冷‑热不平衡热荷载下黏土地基中能量桩长期热‑力学特性∗

建立了热-渗流-力(T-H-M)三场耦合能量桩有限元数值分析模型,研究了力学荷载组合不同热聚集度(桩的放热量与吸热量之比)温度荷载下黏土地基中能量桩的长期热-力学特性,包括桩身温度、桩头沉降、桩身轴向应力、 地基土温度和超孔隙水压力特性等。计算结果表明：冷-热平衡时桩头沉降随温度荷载循环的增加逐渐增大,桩头发生沉降累积,桩身轴向应力和地基土温度变化的幅值不随温度荷载循环而变化。当桩的放热量大于吸热量时, 桩身温度随温度荷载循环的增加而升高,桩头沉降随之减小,但热荷载循环对桩身轴向应力没有影响。桩周土温度随热循环的增加而逐渐增大,产生热聚集现象。温度荷载的热聚集度数值越大,桩身和桩周土的温度越高,桩身最小压应力越大,桩头沉降越小。温度荷载引起的超静孔隙水压力数值很小。     

黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动力学及其作用机理

研究了26种天然黏土矿物凝聚沉降铜绿微囊藻的动力学过程在投加量为0.7 g·L^-1时按平衡除藻率和除藻速率将26种黏土分成3类.第1类矿物(滑石、三氧化二铁、海泡石、四氧化三铁、高岭土等)的8 h平衡除藻率大于90%,去除50%藻细胞所需时间t₅₀＜30 min,去除80%藻细胞所需时间t₈₀＜2.5 h第2类黏土(轻质页岩、陶土、凹凸棒、累托土、伊利土等7种)的8 h平衡除藻率为50%～80%,t₅₀＜2.5 h,t80＞5 h.第3类黏土(铁矾土,云母,沸石、浮石、硅藻土、高钾长石和石英等14种)的8 h平衡除藻率低于50%,t₅₀>>8 h.当投加量逐步降低到0.2～0.1 g·L^-1时,25种黏土矿物的8 h平衡除藻率均降到60%以下,只有第1类黏土中的海泡石仍接近90%.与黏土相比,在0.02～0.2 g·L^-1投加量下单独使用聚合氯化铝(PAC)时的8 h平衡除藻率均低于40%.进一步对海泡石进行电性改性后发现,虽然黏土颗粒表面电位的提高(pH 7.4时,Zeta电位由-24.0 mV提高到+0.43 mV)可以显著加快海泡石的除藻速率,但其平衡除藻率并没有显著提高.在分析了本研究中的凝聚机理后提出:架桥网捕作用可能在黏土-藻凝聚过程中发挥了十分关键的作用,增强黏土对藻细胞的架桥网捕作用可能是今后进一步提高除藻效率、大幅度降低投加量的一个重要方向.     

聚合物∕黏土纳米复合材料在污水处理中的应用与展望

吸附法是工艺简单、经济高效且可持续发展的水中污染物处理方式,应用极为广泛,当前亟需挖掘和制备新型高效、绿色环保的吸附材料.通过组合聚合物和黏土矿物制备得到的新型功能化聚合物∕黏土纳米复合材料(PCNs)具有比表面积大、吸附效率高、化学性质稳定等特点,在污水处理中优势突出、发展潜力巨大.从吸附剂特点、主要类别、去除污染物...     

纳米伊/蒙黏土对水体中重金属的吸附去除效果

为明确纳米伊/蒙黏土(下称伊/蒙黏土)作为修复材料在去除水体重金属方面的应用潜力,研究了伊/蒙黏土对水体中Ni2+、Cu2+和Cd2+的去除效果与吸附规律,并通过小麦水培试验分析伊/蒙黏土降低水体重金属在小麦地上部分的累积和缓解重金属对小麦的毒害效应等效果. 结果表明:伊/蒙黏土可以吸附去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,当水体中ρ(Ni2+)、ρ(Cu2+)和ρ(Cd2+)分别为5、10、2 mg/L时,添加2%(以w计)的伊/蒙黏土对3种重金属的去除率均达到95%以上. 伊/蒙黏土对重金属的吸附等温线符合Langmuir方程,对Ni2+、Cu2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为2.13、8.52和1.56 mg/g. 在培养液中添加2%伊/蒙黏土可降低小麦对Ni2+、Cu2+和Cd2+的累积富集,缓解重金属对小麦生长的毒害效应. 研究显示,纳米伊/蒙黏土可有效去除水体中的Ni2+、Cu2+和Cd2+,并缓解其对小麦的毒性,因此其在修复水体重金属污染、恢复水环境生态功能方面具有潜在的应用前景.      

