改性凹凸棒黏土的合成及光催化降解盐酸四环素的研究

将具有光催化潜力的金属元素Ti、Zn、Ni引入凹凸棒黏土(ATPs)结构中,采用浸渍法制备了一系列不同配比的Ti-ATPs,Zn/Ti-ATPs及Ni/Ti-ATPs光催化材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis)等方法对改性ATPs的结构、形貌和组成进行了表征。以氙灯(250~800 nm)为光源,用制备的材料作为光催化剂,进行降解盐酸四环素的试验,考察了Ti的单一加入及双金属(Zn/Ti、Ni/Ti)加入对ATPs的光催化改性效果。结果表明,Zn/Ti物质的量比为3∶1、400℃煅烧条件下制备的Zn/Ti-ATPs具有良好的光催化性能,在可见光照射120 min时,20 mg Zn/Ti-ATPs对20 mg/L盐酸四环素的光催化降解率可达94.64%,并且性能稳定。而同样方法制备的Ni/TiATPs没有光催化性能,表明并不是所有具有光催化性能的氧化物都能通过浸渍法对ATPs进行改性。     

河流型水源地源水典型氯化消毒副产物及其前体物的强化去除工艺

以长三角某典型河流型水源地源水为研究对象,设计了传统工艺及基于凹凸棒土处理单元的6种强化工艺,对各工艺及其处理单元应用于典型氯化消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸)及其前体物控制的技术和经济可行性进行了系统分析。结果表明,预O3+凹土强化混凝+O3-GAC强化的工艺对上述2种消毒副产物及其前体物的控制效果最佳;在传统工艺中单纯增加O3处理也能在一定程度上提高其对消毒副产物前体物的去除效果;KMnO4控制消毒副产物的效果一般,但KMnO4处理可强化后续单元对消毒副产物前体物的去除效果。各工艺处理出水中三卤甲烷和卤乙酸单项指标均能达标,但传统工艺和经凹土强化混凝+GAC强化的工艺出水三卤甲烷4种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和均大于1.0,不能满足水质要求,必须进行强化处理。凹土强化混凝单元在6种强化工艺条件下对三卤甲烷生成潜能(THMFP)和卤乙酸生成潜能(HAAFP)的去除率较传统混凝单元平均提高15.99%和4.92%;各强化工艺对THMFP和HAAFP的去除率较传统工艺均提高20%以上(除凹土强化混凝+GAC强化的工艺外),消毒副产物产生量降低40%以上,工艺成本降低20%以上。     

压实黏土变角剪切试验及其尺寸效应∗

滑带土的抗剪强度指标对于边坡稳定性分析具有重要作用,相比于直剪试验,变角剪切试验能更好的模拟滑带土的受力状态.利用岩土体变角剪切试验仪,对不同尺寸试样进行变角剪切试验,介绍了变角剪切试验研究压实黏土剪切参数的方法,结合Weibull统计尺寸效应理论研究压实黏土尺寸效应.结果 表明:变角剪切试验结果符合幂函数型Mohr准则;与直剪试验测得的剪切参数相比,变角剪切试验得出的内摩擦角与直剪试验相近,黏聚力较直剪试验大;压实黏土的尺寸效应基本符合Weibull尺寸效应理论,经过修正的Weibull尺寸效应式能更好地描述压实黏土剪切强度的尺寸效应.     

改性凹凸棒土对土壤中Cd2+吸附解吸及钝化效果影响

以凹凸棒土为原材料进行了热改性、酸改性、壳聚糖负载改性,并采用SEM、FT-IR、XRD表征其结构变化。通过改性凹凸棒土对土壤Cd~(2+)吸附解吸及土柱淋溶实验表明:凹凸棒土及改性凹凸棒土均能有效提高土壤对Cd~(2+)的吸附容量,减少Cd~(2+)的纵向迁移,降低淋溶风险。改性凹凸棒土主要是通过降低土壤中Cd的交换态和碳酸结合态含量增加土壤中Cd的铁锰氧化结合态及有机态含量,达到钝化土壤中Cd效果,综合处理效果优劣顺序为热改性凹凸棒土>酸改性凹凸棒>凹凸棒土>壳聚糖改性凹凸棒土>空白。     

江汉平原冲积相黏土沉积物有机碳的赋存特征

以江汉平原冲积相地层不同深度的黏土沉积物有机碳的形态特征为研究对象,通过沉积物粒径和黏土矿物组成分析沉积环境和孔隙水化学成分对有机碳形态的影响,并利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析微生物的种类和含量及对有机碳的分解程度的影响。结果表明:(1)黏土沉积物的总有机碳(TOC)含量范围为1.77～19.57 g/kg;重组有机碳(HFOC)含量范围为1.60～17.79 g/kg;轻组有机碳(LFOC)含量范围为0.03～3.06 g/kg;黏土层孔隙水中的溶解性有机碳(DOC)含量范围为12.42～97.71μg/L。相对深层的沉积物有机碳以HFOC为主,HFOC对深层碳库的积累起着重要作用;(2)LFOC是孔隙水中DOC的来源之一;(3)微生物对LFOC的利用效率较高,微生物更偏向利用小分子有机酸和氨基酸(LFOC的组成成分)作为碳源,与LFOC呈显著负相关;(4)TOC和HFOC与黏粒组分呈正相关关系,它们与粉粒和细砂粒无相关性,黏粒是沉积物固定有机碳的重要组分;(5)蒙脱石与有机碳含量的相关性良好,存在较强的吸附作用。     

