溶气气浮过程动力学模型的分形观

凝聚/絮凝过程中形成的絮体通常具有分形几何结构,导致絮体的密度、渗透性发生了变化,从而对于固液分离过程(沉淀、气浮和过滤)带来很大的影响。本文基于前人对于絮体分形的研究成果,建立了絮体与微气泡之间接触碰撞的动力学方程、絮体/微气泡聚集体在水中上升的分形速率方程。絮体与微气泡间的相对尺度和流态的不同会有不同的碰撞机制,相应的动力学方程式与絮体的分形维数也有不同的关系。     

絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体 3个方面综述了絮凝形态学的研究进展 ,尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构 ,其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化 ,从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

絮凝形态学研究及进展

从水体中原始颗粒、絮凝剂和絮体3个方面综述了絮凝形态学的研究进展，尤其是分形理论在絮凝理论与工程中的应用。絮体是具有自相似或自仿射和标度不变的分形结构，其分形维数是描述絮凝过程的重要因素。絮体分形结构导致了絮体碰撞的作用半径、有效密度等变化，从而对颗粒物分离过程有重要的影响。     

溶气气浮过程动力学模型的分形观

凝聚／絮凝过程中形成的絮体通常具有分形几何结构，导致絮体的密度、渗透性发生了变化，从而对于固液分离过程(沉淀、气浮和过滤)带来很大的影响。本文基于前人对于絮体分形的研究成果，建立了絮体与微气泡之间接触碰撞的动力学方程、絮体／微气泡聚集体在水中上升的分形速率方程。絮体与微气泡间的相对尺度和流态的不同会有不同的碰撞机制，相应的动力学方程式与絮体的分形维数也有不同的关系。     

絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论,通过先进的图像分析处理技术,实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测,试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果,通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型,最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节.     

絮凝体分形维数投药控制研究

依据分形理论，通过先进的图像分析处理技术，实现了对絮凝体分形维数的联机在线监测，试验证实分形维数可以很好地反映絮凝程度及其混凝处理效果，通过建立的混凝剂投加量、分形维数及沉后水浊度三者间的模糊控制模型，最终实现了对混凝剂投加量的自动控制与调节。     

臭氧气浮工艺絮体尺度与界面理化特性调控

针对臭氧气浮工艺对有机物脱色和去除性能的限制,通过阴、阳离子型聚丙烯酰胺(ployacrylamide,PAM)对以腐殖酸为代表的天然有机物絮体的尺度调控,采用气载絮体尺度、二维分形维数及絮体与微气泡间的接触角对PAM浓度梯度下形成的气载絮体进行了表征;研究了阴阳离子型PAM浓度梯度对腐殖酸的降解效果和气载絮体尺度;并探讨了阴阳离子型PAM、絮体与微气泡间的结合机理。结果表明:PAM的投加提高了臭氧气浮工艺中腐殖酸的去除性能,且气载絮体尺寸、分形维数和接触角均有所增大;在不同类型PAM中均存在最佳PAM剂量,在此剂量下,体系内去除效果、气载絮体大小和接触角最大、分形维数最小;在最佳PAM剂量下,与阴离子型PAM相比,阳离子型PAM形成气载絮体的大小和接触角较大,分形维数较小,且去除效果较好。在臭氧气浮体系中,通过改善PAM、絮体与微气泡结合静电作用力的强弱形成了利于气浮的气载絮体尺度,提高了对腐殖酸的去除效果。     

共存物质对重金属絮凝剂MCC除镉性能的影响

为进一步拓展天然高分子絮凝剂壳聚糖的应用范围,以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料,通过酰胺化反应制备一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖(MCC),研究了水体中常见的阴阳离子、有机配位剂及浊度对MCC除镉性能的影响,探讨了絮体形貌与絮体分形维数及絮凝除镉效果间的关系。结果表明,Na+、Cl-、NO-3、F-、SO2-4的存在对MCC除Cd2+均有促进作用,Ca2+表现为明显的抑制作用;低浓度的EDTA对除镉有促进作用,随着EDTA浓度的增大,逐渐转为抑制作用;低浓度的腐殖酸对MCC去除Cd2+有显著的促进作用;在一定范围内,浊度可促进MCC对Cd2+的去除;絮体间空隙越多,絮体分形维数越小,除镉效果越好。     