有机改性对凹凸棒黏土吸附四环素类抗生素的影响

采用OECD guideline 106批量平衡吸附法研究四环素类抗生素在十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒黏土(CTAB-ATP)上的吸附作用,并考察了溶液pH、吸附剂的投加量、离子强度对吸附过程的影响。结果表明,CTAB-ATP对四环素、土霉素、金霉素3种四环素类抗生素的吸附容量随着溶液pH的增加而增加;随着吸附剂投加量的增大而减小;随着离子强度的增加呈现缓慢减小的趋势。CTAB-ATP对四环素、土霉素、金霉素的吸附过程均符合准二级动力学模型(r0.998),吸附等温线较好地符合Langmuir等温式。有机改性凹凸棒黏土的疏水性增强,提高了对有机污染物的吸附能力,其沉降性能良好,这使其作为一种吸附剂用于实际抗生素废水的处理成为可能。     

贵州省贫困农村氟污染现状及贡献源分析

选取了纳雍县四个贫困村寨(阳光、熊块、光明和红星)作为研究对象,对居民所用的炉灶、燃料及灰渣、部分食物及室内空气进行了调查和样品采集,使用氟离子选择电极法测定了样品中氟的含量,分析了氟污染的贡献量。研究结果表明,当地约有87%的农民使用无烟囱的简易敞炉和蜂窝煤炉,燃料中约80.5%为拌泥煤和蜂窝煤。块煤、粉煤、拌泥煤和蜂窝煤中氟的平均含量分别为57.85±27.64mg/kg、83.03±47.10mg/kg、199.41±113.61mg/kg和83.11±44.16mg/kg,而拌煤粘土中氟的平均含量为566.08±266.65mg/kg,最高达到1132.81mg/kg;食用的辣椒、玉米粒及玉米面中氟的平均含量分别为573.52±296.78mg/kg、23.16±12.79mg/kg和9.20±2.74mg/kg,而辣椒中的最高含量达到了1273.92mg/kg。室内空气中氟含量在采暖期和非采暖期分别为13.66±3.01μg/m3、1.28±0.76μg/m3。拌泥煤和蜂窝煤中氟的释放率分别为66.31%和43.76%。拌泥煤中的黏土中的氟仍是主要的氟源,主要通过食用辣椒进入体内。     

不同备样方法对桂林红黏土最优含水率及最大干密度的影响

采用干土法和湿土法对桂林红黏土特性进行了击实试验研究,从桂林红黏土失水程度对结合水膜的影响探讨了不同备样方法对桂林红黏土最优含水率及最大干密度的影响,并分析了导致不同试验结果的原因。结果表明:桂林红黏土凝胶胶结结构中双电层失水多少与土样制备方法有关,不同备样方法对桂林红黏土的最优含水率及最大干密度影响显著。该研究可为红黏土工程实践和土工试验提供理论依据。     

红黏土物理力学性质与声波波速关系的初步研究

声波波速测试作为一种快速、简便、无损的检测方法,在岩土、地质工程中已被广泛运用。采用WSD-2数字声波仪对贵阳市金阳区某建筑楼盘的红黏土土样在不同的含水率、孔隙比、砂土配合比击实条件下的声波波速进行测定,分析了不同物理力学状态下的红黏土声波波速的变化规律。结果表明:红黏土原状土样的声波波速与其含水率呈"U"型关系,而随其孔隙比的增大而减小;击实红黏土重塑土样的声波波速随其含水率的增大呈先增大后减小的二次函数关系,而与其干密度大致呈正相关的关系。该研究结果验证了通过红黏土的声波波速来反算其物理力学性质指标值的可行性,为进一步开展理论研究和生产实践提供了试验依据。     

垃圾渗滤液对压实黏土工程特性的影响规律及微观机理

为研究垃圾填埋场渗滤液对压实黏土的影响,开展了垃圾渗滤液侵蚀作用下黏土的含水率、比重、剪切和渗透试验,研究渗滤液浓度及侵蚀时间对黏土工程性质的影响规律,分析渗滤液污染黏土的工程特性。通过SEM试验研究渗滤液对底部压实黏土衬垫的侵蚀机理。研究结果表明:渗滤液侵蚀对黏土的各项工程性质有较大的影响,随着渗滤液浓度及浸泡时间的增加,浸泡后的黏土渗透性、比重和剪切强度均减小,而含水率增大。渗滤液对黏土的侵蚀主要来自其化学成分的吸附、粘结及水化学作用。压实黏土强度的变化会给填埋场的稳定性带来安全隐患。该成果可为垃圾填埋场的安全设计提供理论和数据支持。     

两种不同极性有机物在离子饱和黏土矿物上的吸附行为

探讨非极性的菲和极性的1,3-二硝基苯在不同阳离子饱和高岭石和蒙脱石上的吸附机制。结果表明,不同阳离子饱和矿物对1,3-二硝基苯的吸附量均高于菲。1∶1型高岭石阳离子交换量和比表面积均低于2∶1型蒙脱石,对菲和1,3-二硝基苯的吸附量也较弱。Zeta电位按照K+、Ca2+和Al3+饱和矿物的顺序从负电荷方向逐渐趋于0,表明矿物表面疏水性逐渐加强,与菲的疏水性作用更强。X射线衍射分析显示,离子饱和矿物吸附菲后层间距增大,表明菲进入层间。Al3+饱和蒙脱石吸附菲前后层间距均为最大,对菲的层间容纳能力最强,因此,Al3+饱和矿物对菲的吸附量均高于K+和Ca2+饱和矿物。K+较弱的水分子竞争及空间位阻作用使得K+饱和矿物对1,3-二硝基苯的吸附量更高,3价的Al3+相对2价的Ca2+具有更强的阳离子架桥能力,提高了1,3-二硝基苯在Al3+饱和矿物上的吸附量。