柴达木盆地东北部巴音河小流域水化学特征及来源

水化学特征是流域气候特征与环境的重要指示器,可用于揭示流域内河流、湖泊的补给方式及物质来源。以青藏高原柴达木盆地东北部巴音河小流域为研究对象,分析了巴音河—可鲁克湖—托素湖小流域生态系统的水化学组成,探讨了其主要的离子来源及控制因素。结果表明:水体pH、电导率(EC)及溶解性总固体(TDS)沿流向均呈升高的趋势,巴音河、可鲁克湖及托素湖水化学类型分别为HCO₃-Cl-Na-Ca-Mg型/HCO₃-Cl-Na-Mg型、HCO₃-Cl-Na-Mg型及SO₄-Cl-Na-Mg型; 托素湖作为封闭的咸水湖,主要受到蒸发浓缩作用的控制,而巴音河、可鲁克湖则受到岩石风化作用、蒸发浓缩作用以及钠盐淋溶作用等的共同控制; 受蒸发作用的影响,水体碳酸盐矿物达到饱和状态并发生沉淀,从而导致Ca²⁺质量浓度沿流向下降; 巴音河、可鲁克湖Mg²⁺/Ca²⁺摩尔浓度比值较低,推测形成文石、方解石等碳酸盐沉淀,而托素湖Mg²⁺/Ca²⁺摩尔浓度比值较高,则可能形成高镁方解石、原白云石等碳酸盐沉淀; 研究区水体中Na⁺、K⁺、Cl^-主要来源于石盐(NaCl)和钾盐(KCl)等蒸发岩的溶解; 而Mg²⁺、SO^2-₄主要来源于蒸发岩(MgSO₄)风化; Ca²⁺及高质量浓度的HCO^-₃可能来源于碳酸盐矿物的快速溶解,此过程也是水体Mg²⁺来源之一。     

柴西地区古近系和新近系地层水化学特征及其成因

在系统收集柴达木盆地西部地区各主要油田古近系和新近系油田地层水化学测试分析资料后,发现该地区地层水矿化度很高,均值为166 g?L^-1,最低值达到3.90 g?L^-1,具有高浓缩地层水特征,属卤水级,且主要是由Na⁺+K⁺组成的CaCl₂型水,反映封闭条件好。各主要离子在纵向上呈增加和减小交替变化的趋势,矿化度随深度的增加表现为先减小后增大的趋势,这与中国东部盆地明显不同。各离子比值（钠氯系数、变质系数和脱硫酸系数）均反映出该地区地层整体封闭性好。上、下油砂山组Ca²⁺富集主要由白云石化作用导致,其次是方解石溶解,白云石化同时也使其Mg²⁺贫乏。上、下干柴沟组仅有少数数据点表现出Ca²⁺富集,应是方解石溶解导致的,绿泥石化是其Mg²⁺贫乏的主要原因。SO₄^2-亏损主要是由大量膏岩的沉淀和油藏中大量硫酸盐还原细菌的还原作用导致。除了SO₄^2-被还原会产生HCO₃^-之外,有机质成熟过程中CO₂及有机酸的加入也可造成地层水中HCO₃^-质量浓度的增加。     

鲁西北阳谷地区浅层高氟地下水化学特征及成因

鲁西北地区是饮水型氟中毒较为突出的地区。选取鲁西北阳谷地区为研究对象,以水文地质调查和取样分析为工作基础,对浅层地下水采用多元统计分析法、地理信息空间分析法及Piper三线图探究了高氟地下水化学特征和赋存特征,结合饱和指数、Gibbs图和氯碱指数以及氟在土壤与地下水的相关关系,从溶解与沉淀平衡、蒸发浓缩和离子交替吸附作用方面分析了氟的来源和高氟地下水成因。结果表明:阳谷地区F^-浓度大于或等于2 mg·L^-1的高氟水分布于地形较高的古河床高地; 地下水F^-浓度由低到高,阳离子则由Ca²⁺、Mg²⁺向Na⁺转变,阴离子则由SO^2-₄和Cl^-向HCO^-₃转变; 阴、阳离子浓度随F^-浓度变化显示不同的规律性,且在F^-浓度大于或等于4 mg·L^-1的高氟水中,这种规律性变化更为明显; 土壤和地下水呈碱性、高HCO^-₃的化学特征以及区域地下水受蒸发浓缩作用影响是高氟水形成的水文地球化学背景条件; 方解石、萤石和石膏的溶解与沉淀平衡以及阴、阳离子交替吸附作用是高氟水形成和分布的主控因素。     