共存物质对重金属絮凝齐MCC除镉性能的影响

为进一步拓展天然高分子絮凝剂壳聚糖的应用范围，以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料，通过酰胺化反应制备一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖（MCC），研究了水体中常见的阴阳离子、有机配位剂及浊度对MCC除镉性能的影响，探讨了絮体形貌与絮体分形维数及絮凝除镉效果间的关系。结果表明，Na＋、Cl-、N03、F-、SO4 2-的存在对MCC除Cd2＋均有促进作用，Ca2＋表现为明显的抑制作用；低浓度的EDTA对除镉有促进作用，随着EDTA浓度的增大，逐渐转为抑制作用；低浓度的腐殖酸对MCC去除Cd2＋有显著的促进作用；在一定范围内，浊度可促进MCC对Cd2＋的去除；絮体间空隙越多，絮体分形维数越小，除镉效果越好。     

絮团形态的动态演变

实验考察了絮凝过程中广义絮团(包括单体颗粒、线状絮团、面状絮团及体状絮团)的黏性分维数、特征黏度、絮团的黏性组成等随絮凝时间的动态演变。结果表明,在絮凝过程中,单体颗粒的黏性分维数与其拓扑维数一致,其余各类絮团的黏性分维数均小于其对应的拓扑维数,其中线状絮团的分维数基本不受絮凝时间的影响,但面状絮团及体状絮团的分维数随絮凝过程的进行逐渐增大但最终趋于稳定;所有絮团的特征黏度与絮凝时间无关,其中线状、面状及体状絮团的特征黏度依次具有10~3、10~4和10~5的数量级;各类絮团的黏性组成随絮凝过程的进行表现出不同的变化态势。     

微生物絮凝剂产生菌的筛选及其絮凝特性

采用常规的微生物学方法，从垃圾渗滤液中筛选到一株高效微生物絮凝剂产生菌LB1，根据其形态学和生理生化特征初步鉴定该菌株属于假单胞菌属，命名为Pseudonomas sp. LB1。LB1所产微生物絮凝剂的絮凝特性的研究结果表明，LB1的最佳产絮凝时间为96 h，所产絮凝活性物质主要是其生长过程中的胞外分泌物和细胞生长后期的次级代谢产物，菌体细胞本身具有一定的助凝作用。LB1所产絮凝剂最佳加样量为3％（体积分数V/V）；对pH的适应范围较宽，在4～10之间具有较高的絮凝活性，均大于75％；温度为25℃时絮凝率为86.3％，在25～60℃之间，絮凝率基本保持稳定；LB1所产絮凝剂对几种废水具有较好的絮凝效果。     

纳米SiO2对微污染物HA、SDS及NH3-N的助凝特性研究

以聚合氯化铝PAC为混凝剂，纳米SiO2为助凝剂，对含有下列微污染物：十二烷基硫酸钠（SDS）、氨氮（NH3-N）或腐植酸（HA）的高岭土悬浊液进行混凝沉降实验。借助形态学理论、电镜观察与图像分析技术，研究纳米SiO2对微污染物的助凝作用效果、吸附特性与絮体结构的形态学特征。结果表明：（1）在含有HA、SDS、NH3-N的模拟原水中，污染物去除率与浊度去除率的相关性随污染物分子量的增大而增强；（2）纳米SiO3对HA、SDS及NH3-N的助凝吸附效果，随分子量的降低而减弱。纳米SiO2能促使PAC对HA、SDS与NH3-N的去除率分别提高40％～50％、20％～30％和10％～15％；（3）纳米SiO2能促使PAC作用下的絮体粒径增大、密实度和分维值增加、沉速加快。     

非线性在特大型船闸运行水污染控制中的应用

应用非线性动力学、分形理论、混沌学，研究了特大型船闸运行水污染系统，结合葛洲坝特大型船闸运行系统自组织特征和水污染事件，论述了船闸水污染非线性、分形特征，建立了动力方程、水质预测预报模型，指出常规理论方法研究中存在的问题，提出了水污染系统非线性研究是今后着重需要深入探讨研究的领域，具有重要的实用价值。     

非线性在特大型船闸运行水污染控制中的应用

应用非线性动力学、分形理论、混沌学,研究了特大型船闸运行水污染系统,结合葛洲坝特大型船闸运行系统自组织特征和水污染事件,论述了船闸水污染非线性、分形特征,建立了动力方程、水质预测预报模型,指出常规理论方法研究中存在的问题,提出了水污染系统非线性研究是今后着重需要深入探讨研究的领域,具有重要的实用价值.     

