流动电位法测定滤料表面的Zeta电位

滤料表面的ζ电位是评价滤料颗粒表面性质的重要指标之一,研究滤料表面的ζ电位对于提高过滤效率以及开发改性滤料是十分重要的.根据流动电位与ζ电位的关系自制了一套测定ζ电位的装置,经测定计算出了4种常用水处理滤料表面的ζ电位,结果表明:当滤料的粒径范围在0.45～0.9mm之间时,使用该装置测得的磁铁矿、无烟煤、核桃壳和陶粒表面ζ电位分别为-27.64mV、-6.54mV、-5.87mV、-2.30mV.电子能谱和红外光谱分析结果证明磁铁矿、无烟煤、核桃壳和陶粒滤料表面ζ电位的差异主要归因于其表面化学结构的不同.     

天水市大气降尘组成特征及表面电性模拟研究

对甘肃省天水市麦积镇大气降尘粒度分布及主要矿物组成进行了分析,并以实际降尘ζ电位作为参照,根据降尘中主要矿物组成的质量百分比,提出了计算法和混合法两种模拟大气降尘在水溶液中表面电性的方法.结果表明,麦积地区大气降尘属于可吸入颗粒粒度尺寸范畴,其主要矿物组成与质量含量为：石英（57.08%）、方解石（27.79%）、钠长石（10.29%）、白云母（4.84%）. 大气降尘在纯水中呈电负性,且ζ电位随着水溶液pH增加而减小.通过对比实际降尘与拟合方法所得到的ζ电位,发现两种拟合方式与实际降尘的ζ电位具有相似的变化趋势.降尘中矿物组成主导着降尘表面电位的大小和变化趋势,其对降尘表面电位的贡献率是最主要的.     

Zeta电位法研究除草剂在土壤胶体中的吸附

应用Zeta(ζ)电位法研究比较了扑草净和扑灭通在4种土壤胶体中的吸附.结果表明,当带有正电荷的除草剂在负电荷土壤表面吸附后,土壤表面的ζ电位有所增加,甚至使ζ电位从负转变成正.通过零电荷点计算得到除草剂和土壤之间的吸附常数和Gibbs自由能,并由经典的振荡平衡法得到相近结果.     

污水动电电位的影响因素

通过对高 COD、高 pH、高乳化的炼油污水中乳化油、悬浮固体颗粒稳定原因的分析,以及实验室测定污水处理场不同水质的 pH 值与ζ电位的关系、电解质 PAC 投加量与ζ电位的关系,认为投加 PAC 可以降低污水的ζ电位,可以使污水中的乳化油和悬浮固体颗粒脱稳,正常的污水场进水 COD<1200mg/L,使ζ电位降至-15mV 时,可以产生较好的凝聚效果。     

离子对氧化铁纳米颗粒水中聚集作用的影响

研究了不同电解质(NaCl、CaCl2、KCl、K2SO4和K2CrO4)对氧化铁纳米颗粒(Fe2O3NP)聚集作用的影响,并用聚集效率来衡量聚集作用变化,用DLVO理论对各因素的影响进行解释.实验表明:浓度和价态的升高会显著增强NP的聚集作用;阴离子对NP聚集作用的影响强于阳离子(以KCl为对照,K2SO4引起了比CaCl2更显著的变化);K2CrO4的影响显著大于其他离子(0.5mmol/L的K2CrO4即可引起剧烈的聚集).通过DLVO理论发现:离子在较低浓度增长或价态的上升,会同时降低ζ电位和双电层厚度以促进聚集作用;阴离子和K2CrO4较阳离子,会更显著地降低ζ电位,从而加速聚集作用;浓度在较高区间变化时ζ电位相对稳定,此时双电层的压缩是促进聚集作用的主要原因.     

