Interfacial forces between silica surfaces measured by atomic force microscopy

Colloidal particle stability and some other interfacial phenomena are governed by interfacial force interactions. The two well known forces are van der Waals force and electrostatic force, as documented by the classical Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek (DLVO) theory. Moreover, advances in modern instrumentation and colloid science suggested that some short-ranged forces or structure forces are important for relevant colloidal systems. The interfacial and/or molecular forces can be measured as a resultant force as function of separation distance by atomic force microscopy (AFM) colloid probe. This article presents a discussion on AFM colloid probe measurement of silica particle and silica wafer surfaces in solutions with some technical notifications in measurement and data convolution mechanisms. The measured forces are then analyzed and discussed based on the ‘constant charge’ and ‘constant potential’ models of DLVO theory. The di erence between the prediction of DLVO theory and the measured results indicates that there is a strong short-range structure force between the two hydrophilic surfaces, even at extremely low ionic concentration, such as Milli-Q water purity solution.     

一株稠油降解菌的筛选及其产物乳化性能研究

稠油亦称重质原油,稠油中胶质和沥青质等大分子组分含量较高.通过以稠油为唯一碳源的摇瓶发酵和稠油平板实验,从辽河油田油水样中筛选获得一株稠油降解菌AD.对菌株AD发酵所产表面活性剂的CMC值、乳化活性、稠油降黏作用等进行了测定.结果表明,菌株AD产表面活性剂对原油具有较强的乳化、降黏作用,可耐高温和高浓度盐,适用于油藏微碱性环境,稠油降黏率最高可达81.7％,与曙光油田的地层水有较好的配伍性.     

武汉地区基坑一般黏性土的力学特性与其物理指标间的相关性研究

一般黏性土作为武汉地区基坑工程中常见土层,对其工程特性与其物理力学参数的相关性研究对提高深基坑支护技术和经济性具有重要的现实意义。为研究武汉地区基坑工程典型一般黏性土的物理力学特性,以武汉地区45个基坑工程为基础,采用数理统计及回归分析方法,分析了武汉地区一般黏性土的工程特性与其物理力学参数间的相关关系。结果表明:武汉地区基坑工程一般黏性土的静力触探指标PS值变化范围为0.8~1.6 MPa,标准贯入指标N值的变化范围为3~7,土体饱和度较高,可塑及压缩性中等偏高,这将对基坑及高层建筑沉降变形产生不利影响;此外,一般黏性土的含水率、孔隙比、液限系数与直剪试验条件下抗剪强度指标c、值间呈负相关关系,一般黏性土的压缩模量与直剪试验条件下抗剪强度指标c、值间呈正相关关系。该研究结果可为武汉地区基坑工程设计的参数取值提供依据。     

生物酶破胶水基压裂液影响因素的试验研究

与其他压裂液破胶剂相比,生物酶破胶剂能很好地保护环境,而影响生物酶破胶水基压裂液效果的因素主要是底物的浓度、酶的加量、pH值以及破胶温度.本文采用正交试验设计,分析了各因素对生物酶破胶水基压裂液效果的影响程度,并分析了各因素不同水平对压裂液黏度的影响趋势,结果表明调整各因素的不同水平可以实现不同的压裂液黏度和破胶时间,...     

流动系统内生物膜的形成及控制

应用辐射流动室（Ｒａｄｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｍｂｅｒ,ＲＦＣ）技术宣地研究水力剪切力对硝化细菌在聚苯乙烯（ＰＳ）载体表面固定的。发现水力剪切力直接影响硝化细菌的固定。当作用于ＰＳ表面的水力剪切力大于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌基本不能在ＰＳ表面险境着;水力剪切力小于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌的固定程度随剪切力的减小而加强,直至达到最大,实验表明辐射液动室技术为定量研究生物膜形成及控制与水力剪     

不同强度岩石中开挖圆形巷道的局部化过程模拟

利用FLAC模拟了不同粘聚力条件下圆形巷道的局部化过程。为了模拟巷道开挖,利用编写的F ISH函数删除巷道内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。文中模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后,利用编写的F ISH函数开挖巷道;最后,计算重新开始,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,随着粘聚力的降低,巷道围岩的破坏模式首先由孔壁附近零星单元的破坏向4个对称的小V形坑式剪切破坏转变,然后由包含若干小V形坑的大V形坑式剪切破坏向巷道全断面的破坏转变。前三者破坏发生后,巷道围岩仍然能保持稳定。与最大塑性拉伸应变相比,最大剪切应变增量、最大塑性剪切应变要高得多;最大剪切应变增量、最大塑性剪切应变相差不大;随着粘聚力的增加,三者均越来越小。     