More general capillary pressure and relative permeability models from fractal geometry

More general capillary pressure and relative permeability models were derived theoretically from fractal modeling of a porous medium. It was found that the new capillary pressure model could be reduced to the frequently-used Brooks–Corey capillary pressure model and the Li–Horne imbibition model when the fractal dimension of a porous medium takes specific values. This also demonstrates that the Brooks–Corey model and the Li-Horne model have a further confirmed theoretical basis. Capillary pressure data measured using mercury intrusion techinque were used to verify the model. The results demonstrated that the new capillary pressure model could represent the capillary pressure curves in those rocks with fracures or with great heterogeneity while the existing models cannot. The new relative permeability models can be reduced to the Brooks–Corey relative permeability model in a specific case. It has been proved theoretically that the relative permeability of each phase in a smooth fracture is only a linear function of its own saturation. Relative permeability data were calculated using the new models and the model results were compared with experimental data measured using a steady-state technique. The comparison demonstrated that the relative permeability models and experimental results were consistent with each other.     

高分子重金属絮凝剂MCC制备及除铜去浊性能

以壳聚糖、L-半胱氨酸为原料,通过酰胺化反应制备了一种具有重金属捕集功能的高分子重金属絮凝剂-2-氨基-3-巯基丙酰壳聚糖(MCC)。以含铜废水为处理对象,通过正交实验研究了MCC的最佳制备条件,对其除铜性能进行了全面探讨,并对絮体形貌进行了观察和分析。结果表明,在最佳条件下制得的MCC具有除浊和捕集重金属离子双重功能,形成的絮体量较大、沉速快,出水水质好,重金属回收率较高,残渣稳定,不易造成二次污染,絮体分形维数越小,空隙越多,除铜效果越好。     

The effects of Herba Andrographitis hedgerows on soil erodibility and fractal features on sloping cropland in the Three Gorges Reservoir Area

To evaluate if hedgerows could improve the soil physicochemical properties and enhance the soil anti-scouring and anti-shearing capabilities, the effects of Herba Andrographitis hedgerows on soil erodibility and fractal features on sloping cropland in the Three Gorges Reservoir Area were investigated. Results showed that: (1) the clay particle accumulation around the hedgerows was significantly affected by the hedgerows; (2) the fractal dimension of soil particles was positively correlated with both silt and clay contents and had a negative linear correlation with sand content; (3) fine-grained content significantly influenced fractal dimension of the soil particles; (4) soil erodibility K was significantly and positively correlated with the sand content (correlation coefficient r?=?0.870), but significantly and negatively correlated with the silt content (r?=??0.538), clay content (r?=??0.739), organic carbon content (r?=??0.603), the aggregation degree (r?=??0.486), and soil fractal dimension (r?=??0.538); and (5) the contents of organic matter and clay particles in the soil were found to be the effective indicators for soil erodibility at the Three Gorges Reservoir Area. The hedgerows may improve soil fractal features and decrease soil erodibility. The effective distance between hedgerows on a slope of 10° was less than 6 m.     

混凝一气浮控制三卤甲烷生成势的研究

研究了混凝一气浮工艺对不同分子量区间三卤甲烷生成势（trihalomethanes formation potential，THMFP）的去除效果及絮体形态对THMFP去除效果的影响。结果表明，混凝一气浮工艺以去除大分子量区间THMFP为主，对小分子量区间THMFP的去除效果较差。UV254值与THMFP值的线性相关系数为0．9449，UV254值可以较好地反映THMFP的含量。絮体的分形维数为1．17～1．2时，孔隙率较大，可增加絮体对THMFP的活性吸附空间，且絮体相对密度较小，可增强同向絮凝作用，增加絮体和THMFP的接触概率，有利于气浮对THMFP的去除。