多孔介质中泡沫的迁移特性和影响因素研究

通过设计一系列模拟柱实验探讨了泡沫在非饱和多孔介质中的运移特征以及泡沫质量、泡沫注入速率、介质渗透率对泡沫注入压力的影响.研究表明:泡沫气体锋面、泡沫液体锋面与泡沫锋面在多孔介质中是分离迁移的,且迁移速度大小关系为泡沫气体锋面>泡沫液体锋面>泡沫锋面;泡沫锋面相对于泡沫气体锋面的延迟系数为2.0.在泡沫运移过程中,模拟柱中压力的产生主要发生并均匀分布在泡沫覆盖区域中,固定点处压力随时间呈直线增加趋势;泡沫在1~1.2mm介质中的有效粘度为85.49mPa·s,是水在介质中运移有效粘度的84.64倍(水的有效粘度为1.01mPa·s).由此可知,泡沫注入模拟柱时需要较大的压力,主要是由于泡沫的有效粘性较大引起的.介质渗透率对泡沫注入压力的影响主要取决于泡沫注入速率;当单位面积泡沫注入速率相同时,泡沫注入压力随介质渗透率增大而降低. 当泡沫质量为91.4%时,当泡沫注入速率由2.1mL/min升高至3.2mL/min与4.4mL/min时,压力梯度由26.95psi/m升高至30.74与46.40psi/m,而当泡沫注入速率为3.2mL/min时,当泡沫质量由93.5%降低至91.4%与88.2%时,压力梯度由30.16psi/m升高至30.74与34.57psi/m,由此可知,泡沫质量与泡沫注入速率均对泡沫注入速率产生影响,然而泡沫注入速率的影响大于泡沫质量对注入压力的影响.     

露天堆场防风抑尘网临界孔隙率的数值模拟

应用Fluent6.3对防风抑尘网及料堆周围流场进行数值模拟,通过研究不同孔隙率抑尘网与料堆周围湍流特性及料堆表面剪切力分布规律,确定了临界孔隙率.结果显示:高孔隙率(0.3、0.4、0.6)流动状态与无网工况一致,来流风沿迎风面贴附向上,风速逐渐增大,堆顶达到最大;低孔隙率(0、0.2)流态与无网迥异,迎风面处于涡旋中,风速向下,孔隙率为0时涡旋中心高于堆顶3m,孔隙率为0.2时涡旋中心位于堆高2/3处.孔隙率30.3时,料堆各表面剪切力变化趋势一致,与无网工况来流风同向,最大剪切力出现在堆顶.孔隙率为0.2时,作为最大起尘量的迎风面,其表面剪切力随高度先增大后减小,最大剪切力处于堆高3/5处.孔隙率为0.25时,湍流结构和剪切力分布发生突变,迎风面为贴附和涡旋复合流动,表面剪切力最小.据此确定来流风速6m/s,运用该几何模型时,临界孔隙率为0.25.     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对龙门挂架表面铜的浸出效果

龙门挂架(下称挂架)是线路板生产过程必用的固定支架,生产线路板时挂架表面会附着大量铜,使得挂架需经酸法处理后才能回用,造成大量废液和恶劣的工作环境. 为此,采用环境友好的微生物技术回收挂架表面的Cu,分析了A.f菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,嗜酸氧化亚铁硫杆菌)脱除挂架表面Cu的效果及9K培养基不同配比(以w计,分别为100%、50%、25%)的影响,并初步解析其浸出过程. 结果表明:①添加100%的9K培养基时,A.f菌浸出挂架及其配件的溶液中ρ(Cu2+)均最高,分别达2.31和1.06 g/L,挂架及其配件表面Cu均已脱除. ②结合浸出液中ρ(Cu2+)、ρ(Fe2+)和pH随时间的变化及三者之间的相互影响关系可知,浸铜过程为A.f菌先将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+再将挂架表面的Cu氧化为Cu2+. ③利用一级动力学和二级动力学模型,对3种配比培养基下配件浸出液中的ρ(Cu2+)进行曲线拟合,二级动力学模型的R2(相关系数)分别为0.888 4、0.900 8、0.844 4,均高于一级动力学的R2,表明二级动力学模型更适用于Cu的浸取行为. 该生物浸出方法有望在线路板行业中进行应用.      

培养基对大型溞(Daphnia magna)生长、繁殖和子代的影响

大型溞(Daphnia magna)急性活动抑制试验和繁殖试验是研究和评价新化学物质对水生生物危害性的重要手段之一。由于经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)测试导则推荐的Elendt M4培养基中含有的乙二胺四乙酸(EDTA)可能会影响金属离子的活性,不适合用于含有金属离子样品的毒理学测试。为选出合适的替代培养基,采用Elendt M4培养基、美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials, ASTM)推荐的ASTM培养基和国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)推荐的ISO培养基进行大型溞繁殖试验,并收集繁殖试验中亲溞产下的非头胎幼溞进行重铬酸钾的急性活动抑制试验。结果表明,3种培养基对大型溞的生长、存活均无抑制作用,ASTM培养基和ISO培养基中大型溞的繁殖量分别为111±10和70±13,显著低于Elendt M4培养基的132±4 (P 0.05)。3种培养基中大型溞的繁殖量均能满足OECD 211-2012大型溞繁殖试验标准中繁殖量大于60的要求,但在ISO培养基中有死胎出现。重铬酸钾对Elendt M4培养基、ASTM培养基和ISO培养基中繁殖幼溞的24 h半数效应浓度(24 h-EC_(50))值分别为1.29、1.84和0.772 mg·L~(-1),均在OECD 202-2004大型溞急性活动抑制试验标准要求的0.6～2.1 mg·L~(-1)范围内,说明3种培养基中繁殖的大型溞均能用于大型溞急性活动抑制试验的标准测试中。综上所述,进行含有金属离子样品的毒理测试时,ASTM培养基和ISO培养基均可用于大型溞的短期驯养和急性活动抑制试验,ASTM培养基还可以用于长期驯养和繁殖试验。以上结果为大型溞毒性试验中试验培养基的选择提供理论依据。     

