扰动程度并提高CaCO_(3)过饱和度,使制得样品粒径较小且分布极窄。同时,通过改变制备条件可灵活调控样品的形貌与粒径。

ZnO/CaCO_(3)复合材料的制备及其在丁苯橡胶硫化中的应用

采用液相沉淀法制备了ZnO/CaCO_(3)复合粉体,考察了工艺参数对形貌和分散状态的影响,分析了ZnO在CaCO_(3)表面的组装过程和ZnO的生长方式,测试了复合粉体的硫化活化性能。研究结果表明:当ZnO和CaCO_(3)质量比为1∶2,沉淀反应物物质的量的配比为1∶1,煅烧温度为300~350℃时,ZnO/CaCO_(3)复合粉体比表面积可达19.827 m^(2)/g且有着良好的分散状态,CaCO_(3)表面ZnO的粒径较小(5~10 nm)。在CaCO_(3)表面上反应生成的羟基磷灰石对Zn^(2+)的吸附的作用是将ZnO与CaCO_(3)成功组装在一起的关键,也是ZnO沿垂直CaCO_(3)表面方向生长的原因。将复合粉体应用于丁苯橡胶硫化中,硫化时转矩值最高达10.07 dN·m,硫化速率CRI最快为0.247 s^(-1)。

菹草(Potamogeton crispus)叶面CaCO_(3)-P沉淀物产生的关键影响因子分析

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO_(3)-P共沉淀,但在不同水环境因子下水体中钙和磷形成CaCO_(3)-P共沉淀的能力不同。本研究以菹草(Potamogeton crispus)为研究对象,研究不同钙浓度(0、20、35、50、65 mg/L)、碱度(0、100、200、300、400 mg/L CaCO_(3))、磷浓度(0、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/L)和温度(11、14、17、20℃)对菹草削减水体磷的能力及对CaCO_(3)-P共沉淀产生的差异,并通过分析无植物对照组培养液的饱和指数变化趋势,揭示植物介导下CaCO_(3)-P的发生规律,为湖泊生态修复中沉水植物的选择提供理论依据。结果表明:①在菹草培养组中,总磷(TP)和溶解性磷酸盐(SRP)浓度显著下降,并且不同处理组之间存在显著差异。随着钙浓度的增加,各处理组的TP和SRP浓度均呈减小趋势,而添加钙浓度导致减幅进一步提高。相比之下,在无菹草对照组中,TP和SRP浓度没有显著变化。这表明菹草的引入促进了水中磷的去除效率。②各处理组CaCO_(3)-P共沉淀量随碱度的增加而增加,碱度为400 mg/L CaCO_(3)时,产生最大CaCO_(3)-P共沉淀量,说明菹草在碱性水环境中更有利于产生CaCO_(3)-P共沉淀。共沉淀在中等磷水平(0.2 mg/L)产生量最高,每株菹草每天平均产生23.12 mg共沉淀量。实验验证了自然水体磷浓度对菹草叶面CaCO_(3)-P共沉淀量的产生差异较小,共沉淀在中等温度水平(17℃)含量最高,每株菹草每天平均产生16.61 mg共沉淀量,说明菹草在适宜温度下产生共沉淀的差异不大。以上结果表明,碱度相较于磷浓度及温度对菹草的CaCO_(3)-P共沉淀量影响更大。③在水环境因子相同的情况下,无菹草对照组碳酸钙饱和指数(方解石和霰石饱和指数)均大于0,说明有结晶趋势,但在实验期间并未产生沉淀,而添加菹草的处理组产生了不等量的CaCO_(3)-P共沉淀,表明沉水植物也可通过共沉淀的方式削减水体磷负荷,为湖泊富营养化的治理提供理论支撑。

基于碳酸钙条件溶度积理论的造纸废水好氧曝气除钙

造纸废水中较高的钙离子浓度会对废水处理带来很大挑战,为实现造纸废水中钙的有效快速去除,首先用条件溶度积理论分析了造纸废水钙离子浓度过高但不能及时有效沉淀的原因,然后结合模拟溶液和好氧原水曝气实验,探讨了造纸废水好氧段曝气除钙的pH变化机理,最后根据曝气过程中条件溶度积的变化情况探索了钙离子沉淀的有利条件。结果表明,好氧原水的碳酸钙条件浓度积Ps最大,最接近理论计算曲线,好氧原水的钙沉淀趋势最明显且最容易沉淀。对好氧原水直接曝气可以促进碳酸钙沉淀,pH呈现出先上升后下降再上升的趋势,这是脱除CO_(2)气体提高溶液碱性与溶液中生成碳酸钙沉淀增加酸性互相竞争的结果。条件溶度积计算表明,pH为7.5~8.5时碳酸钙条件溶度积处于较低值,溶解度最小,该条件有利于钙的沉淀去除。

WO_(3)添加量对超粗硬质合金微观结构及性能影响

以WC、WO_(3)、Co、C为原料,通过原位细晶溶解-析出长大法制备了超粗硬质合金,并分析了不同WO_(3)添加量对合金微观结构及性能影响规律。结果表明:初始粉末中加入的WO_(3)和C在烧结过程中将发生原位一步还原碳化反应转化为高活性的细WC,促进溶解-析出长大现象,使超粗硬质合金WC平均晶粒度随着WO_(3)含量增加而增大。同时,WO_(3)添加能够减少粗WC晶粒微观缺陷和曲边的阶梯状表面,平直化晶粒边界,使其形貌趋于形成完整的三角棱柱体,其(0001)晶面占比高,能够有效提高合金硬度,阻碍裂纹扩展,增加钴相韧性断裂比例。当WO_(3)添加质量分数为4.2%时,制备的超粗硬质合金具有最大的硬度(10633 MPa)和抗弯强度(2692 MPa)。

铜氨络离子的形成和空间构型的探究

基于化学平衡的原理,通过简单的计算解释了氢氧化铜溶于氨水的反应机理,同时基于价键理论和Jahn-Teller效应来阐述铜氨络离子以及其他铜离子配合物的形成过程。