CO2溶胀和CH4协同作用下长庆原油流动性的改善

以CO₂、CH₄ 混合气为气源,在地层条件下利用自主研制的饱和溶气原油装置对长庆原油进行预处理,通过逐级降压得到地面集输工况(0~3.5MPa)下的饱和溶气原油。通过溶气原油物性测试装置与高压流变仪分析了气体组成、温度、压力等对饱和溶气原油溶解度Rs、体积系数Bo、凝点TZ、黏度μ 和屈服值τy 的影响规律, 并讨论混合气稀释效应与溶胀效应对长庆原油的影响。结果表明,随着压力升高,Rs、Bo 升高,随着温度降低,Rs 升高,Bo 降低;相同温度、压力下,Rs(CO₂)约为Rs(CH₄ )的2倍,但CH4 的溶解明显促进了CO₂对长庆原油的溶胀效果;n(CO₂)/n(CH₄ )=9∶1混合气对长庆原油的溶胀作用最佳,且对长庆原油凝点、黏度和屈服值的改善效果最优。     

难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响

采用浮选试验,结合溶液化学计算、方差分析、扫描电镜和X射线荧光光谱分析等手段研究难免离子对中低品位钙镁质磷矿石反浮选的影响. 研究结果表明:矿浆中Ca²⁺和Mg²⁺会降低浮选磷精矿中P₂O₅含量而提高MgO含量,原因是Ca²⁺和Mg²⁺会沉淀捕收剂解离的RCOO^-,降低其有效浓度;SO₄^2-会降低磷精矿中P2O5回收率,其作用机理是由于SO₄²-能与Ca²⁺作用生成硫酸钙沉淀并覆盖在氟磷灰石和白云石表面,增强氟磷灰石的可浮性,导致氟磷灰石随白云石一起浮出;PO₄^3-对浮选影响较小;Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和PO₄^3-对磷精矿中SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃含量影响较小. 由于Ca²⁺和SO₄^2-分别对磷精矿P₂O₅品位和P₂O₅回收率影响显著,因此在回水利用过程中需控制矿浆中Ca²⁺和SO₄^2-浓度,降低其对浮选的影响.     

油田配聚污水水质对聚合物溶液黏度的影响及其机理

通过单因子试验,分析了油田配聚污水中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺以及S^2-单独作用时对水解聚丙烯酰胺(hydrolyzed polyacrylamide, HPAM)黏度的影响。试验结果表明,上述离子均会造成HPAM溶液黏度下降,其中Fe²⁺的影响最为显著,二价阳离子的影响强于一价阳离子。通过红外光谱和扫描电镜试验结果分析,得出Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺对HPAM黏度的影响是由正电荷屏蔽HPAM分子羧酸基上的负电荷,造成聚合物大分子卷曲引起的。Fe²⁺则是由还原性引发自由基链式反应,造成HPAM分子链断裂,从而使HPAM黏度下降。     

Poly(AM／AMPS)反相乳液的Hofmann降解及其在脱除Cu2+方面的应用

通过Hofmann降解反应制备对铜离子(Cu²⁺ ) 具有高效吸附作用的两性聚合物-聚(丙烯酰胺／2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸／乙烯胺)(Poly(AM／AMPS／VAm))。首先以AM和AMPS为单体,通过反相乳液聚合法制备了Poly(AM／AMPS) 反相乳液,然后在反相乳液中通过Hofmann降解反应将Poly(AM／AMPS) 的部分酰胺基转变为氨基,得到两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm)。讨论了合成条件、降解反应条件对产物性能的影响。利用红外光谱对其结构进行表征,并利用电导法测定其胺化度。在模拟废水环境下,进行了重金属Cu²⁺的脱除试验,探讨了搅拌时间、温度、pH值、Cu²⁺ 摩尔浓度及两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm) 用量对Cu2+脱除率的影响。用SEM表征了产物表面吸附Cu²⁺前后的变化。结果表明该两性聚合物Poly(AM／AMPS／VAm) 是一种非常有效的Cu²⁺脱除剂。     