华北地区地壳结构特征与强震孕育关系的探讨

将地壳介质视为马克斯威尔体,运用差分和三维有限元方法,探讨分层地壳结构中分别存在低速体( 软包体) 、高速体( 硬包体) 和同时存在高速体和低速体时地壳应力的集中及应力集中随时间变化的演化特征,计算结果表明:(1) 高速体、低速体的存在引起的平均应力和最大剪应力在高速体内和低速体外集中的结果同理论计算一致;(2) 高速体单独存在时,应力扰动值随时间的变化导致平均应力集中程度在高速体内减弱,最大剪应力集中程度则在高速体内进一步增加,这一特征与地壳的蠕变过程一致,并有利于在高速体内孕育和发生强震;(3) 低速体单独存在时,随着时间的推移,最大剪切应力扰动值在低速体上方逐渐增加,该特征对在低速体上方孕育中等强度地震( 有时也可能是强震) 是很有利的;(4) 高速体和低速体同时存在时,平均应力的集中随时间的推移在高速体也是呈减弱的趋势,而最大剪应力的集中则在高速体内较高速体单独存在时更加显著增加。该项研究的意义在于在非均匀性引起的应力集中的基础上研究应力集中随时间变化,探讨强震孕育过程的机理。     

NUMERICAL AND ANALYTICAL SOLUTIONS OF DISPERSION IN A FINITE,ADSORBING POROUS MEDIUM1

ABSTRACT Numerical and analytical solutions are developed for the distribution of a contaminant within an adsorbing porous medium in a unidirectional flow field subject to a step function for input concentration. The medium is considered to be homogeneous, isotropic, and areally finite. As a by-product, solutions are also obtained for the case of a non-absorbing porous medium. An example that demonstrates the applicability of the solutions is presented.     

活性碳纤维（PAN—ACF）对SO2的物理吸附、传质机理和扩散的探讨

本文研究ＰＡＮ－ＡＣＦ的主要结构参数，探讨了ＡＣＦ对ＳＯ２的物理吸附、脱附性能以及传质机理，得出传质过程为内扩散控制，并计算出扩散系数Ｄ值约为活性炭Ｄ的５０－１７０倍。     

The influence of system complexity on bacterial transport in saturated porous media

A series of miscible-displacement column experiments were conducted under saturated flow conditions to systematically investigate the influence of physical and biological complexity on bacterial activity and fate in the presence and absence of a non-sorbing growth substrate, salicylate. Bacterial elution was monitored for three different systems; System I--a sterilized, inoculated, well-sorted sand, System II--a sterilized, inoculated, heterogeneous loamy sand (Hayhook), and System III--two different unsterilized loamy sands (Hayhook and Vinton) each with their associated indigenous microbial community. Results show that System I behaved ideally with respect to both cell and substrate transport, wherein: (1) growth occurred in response to substrate addition, (2) cell elution increased in response to the substrate pulse, and (3) breakthrough curves were reproducible for both substrate and cell elution. In contrast, System II showed ideal behavior with respect to substrate transport but showed variable behavior for cell transport. Further, there was no measurable growth in response to substrate addition and no increase in cell elution during the salicylate pulse. System III exhibited non-ideal behavior for both substrate and cell transport. Of particular interest is the fact that the indigenous communities of the two soils behaved differently. Specifically, for the Hayhook soil, an increased elution response was observed for the heterotrophic population while the salicylate-degrading community was preferentially retained in the column. In contrast for the Vinton soil, the substrate pulse did not elicit an elution response from either the heterotrophic or salicylate-degrading community from the culturable, indigenous Vinton microorganisms. For Systems II and III, the observed variability appears to be associated with the biological component of the system, since sterile controls were reproducible. This type of systematic study is critical for understanding cell and substrate transport behavior in complex, heterogeneous systems, and illustrates the potential uncertainty associated with measurements in such systems.     

各向异性介质椭球内电场的研究

基于电磁场的多尺度变换理论,重整各向异性介质椭球电磁参数和形体参数,得出了各向异性介质椭球内电场的解析表达式,对所得结果进行了检验。计算了椭球内电场方向与外电场方向的夹角,结果表明,外电场的方向对椭球内电场的影响不大,介电常数张量对椭球内电场的方向和大小有较大的影响。所得结果在目标Rayleigh散射研究领域有一定的应用前景。     

氧气对PPS滤料性能的影响试验研究

采用气体试验法对PPS滤料在正常含氧量的空气及纯氧中的氧化过程进行了试验研究,通过对不同气体中PPS滤料的机械特性、微观特征和化学反应机理的分析,认为:PPS在高温条件下与氧发生交联反应,使PPS针刺毡滤料的性能下降,产生脆性增大的老化现象;为了延长使用寿命,应采取措施降低含氧量,建立和维护保护层,或控制使用温度在140℃以下。