硅藻土基多孔吸附填料的制备及其对Pb2+的吸附

以硅藻土为主要原料,添加超细碳粉、烧结助剂和粘结剂,按一定比例混合、搅拌、造粒,在设定程序下煅烧,制备了硅藻土基多孔吸附填料(DBPAF),探讨了烧成温度、造孔剂添加量、硅藻土粉体粒径对DBPAF孔隙特征的影响,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对DBPAF的微观形貌和物相组成进行了观察和分析,采用动态吸附实验研究了DBPAF的可操作性,采用静态吸附实验研究了DBPAF吸附Pb2+的性能和机制.结果表明,最适烧成温度范围为900~1000℃,最适造孔剂添加量为7.0%,最适硅藻土粉体粒径为2.40μm;与硅藻土原土(粉体)相比,DBPAF的可操作性明显提高,孔隙结构得到了明显改善,物相组成以方石英相为主.研究还表明,烧制过程升温速率以2~5℃/min为宜以保证DBPAF气孔分布均匀;DBPAF对Pb2+吸附容量较硅藻土原土(粉体)提高了78.0%,吸附过程速率控制步骤为Pb2+与DBPAF孔道内的基团发生的化学反应,吸附动力学符合拟二级动力学模型.     

锚固系统与锚固介质材料中应力波波速的关系

应用低应变反射波法对锚杆锚固系统进行无损检测时,常因锚杆底端反射很微弱而影响锚固系统中应力波波速的准确确定,导致锚固质量无法准确判读,为此,采用低应变反射波法测试了不同围岩和锚固介质中的锚固系统应力波波速,并与采用超声波法测试的由锚固介质材料所制作标准试块中的应力波波速进行对比分析。结果表明,这2种波速与锚固介质材料强度密切相关;锚固系统中的应力波波速介于锚固介质材料与自由锚杆中的应力波波速之间,锚固系统中的应力波波速和锚杆介质材料中的应力波波速随龄期和强度均呈指数关系变化且对称分布。     

营养条件对氧化亚铁硫杆菌生长及其铁沉淀的影响研究

为减少氧化亚铁硫杆菌培养过程中沉淀的产生,对其营养条件进行优化,研究不同氮源、磷源、初始Fe2+质量浓度及pH值对菌体生长和沉淀量的影响。结果表明:最佳氮源(NH4)2HPO4质量浓度为1.5 g/L时,取代了(NH4)2SO4和K2HPO4,同时作为氮源和磷源;优化后的培养基初始Fe2+质量浓度为13.5 g/L,pH值为1.8。优化后培养条件下菌体生长有较高氧化活性且沉淀量少。     

露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟

建立了开放性露天堆场周围空气流动的三维数学物理模型,选择应用标准k-ε紊流模型进行了静态流场的数值模拟;分析了典型棱形堆迎风面、平顶面和背风面周围空气的湍流结构和表面受力特性;基于流场数据揭示了防风抑尘网不同孔隙率下空气动力学结构的分布规律.结果显示:物料堆平顶面剪切力随孔隙率增大而增大;料堆迎风面在孔隙率较小时出现局部涡流,表面剪切力方向向下,孔隙率较大时,网后空气垂直方向压差作用显著,表面剪切力方向向上;背风面始终处于回流区,表面剪切力和回流点数随孔隙率大小变化不显著.综合流场结构和受力分布可得最佳孔隙率为0.2~0.4.该研究中对物料堆逐个表面进行空气动力学模拟可以避免由于剪切力方向不同产生矢量抵消而带来的计算失真.     

露天堆场防风抑尘网的动力学数值模拟

开放性露天堆场的散尘是大气颗粒物的重要来源. 来流空气在棱形物料堆的上部绕流,使其表面的空气流动结构逐点不同,而料堆表面的空气动力学结构又决定着堆场的散尘机理及散尘量. 分析了典型单一棱形料堆周围空气湍流结构,并应用三维标准k-ε紊流模型对其流场进行了数值模拟;计算了来流方向抑尘网前后不同断面处风速的垂直分布;分析了不同孔隙率(0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和1.0)抑尘网后料堆迎风面和背风面沿高度方向、平顶面沿水平方向的剪切应力特性和分布规律. 结果表明:抑尘网前3倍网高距离处的风速较无网工况(孔隙率为1.0)略有减小,降幅随孔隙率增大而减小, 孔隙率为0时最大降幅为5.1%;网前2倍网高距离处与抑尘网之间区域的风速廓线与无网工况相差甚远,孔隙率为0时近网区域风速最高降幅达92.8%. 抑尘网和料堆迎风面之间区域,从地面至网顶高度,不同孔隙率抑尘网工况下的风速均较无网工况小,最小处为无网工况风速的18.5%;抑尘网以上区域的风速较无网工况的大,最大处为无网工况风速的128.0%,并且差距随抑尘网孔隙率的减小而增大. 料堆剪切力分布显示,其迎风面和平顶面为主要散尘面,背风面被涡旋卷起的扬尘量较前两者小得多. 防风抑尘网的设置改变了料堆周围空气的流动结构和受力分布,对不同孔隙率的抑尘网数值模拟结果可知,0.2和0.3为最佳孔隙率.      