腐殖酸在水合二氧化锰表面的吸附行为

研究了腐殖酸在水合MnO2 (S) (δMnO2 )表面的吸附行为 .考察了不同分子量分布范围腐殖酸的吸附性能 ,探讨了阳离子对吸附行为的影响及其可能作用机理 ,并利用FTIR光谱对吸附行为进行了光谱学研究 .结果发现 ,具有较高分子量的腐殖酸HAa 的吸附去除率比具有较低分子量的腐殖酸HAb 高 3 0 % ,表明腐殖酸分子量越大越倾向于吸附在δMnO2 表面 .Ca2 + 较Mg2 + 更能促进腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ;紫外 -可见吸收光谱分析表明Ca2 + 较Mg2 + 具有更强的与腐殖酸络合的能力 ;此外 ,ζ电位测定发现 ,1 0mmol·L- 1 Mg2 + 使δMnO2 的 ζ电位由 -3 7mV(pH =7 9)升高至 -9mV(pH =6 5 ) ,而 1 0mmol·L- 1 Ca2 + 则使ζ电位升高至 + 7mV(pH =7 2 ) .FTIR光谱的结果证实了腐殖酸在δMnO2 表面的吸附 ,并表明腐殖酸的羧基及δMnO2 的表面羟基 (Mn OH)在吸附过程中起着重要作用 .上述结果表明 ,腐殖酸性质、背景阳离子等因素对腐殖酸的吸附行为有重要影响     

聚电解质溶液中粘土颗粒的ζ电位

分别测定了 5种不同分子量和 5种不同分子链电荷密度的阴离子聚电解质高分子在钠蒙脱石粘土颗粒表面吸附前后粘粒的ζ电位 ;讨论分析了分子结构和体系环境对粘粒 ζ电位的影响以及聚电解质对粘土 -水分散体系的稳定作用。     

厌氧氨氧化颗粒污泥EPS及其对污泥表面特性的影响

取厌氧氨氧化EGSB反应器中颗粒污泥,根据粒径筛分为R1(0. 5～1. 4 mm)、R2(1. 4～2. 8 mm)和R3( 2. 8 mm)这3组.提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥EPS,分析EPS特性及其对厌氧氨氧化聚集体表面特性的影响.随着厌氧氨氧化颗粒污泥粒径的增加,PS含量介于(10. 69±0. 11)～(12. 28±0. 15) mg·g~(-1)之间,而PN含量从(56. 88±0. 86) mg·g~(-1)增加到(98. 59±2. 10) mg·g~(-1),且PN/PS从5. 32提高到9. 05.不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥EPS官能团及三维荧光组分含量不同.随着颗粒污泥粒径增大,蛋白质二级结构α-螺旋/(β-折叠+无规卷曲)值从0. 60逐渐降低到0. 43,这种变化有利于污泥表面疏水性的表达.随着颗粒污泥粒径的增大,污泥表面疏水性由54. 2%提高到63. 1%,Zeta电位由-41. 2 m V增加到-31. 5 m V,疏水性的增强和表面电荷的增大有利于颗粒污泥的聚集.厌氧氨氧化颗粒污泥EPS可以增强污泥疏水性和提高Zeta电位,EPS中的PN发挥着重要的作用.     

天然石英砂的表面络合模型研究

天然泥沙颗粒表面特性复杂,其与营养物质及重金属之间的相互作用,是研究天然水体水环境效应的关键科学问题之一.本文以石英砂为例,在考虑天然泥沙表面形貌引起的电荷非均匀分布的基础上,建立了统计意义上的表面电荷分布-表面电位数学关系,并修正表面络合模型,对表面络合常数采用更合理的静电力校正,模拟营养物质及重金属在天然泥沙颗粒表面的吸附-解吸关系.同时,表面滴定实验及吸附实验数据被用来进行模型验证.结果表明,泥沙颗粒的吸附特性受pH值、水相平衡浓度和背景离子强度等影响,考虑颗粒表面电荷非均匀分布的修正模型,更接近天然泥沙的吸附特性,相比传统表面络合模型,能够更好地模拟吸附结果.     

用逆向伏安法测定珠峰样品中铜、铅、锌、镉

本文提出一种玻碳电极简易制备方法,在0.1N氯化铵(pH2—4)底液中,用示波极谱仪(线性变电位)逆向伏安法,可以定量测定10~(-8)—10~(-12)克/毫升铜铅锌镉,天然水样及部分生物样品测定结果跟原子吸收(503型、石墨炉)法一致.     

