A triple-continuum approach for modeling flow and transport processes in fractured rock

This paper presents a triple-continuum conceptual model for simulating flow and transport processes in fractured rock. Field data collected from the unsaturated zone of Yucca Mountain, a repository site of high-level nuclear waste, show a large number of small-scale fractures. The effect of these small fractures has not been considered in previous modeling investigations within the context of a continuum approach. A new triple-continuum model (consisting of matrix, small-fracture, and large-fracture continua) has been developed to investigate the effect of these small fractures. This paper derives the model formulation and discusses the basic triple-continuum behavior of flow and transport processes under different conditions, using both analytical solutions and numerical approaches. The simulation results from the site-scale model of the unsaturated zone of Yucca Mountain indicate that these small fractures may have an important effect on radionuclide transport within the mountain.     

汽车尾气净化催化剂涂层改性研究

汽车尾气净化催化剂的净化转化效果及其耐久性，与催化剂涂层的涂覆量以及涂层和载体的结合强度密切相关。本文研究了几种不同类型表面活性剂对浆料固体含量、涂层涂覆量以及涂层结合强度的影响。研究结果表明，不使用表面活性剂时，30％为最佳的固体含量；在使用表面活性剂的情况下，浆料的固体含量可以提高至35％。非离子型表面活性剂有助于提高催化剂涂层涂覆量，而使用离子型表面活性剂的浆料球磨过程中产生大量泡沫，无法涂覆。使用非离子型表面活性剂的催化剂涂层的结合强度最好。     

过滤式碳纤维电极消毒效果比较与机理研究

过滤式电极消毒作为一种安全、高效的新型消毒技术备受关注,然而目前使用的电极材料比较单一,且稳定性和高效性难以兼备,制约了该技术的设备化发展.本文采用过滤式消毒方式,考察了几种高孔隙率的导电碳纤维毡的消毒效果.结果表明,碳纤维毡电极具有优异的消毒能力,活性碳纤维电极可在几伏的电压下使细菌死亡,与传统电化学消毒相比,电压降低了1~2个数量级.其中A-PCF(聚丙烯腈基活性碳纤维)电极在外接电压2 V,水力停留时间2 s时即可对大肠杆菌菌液实现6.5log的去除.当外接电压≤2 V时,流出物中未检测到氯,pH保持不变,排除了电化学产物的影响.A-PCF可作为过滤式电极消毒的优选电极材料.     

真菌预处理优化制备微介多级孔炭及其吸附甲苯的研究

提出采用黄孢原毛平革菌对生物质前体物进行预处理的制备策略,从而研发孔结构可调的多级孔炭材料模板.选用荷叶作为生物质原材料,探讨菌种投加量、培养时间对多级孔炭材料前驱体的影响,并采用水蒸气物理活化法,分析活化温度和活化时间对炭材料比表面积、孔径分布和表面官能团的综合作用.最后,通过Raman、XRD、BET、FTIR、TGA、SEM、EA等手段表征其物理化学性质,并考察真菌预处理对炭材料的甲苯吸附性能的影响.结果表明,在生物质荷叶质量30 g、菌种投加量4 mL、培养时间7 d、活化温度800℃、活化时间90 min条件下制备的微介多级孔炭材料,在含有较多介孔的前提下比表面积可达937 m~2·g~(-1),总孔容为0.68 cm~3·g~(-1).动态模拟吸附实验发现,经预处理的炭材料在甲苯浓度905 mg·m~(-3)下对其饱和吸附容量为304 mg·g~(-1),是未经真菌调控荷叶吸附容量的1.83倍,吸附性能的提升主要归因于比表面积、孔容及表面酸性基团增大的作用.经真菌预处理调控的炭材料对甲苯的吸附符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附.     

多孔混凝土及其在生态护坡工程中的应用

多孔混凝土具有连续孔隙,空隙率约为15%～30%,具有良好的透水性和透气性。多孔混凝土生态护坡技术是一种新型的绿色生态型护坡技术,融合建筑材料、生态工程和环境工程等多门学科,集水土保持、生态修复于一体,实现了水利工程护坡技术和生态环境修复技术的完美统一。     

钙基脱硫剂孔隙网络动态生成特性

钙基脱硫剂孔隙结构特性直接影响到脱硫效果及脱硫剂的利用率,对其空间网络特性的描述将有助于分析SO2的扩散及反应特性. 在石灰石分解动力学和烧结机理的基础上,结合固体分解的成核机理,运用Monte-Carlo 方法,建立了脱硫剂孔隙网络的动态生成模型,对钙基脱硫剂分解形成的孔隙结构进行了动态模拟,并对生成孔结构的分形特性进行研究.结果表明,运用动态生成模型,可以给出石灰石分解形成的CaO内部孔隙的微观空间结构,且模拟生成的孔隙网络的分形维数与实验测定值基本吻合.     

温度对多孔射气介质氡析出影响试验研究

为了研究围岩中温度对氡析出率的影响,选取某铀矿铀尾矿矿砂试样,根据相似准则设计并制作了测量多孔射气介质氡析出率的室内试验装置。采用RAD-7氡测量仪,运用等时间间隔取样方法测量氡浓度。采用对照试验的方法研究了温度对多孔射气介质氡析出率的影响规律。试验结果表明,在自然压力下,在温度为20℃到60℃范围内,随着温度的升高,多孔介质氡析出率逐渐增大,并且氡析出率与温度符合线性函数关系。     

低渗透性多孔介质室内弥散实验及弥散度求解研究

低渗透多孔介质在浅部含隔水层中分布广泛,是地下水污染物迁移的重要载体,然而其弥散度的取值目前研究还不足。针对此问题,以溴化钠为示踪剂开展了低渗透多孔介质的室内弥散实验研究,介质渗透系数为0．048 m/d,通过离子选择电极法测定溴离子浓度,并分别采用解析法和数值法进行了弥散度的求解,解析法和数值法求得的弥散度分别为0．0048 m 与0．0065 m,研究成果可以为低渗透多孔介质中污染物迁移预测提供弥散度值参考。     

氚在黏土矿物等多孔介质中的滞留机制

通过电感耦合等离子体光谱(ICP)、热重(TG)等分析方法对黏土矿物的结构成分、加热特性等进行了检测;通过蒸馏冷凝等实验,实现了对吸附后黏土矿物的吸附水、层间水、结构水的分离,检测了氚在黏土矿物结构内外各类型水中的分布;通过红外吸收光谱(IR)等分析方法对氚在黏土矿物结构中的吸附位置及形态进行了检测研究;通过同位素效应...     

生物膜对饱和多孔介质渗透性影响的实验和模型研究

为了解微生物生长过程中生物堵塞对二维饱和多孔介质渗透性的影响,采用C190石英砂箱(55 cm×45 cm×1.28 cm)进行室内渗流实验,研究混合菌群KB-1在充足营养源条件下的生长情况及生物膜对饱和多孔介质渗透性的影响.实验监测了砂箱水溶液中悬浮生物量及颗粒表面附着生物量,利用共焦激光扫描技术观测了颗粒表面形成的...