基于不同能源底物和营养水平的酸性矿山废水产生机制研究

硫化矿物在氧气、水和铁氧化细菌的共同作用下会形成pH值极低、富含可溶性Fe、SO₄^2-和重金属离子等的酸性矿山废水.本研究选取黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿作为能源底物,以及0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基作为营养水平,在氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）的参与下,从能源底物和营养水平角度探索不同硫化矿物酸性废水的产生特点和机制.结果表明,3种硫化矿物的生物产酸能力依次为黄铁矿>磁黄铁矿≈黄铜矿.经过38 d的生化反应后,黄铁矿体系的pH值达到1.41,总Fe （TFe）和SO₄^2-浓度分别达到771.82 mg·L^-1和357.25 mg·L^-1.水体营养水平在黄铁矿的生物产酸过程中起着至关重要的作用.经过16 d的生化反应后,0×9K、1/4×9K、1/2×9K、1×9K培养基处理的终点pH值分别为1.68、1.44、1.30、1.29.根据各营养体系中Fe²⁺和TFe浓度的变化趋势,以及反应终点收集矿物的X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）,分析认为充足的营养会提高Acidithiobacillus ferrooxidans的活性或密度,加快Fe²⁺生物氧化形成Fe³⁺并通过水解产酸作用合成黄钾铁矾等次生铁矿物,从而导致溶液的pH值更低.本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

聚烯丙基氯化铵调控的中空多孔磷酸八钙超结构及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

环境友好、价格低廉且易于批量化生产的矿物基吸附剂在环境污染物去除方面越来越显现出其优越性,但以往的研究多集中于晶相的矿物吸附剂,有关亚稳相的研究相对较少.因此,本文通过仿生矿化的方法,以聚烯丙基氯化铵（PAH）作为生长调节剂,在气相扩散过程中成功制备了由超薄纳米片构筑的中空、多孔磷酸八钙（Octacalcium Phosphate,OCP）微球.结果发现,制备的吸附剂具有较高的比表面积和孔隙率,且高分辨电镜图片显示其具有一定的非晶纳米区域,并对重金属离子Pb（II）表现出优越的吸附特性.吸附实验证明,OCP/PAH对Pb（Ⅱ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,最高吸附量可达1644.74 mg·g^-1.该亚稳相矿物吸附剂出色的重金属吸附性能,为开发新型矿物吸附剂提供了新思路.     

泡沫强化多孔介质中纳米零价铁迁移试验

通过批量模拟试验考察了纳米零价铁(NZVI)在水、十二烷基硫酸钠(SDS)溶液与SDS泡沫3种流体中的沉降性能,以及3种流体输送作用下NZVI在多孔介质中的迁移分布特性.结果表明:NZVI在SDS溶液中的稳定性远大于其在水中的稳定性;搅拌速度为3000r/ min时,NZVI在泡沫中的分布较均匀且泡沫对NZVI携带量较大;NZVI对泡沫稳定性影响不大.水、SDS溶液、SDS泡沫分别作为输送流体时,NZVI迁移的最大距离分别为0.8m,7.9m和2.1m,SDS溶液和泡沫均显著促进了其在多孔介质中的运移.当NZVI由SDS溶液和泡沫输送时,其在介质中的分布范围(33.5%和42.5%)大于水(12.8%);由于重力作用,SDS溶液携带NZVI的迁移主要集中在垂向上,水平迁移能力有限;而泡沫受重力影响较小,其携带的NZVI在水平和垂直方向上的分布更为均匀.可见泡沫作为NZVI的输送流体具有明显优势.     

铊的环境地球化学研究进展

铊（Tl）作为一种高毒害性的元素越来越受到人们的关注。大量含Tl矿物的开采和冶炼、化石燃料的燃烧等人类活动,导致Tl及其化合物进入环境,进而通过食物链进入生物体,从而对动植物特别是人类健康造成严重的危害。文章对铊在各环境介质中的存在、迁移、转化,以及Tl的生物效应研究进展进行了概述。Tl在岩石中的平均质量分数为0.5~10 mg.kg-1,在大气中的平均质量浓度为0.22~1.0 ng.m-3,在天然水体中的平均质量浓度为0.001~1.264μg.L-1,在土壤中的平均质量分数为0.01~3.0 mg.kg-1,在植物中的平均质量分数为0.02~0.25 mg.kg-1。大气中的铊可随大气迁移,导致全球Tl污染;土壤中Tl的迁移主要受pH影响,pH越小其迁移能力越强,而水中溶解态的铊迁移能力最强。植物对Tl具有较强的富集能力,而动物实验则表明Tl具有一定的致畸性,可能存在一定的致癌性,并且职业暴露是人体Tl中毒的主要原因。尽管有关有Tl的地球化学以及生态毒理学方面的研究取得了一定的进展,但有关Tl在环境介质之间的界面化学机理、Tl在分子水平上吸附机理、不同形态的Tl在生物体中的致毒代谢机理以及铊的同位素在环境介质中的变化等方面仍有待于进一步的研究。     

Tetracycline removal via adsorption and metal-free catalysis with 3D macroscopic N-doped porous carbon nanosheets: Non-radical mechanism and degradation pathway

Recently, metal-based carbon materials have been verified to be an effective persulfate activator, but secondary pollution caused by metal leaching is inevitable. Hence, a green metalfree 3D macroscopic N-doped porous carbon nanosheets（NPCN） was synthesized successfully. The obtained NPCN showed high adsorption capacity of tetracycline（TC） and excellent persulfate（PS） activation ability, especially when calcined at 700 °C（NPCN-700）. The maximum adsorption capacity of NPCN-700 was 121.51 mg/g by ...