稻壳灰对水体中Cu2+的吸附性能

为了解决处理含铜重金属废水时成本高和效率低等问题,选用廉价且吸附性能较好的吸附剂成为研究中的热点问题。文章以稻壳为原料制备稻壳灰吸附剂,通过单因素实验研究Cu²⁺质量浓度、pH值、吸附剂投加量、时间、温度等对吸附效果的影响;通过正交实验得出吸附Cu²⁺的最佳条件;通过扫描电镜及红外光谱测定,对吸附前后的稻壳灰进行表征分析。实验结果表明:溶液pH对吸附效果影响极大,当4≤pH≤6时,吸附率较高,pH过低或过高均不利于吸附;在前0.5 h内吸附速度很快,1 h后吸附基本完成。稻壳灰吸附Cu²⁺的最佳条件为:稻壳灰投加量20.0 g/L、35 ℃、Cu²⁺质量浓度30 mg/L、吸附时间1 h、溶液初始pH为6。准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型可较好地描述稻壳灰对Cu²⁺的吸附过程。     

疏水改性聚丙烯酰胺的溶解性能研究

采用电导法对一系列疏水改性聚丙烯酰胺的溶解性进行了研究。考虑了疏水基含量,分子量大小,阴离子基团种类及聚合物试样颗粒大小对溶解速度的影响。结果发现,在相同条件下,疏水改性聚丙烯酰胺的溶解时间远远长于聚丙烯酰胺的溶解时间,疏水基含量越高,溶解速度越慢,分子量越高,溶解速度越慢;聚合物颗粒越大,溶解速度越慢。实验结果实证了采用电导法研究疏水缔合聚合物溶解性的可行性。     

煤矿开采活动对黄河中游窟野河流域溶解性硫酸盐的影响

煤矿矿井水是河水溶解性硫酸盐(SO^2-₄)的重要来源,但黄土高原煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响仍不清楚。煤矿矿井水硫酸盐主要来自煤中黄铁矿氧化以及含煤地层附近裂隙水中硫酸盐,地表水硫酸盐还受其他人为输入的影响。因此,煤矿矿井水与河水硫酸盐具有不同的水化学特征、硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_SO4)与氧同位素(δ¹⁸O_SO4)以及氢同位素(δD_H2O)与氧同位素(δ¹⁸O_H2O)组成。基于上述不同可以判定煤矿开采活动对河水溶解性硫酸盐的影响。选取受煤矿开采活动影响的窟野河流域作为研究对象,系统采集河水、地下水、煤矿矿井水、大气降水和泉水等水体样品,结合前人研究资料,借助δ³⁴S_SO4、δ¹⁸O_SO4、δD_H2O、δ¹⁸O_H2O以及水体水化学组成,辨析煤矿矿井水对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响以及流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐来源,并依据贝叶斯同位素混合模型量化其贡献比例。结果表明:窟野河流域煤矿矿井水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为0.07～1 206.45 mg?L^-1、-2.7‰～32.9‰和-5.5‰～11.6‰,平均值分别为231.91 mg?L^-1、11.4‰和4.3‰; 窟野河流域河水溶解性硫酸盐浓度、δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值分别为73.23～171.83 mg?L^-1、4.3‰～13.0‰和-2.9‰～5.1‰,平均值分别为113.94 mg?L^-1、10.4‰和3.0‰,溶解性硫酸盐浓度平均值与区内煤矿矿井水存在差异,δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4平均值与区内煤矿矿井水差异不显著(p>0.05); 贝叶斯同位素混合模型结果显示,煤矿矿井水对上游乌兰木伦河溶解性硫酸盐的贡献比例为30.3%±18.9%,对下游窟野河溶解性硫酸盐的贡献比例为12.5%±10.2%,同时煤矿矿井水溶解性硫酸盐受裂隙水汇入影响,贡献比例为34.6%±16.5%,窟野河流域河水下渗补给煤矿矿井水溶解性硫酸盐的比例为18.8%±16.5%。结合硫和氧同位素组成,验证了煤矿矿井水溶解性硫酸盐的来源及其对窟野河流域河水溶解性硫酸盐的影响,阐明黄土高原煤矿开采活动对黄河流域河水溶解性硫酸盐的影响途径和程度,为黄河流域生态保护和高质量发展提供科学依据。     