颗粒物对混凝过程及超滤膜污染的影响

以nm-SiO₂和μm-SiO₂体系为研究对象,使用3种不同Al形态的混凝剂（AlCl₃、Al₁₃和Al₃₀）进行混凝-超滤实验,考察不同pH值下SiO₂去除率、出水余Al及混凝预处理对膜通量的影响,借助马尔文激光粒度仪、SEM、BET和AFM表征絮体性质及在超滤膜表面的分布和作用力.结果表明,nm-SiO₂体系中SiO₂去除率均低于μm-SiO₂体系,在纳米颗粒物体系中投加混凝剂后膜通量从0.68分别提升至0.96（AlCl₃）、0.86（Al₁₃）和0.87（Al₃₀）,微米颗粒物体系中投加3种混凝剂后膜通量从0.79提升至0.80~0.84.微米级颗粒物是颗粒间的碰撞,纳米级颗粒物主要以团聚态的形式碰撞.低聚态铝（Al_a）和颗粒物形成絮体的粒径均大于150μm,体系zeta电位为负与膜表面产生斥力;在中性条件下Al₁₃与颗粒物形成絮体的强度因子远高于AlCl₃和Al₃₀,中聚态铝（Al_b）将膜孔内部较小颗粒物堵塞形成的不可逆膜污染转移成膜孔表面的可逆膜污染;高聚态铝（Al_c）具有较强吸附架桥和网捕卷扫能力,无定形、不规则的团聚态小颗粒在这一过程中形成较大絮体缓解膜污染.     

Second-generation inorganic aerosol model

Accurate prediction of the size distribution of the inorganic components of atmospheric aerosols must account for both therthermodynamic properties of the aerosol particles and transport between the gas and aerosol phases. For volatile inorganic species the transport rate is governed by the particle surface partial pressures which, in turn, is determined by the phase state and composition of the aerosol. We develop a model of the temporal composition of atmospheric aerosol particles based on their transport and thermodynamic properties. Included in the model is an improved theory of the temperature and composition dependence of deliquescence. Components of the model are tested against measurements of activity coefficients in single- and multicomponent aqueous solutions and general agreement is found. Aerosol water predictions are significantly higher under conditions of low relative humidity due to the improved theory of deliquescence.     

亚微米颗粒在Sierpinski海绵模型中热泳沉积研究

亚微米颗粒由于其特殊的粒径尺度,具有很多不同于与传统细颗粒的物理和化学性质,同时极易吸入人体,对人体造成很大危害。谢尔宾斯基海绵模型作为一种理想化的结构模型,具有内比表面积大、多通道等特点。通过建立可工程应用的谢尔宾斯基海绵模型通道,并结合热泳沉积相关数学模型开展计算,可以发现:随着谢尔宾斯基海绵阶数的上升,内部通道的增加是引起亚微米颗粒热泳沉积率上升的主要因素;在海绵通道中运动的亚微米颗粒较之其他粒径的颗粒,更容易受到热泳沉积的影响;同时温差对其热泳沉积影响较为剧烈,呈现线性变化。建立具有工程特征的谢尔宾斯基海绵模型通道,可为研究亚微米颗粒沉积及脱除开辟一条新途径。     

燃用生物柴油对柴油机颗粒生成和排放特性研究进展

为深入研究生物柴油对柴油机颗粒排放的影响,在总结国内外相关研究进展的基础上,通过研究生物柴油的化学组成和物理特性,讨论了生物柴油产生颗粒的特殊性及其对环境的影响.在此基础上,从PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的形成途径角度简要分析了生物柴油颗粒形成的机理,并从生物柴油的3个关键性质入手,分析了其对颗粒排放的规律和影响.最后,以实际柴油机运行时的5项参数为基础,讨论柴油机实际使用生物柴油对颗粒排放的影响.结果表明:①不同材料和产地生物柴油的理化特性和对颗粒排放的影响有很大不同,但总体有利于减少对人体和环境的有害排放.②生物柴油将改变颗粒形成过程中半挥发性物质在微晶核表面的吸附,富氧作用也使燃烧热解后生成的颗粒尺寸更小,减少40%~50%;同时,纳米结构上的变化增加了生物柴油颗粒的反应活性,形成了更多30 nm以内的核态模式颗粒,更容易被人体吸收.③脂肪酸链的长度、不饱和度和含氧量对生物柴油颗粒排放量的减少发挥了重要作用,而柴油机参数的不同也对生物柴油的颗粒排放十分重要.④生物柴油对颗粒生成机理的关键在于复杂的含碳前驱物的生成路径.使用生物柴油总体上可减少前驱物的排放量,其主要成分为四元环和五元环,占总排放量的58.70%以上,但苯并蒽和?分别上升了44%和340%.研究显示,柴油机燃用生物柴油对颗粒排放有积极的一面,但在超细颗粒和某些特定前驱物控制上仍需引起高度重视.      