基于力学机制的钢筋混凝土柱抗剪承载力模型∗

为了兼顾钢筋混凝土(RC)柱抗剪承载力分析的计算精度和简便性,研究建立了一种基于力学机制的RC柱抗剪承载力简化模型。首先基于变角桁架-拱模型理论,结合变角桁架模型的力平衡条件以及变角桁架模型和拱模型之间的变形协调条件,建立了RC柱抗剪承载力分析的理论模型;然后利用38组试验数据进行统计分析,分别确定了混凝土、箍筋和拱模型的抗剪承载力贡献系数近似取值,在此基础上建立了R C柱抗剪承载力分析的简化模型;最后通过与试验数据进行对比分析,验证了该模型的计算精度和适用性。分析结果表明,该模型不仅可以合理分析混凝土、箍筋和拱作用的抗剪承载力贡献,具有较高的计算精度,而且计算公式较为简洁。     

GO-TiO2改性中空纤维膜的制备条件及抗污染性能研究

以氧化石墨烯(GO)与纳米二氧化钛(TiO_2)为改性剂,采用界面聚合法与抽滤吸附结合,对聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到新型纳米改性膜(简称GO-TiO_2改性膜).研究改性膜的制备工艺条件及其对腐殖酸(HA)的吸附截留性能与抗污染特性.结果表明:(1)最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯2 m L、GO 1 mg、间苯二胺1%(质量分数)、间苯二胺浸泡时间8 min、均苯三甲酰氯0.2%(质量分数)、均苯三甲酰氯浸泡时间10 min;(2)亲水性提高显著,亲水性表面为GO-聚酰胺-TiO_2复合结构,改性膜接触角由80.6°±1.8°下降到38.6°±1.2°;(3)抗污染性能提高明显.改性膜通量总衰减率由改性前的51.2%下降到35.6%,过滤周期约为原膜的2.5倍;反冲洗后膜通量恢复率由69%提高到96%.     

炼厂含油污泥与石油焦共成浆性及其影响因素

我国所加工的原油重质化和劣质化现象日益严重,导致以高硫石油焦、含油污泥为代表的副产物产量大幅增加,对生态环境构成了潜在威胁. 为利用成熟的水煤浆气化工艺对废物无害化处理,进行了炼厂含油污泥与石油焦制备高性能混合浆液的研究. 采用干磨湿配制浆工艺,考察了含油污泥与石油焦的共成浆性,分析了石油焦粒度分布、含油污泥添加量、温度、pH等对成浆性的影响. 结果表明:石油焦颗粒疏水性较强、比表面积小,其单独成浆时最佳粗细颗粒质量比为5.5∶4.5;含油污泥与石油焦共成浆时,其最佳添加量为3.0%;在30℃,pH为7~9条件下,可制得表观黏度低于1000mPa·s,稳定时间超过48h,流动性较好的混合浆液,可满足水煤浆气化无害化工艺的进料要求.      

基于中国风能资源专业观测网的近地层风切变日变化特征

以中国风能资源专业观测网2009年5至10月10~120 m的梯度风观测数据分析了全国近地层风切变特征,结果表明:①风切变总体呈现规律性变化趋势,即:日出前和日落后切变指数较大,随着近地层温度升高,切变指数逐渐下降,近地层温度达到最高时,切变指数达到最低值,后随着日落、地面温度下降,切变指数逐渐上升,直到次日日出、日落周期;②因局地海(湖)陆分布的差异以及下垫面粗糙程度的不同,切变指数在各地的变化可归纳为如下几种类型:典型陆地型、海陆效应差异型、湖(河)陆效应差异型、特殊地形(峡谷)型、切变指数偏大型和特殊型;③从不同梯度间的风切变特征来看,低层(30 m附近)较为明显,而中高层(50 m和70 m)较小,说明30 m高度为我国近地层风速变化较为明显的层次。该研究资料序列短,可能在反映全国近地层风切变特征的普适性方面还存在一定的不足,但仍可作为我国风能资源丰富区近地层不同梯度间风切变分布和变化特征的重要参考,期望通过该研究的开展为风电场的布设及近地面层风能资源的利用提供技术依据。