热强化气相抽提修复东北地区苯污染土壤研究

以东北地区黏土为研究对象,配置模拟污染土,通过实验室小试探究抽提速率、土壤含水率以及热强化作用对气相抽提修复苯污染土壤的影响,同时探究了不同含水率土壤在中心热源加热条件下的传热效果和土壤温度变化规律。结果表明:1)气相抽提修复苯污染东北黏土的最佳抽提速率为10 L/min;2)黏土土壤含水率为5%~20%时,气相抽提修复效果随着含水率升高而逐渐降低;但在热强化作用下,其修复效果随含水率增加呈先下降后升高趋势,且修复效果在含水率为5%时最佳;3)在中心热源加热条件下,黏土在含水率为5%时传热效果最好,土壤温度由热源中心沿径向呈非线性衰减,越靠近热源点附近衰减越明显;4)热强化气相抽提修复苯污染黏土时,中心热源温度为160 ℃时修复效果最佳。     

氯化钙改性凹凸棒处理亚甲基蓝废水的研究

采用氯化钙改性凹凸棒,并对其进行了透射电镜、红外光谱分析。用改性后的凹凸棒泥浆处理亚甲基蓝废水,讨论了动力学和热力学吸附性质。结果表明:(1)利用氯化钙改性凹凸棒,泥浆粘度在21Pa.s条件下对亚甲基蓝废水的吸附动力学和热力学性质进行了研究。在研究范围内,改性凹凸棒泥浆对亚甲基蓝的吸附符合准二级反应动力学方程,并且Langmuir等温方程能更好地描述吸附过程。(2)改性凹凸棒泥浆对亚甲基蓝的平衡吸附量随亚甲基蓝初始浓度的增加而增大,随pH的增大而减小。(3)改性凹凸棒泥浆对亚甲基蓝主要以表面吸附为主。ΔG00、ΔH00表明吸附过程可以自发进行,并且为放热反应。ΔS00意味着随温度的增加,改性凹凸棒泥浆对亚甲基蓝的吸附趋于有序性。     

凹凸棒粘土对水中亚甲蓝的吸附性能

用焦磷酸钠和盐酸纯化了地产凹凸棒粘土,SEM、XRD和FT-IR表征其结构。研究了凹凸棒粘土对亚甲蓝的吸附性能及热力学和动力学特征,考察了吸附时间、温度、初始浓度、pH和离子强度下对亚甲蓝吸附的影响。结果表明,不同实验条件下,吸附过程均符合准二级动力学特征。凹凸棒粘土对亚甲蓝是放热的物理吸附过程,吸附符合Langmuir模式,在303 K时最大吸附量为114.02 mg/g。与其他吸附材料相比,凹凸棒粘土对亚甲蓝有较快的吸附速率和较大的吸附量,可以作为价廉的吸附剂用于亚甲蓝的消除。     

循环温度荷载作用下饱和黏土的体积变形特性

采用温控三轴仪,研究了排水条件下温度循环引起的饱和黏土体积变化特性。试验结果表明,温度循环会使得土体产生不可恢复的体积变形,塑性体积应变的大小随温度循环周数的增加而增加,并逐渐趋于稳定值;若将经历过温度循环的土样重新加载到新的正常固结状态,后续温度循环中产生的塑性体积应变量值及发展规律与初始循环下的类似;同等温度增量下,体积应变的大小主要受超固结比OCR的影响,与应力水平无关。OCR越大,体积应变越小,随温度循环周数稳定的也越快。基于广义塑性理论,给出了热-力耦合作用下土体体积应变的计算模型。模型中考虑了温度塑性应变对屈服应力的硬化作用,根据屈服应力与前期固结应力之间的差异间接体现温度历史的影响,进而合理地模拟体积应变随温度循环周数的累积规律。利用所建立的模型对本文试验和文献中的数据进行了模拟,验证了模型的可靠性。     

大直径单桩水平循环弱化有限元分析

处于复杂海洋环境下的大直径单桩基础需要承受波流等长期水平循环荷载作用,建立能反映其循环弱化特性的有限元分析方法尤为重要。为此,采用非线性运动硬化准则和饱和软黏土循环弱化模型描述土体循环加载时的滞回特性和强度弱化,并建议了模型参数的选取方法。为验证该本构模型在分析桩土循环弱化时的有效性,先将大直径单桩循环加载有限元模拟结果与离心试验结果进行对比。并进一步研究了循环位移幅值、弱化参数对于大直径单桩基础桩顶反力弱化的影响。