Au nanoring arrays as surface enhanced Raman spectroscopy substrate for chemical component study of individual atmospheric aerosol particle

Monolayer-ordered gold nanoring arrays were prepared by ion-sputtering method and used as surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) substrates to test the individual atmospheric aerosols particle. Compared to other methods used for testing atmospheric aerosols particles, the collection and subsequent detection in our work is performed directly on the gold nanoring SERS substrate without any treatment of the analyte. The SERS performance can be tuned by changing the depth of the gold nanoring cavity as originating from coupling of dipolar modes at the inner and outer surfaces of the nanorings. The electric field exhibits uniform enhancement and polarization in the ordered Au nanoring substrate, which can improve the accuracy for detecting atmospheric aerosol particles. Combined with Raman mapping, the information about chemical composition of individual atmospheric aerosols particle and distribution of specific components can be presented visually. The results show the potential of SERS in enabling improved analysis of aerosol particle chemical composition, mixing state, and other related physicochemical properties.     

Effects of humic acid on recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs

Particle surface characteristics, floc recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs were investigated using in situ particle image velocimetry (PIV) and microbalance with or without humic acid. Experimental results indicated that the zeta potential of kaolin particle surface after adsorption of humic acid was related with humic acid concentration and its acid-base bu ering capacity. Adsorption of humic acid resulted in more negative electrophoresis on the particle surface. Coagulant dosages for particles to form flocs would increase with increasing humic concentration. PIV was used to evaluate floc structural fragmentation, floc surface erosion as well as recoverability after high shear. It was found that the floc size during the steady phase of growth was small, while the regrowing capability decreased in the presence of humic acid. The recoverability was closely related with floc breakage modes including floc structural fragmentation and floc surface erosion. The fractal dimensions of alum-kaolin flocs by mass-size method based on microbalance would decrease with increasing humic concentration. This study proved that humic acid had adverse influences on the performance of coagulation process.     

紫外辐射对腐殖酸溶液理化性质及其混凝性能的影响

为探明紫外辐射对腐殖酸溶液在后续混凝过程的促进原理,系统考察了紫外辐射对腐殖酸溶液理化性质的影响规律,以及这些理化性质上的变化对腐殖酸混凝性能的影响.结果表明,经紫外辐射处理后,除Zeta电位外,腐殖酸溶液的p H、色度和黏度均呈现不同程度的下降趋势.进一步研究发现,黏度对腐殖酸溶液的混凝效果影响相对较弱.酸性条件下,腐殖酸溶液的混凝性能明显增加.Zeta电位的增加使得胶体之间更易聚集沉淀.此外,除了相对分子质量为10×10~3~30×10~3和小于1×10~3的腐殖酸所占比例增加外,低分子量腐殖酸所占比重也无明显改变,这可能是紫外辐射后腐殖酸溶液混凝性能不降反增的重要原因.     

The distribution of ammonium salts among a size and composition dispersed aerosol

The chemical and physical processes that govern the distribution of ammonium salt condensate over a size- and composition-dispersed aerosol particle population are considered. From an analysis of the concentration profiles of ammonia, nitric acid, and hydrochloric acid vapors surrounding an aerosol particle, the single particle fluxes of these species are derived. By evaluating the time scales for equilibration of the vapor-phase species with a population of aerosol particles, it is found that ammonium salts in the gas and aerosol phases are not always in equilibrium, especially under less polluted and cooler conditions. The principles that govern the distribution of ammonium salts on aerosol particles of different size and composition are identified, and it is found that thermodynamic equilibrium often does not uniquely determine the distribution of ammonium salt condensate. Thus it is concluded that both transport and thermodynamic properties of the aerosol population govern the distribution of ammonium salt condensate.