超高相对分子质量聚丙烯腈共聚物的溶胀过程研究

利用二甲基亚砜为溶剂,对超高相对分子质量聚丙烯腈(UHMWPAN)进行溶胀研究.研究发现UHMWPAN的溶胀过程实质是不同层次结构逐渐被舒解的过程,UHMWPAN聚合物颗粒在溶胀溶解前必须充分研磨,颗粒越小越好,才能使溶胀更加充分.溶胀正交实验结果表明:UHMWPAN/DMSO溶液体系中,固含量对溶胀影响最大,溶胀时间对溶胀影响较小,溶胀温度对溶胀有一定的影响;UHWMPAN的溶胀应阶段进行,溶胀体系应该逐步升温,并在38℃,44℃和52℃分别保温30 min;溶胀温度不能超过60℃,以防止溶解提前发生.     

透明质酸基双网络水凝胶的制备及性能

为提高水凝胶的稳定性和力学性能，扩展其应用，以天然多糖透明质酸(HA)、L-天冬氨酸(L-ASP)、丙烯酰胺(AM)为基础原料，以Zn²⁺为物理交联剂，以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为化学交联剂，设计了一种物理-化学交联双网络(DN)水凝胶，并研究了Zn²⁺浓度对水凝胶性能的影响。结果表明：水凝胶具有均匀致密和强韧的孔道结构，孔径约为10～20μm；水凝胶具有良好的热稳定性，且热稳定性与Zn²⁺浓度有关，Zn²⁺浓度越高，热稳定性越好；水凝胶具有良好的力学性能和剪切稀化特性，提高Zn²⁺浓度，可以提高水凝胶的力学强度；水凝胶具有良好的溶胀能力，溶胀过程由扩散和松弛共同控制；水凝胶具有良好的保水性，能够保持水分在30～50 h左右，并且保水率与Zn²⁺浓度呈负相关；此外，水凝胶具有一定的pH敏感性，在碱性环境中溶胀受到阻碍。     

4种胺基改性甘蔗渣对Cu2+的静态吸附

采用两步法制备了乙二胺（EDA）、二乙烯三胺（DETA）、三乙烯四胺（TETA）、四乙烯五胺（TEPA）系列胺基改性甘蔗渣（SCB）吸附剂,探讨了浓度、吸附时间、酸度和共存离子对四种吸附剂吸附Cu²⁺的影响。结果表明四种胺基改性吸附剂对铜离子的吸附等温线符合Langmuir模型,吸附可在1h内达到平衡,动力学过程符合伪二级动力学模型,吸附最佳酸度范围为4.5~5.5。4种胺基改性甘蔗渣吸附剂对Cu²⁺的吸附容量大小的顺序为:DETA-SCB>TEPA-SCB>TETA-SCB>EDA-SCB,对Cu²⁺选择性顺序为:EDA-SCB>DETA-SCB>TETA-SCB>TEPA-SCB。共存干扰离子对Cu²⁺吸附容量影响的大小顺序:Zn²⁺>Cd²⁺>Ca²⁺≈Mg²⁺>K⁺≈Na⁺。     

NaYF4∶Yb3+,RE3+(Ho3+/Tm3+)/Bi2WO6的制备及其光催化性能

研究采用两步水热法制备以Ho或Tm为激活剂、Bi₂WO₆为基础光催化剂的复合光催化剂(NaYF₄∶Yb³⁺,RE³⁺(Ho³⁺/Tm³⁺)/Bi₂WO₆);通过X射线衍射、扫描电镜和光致发光光谱等测试手段对材料的性能进行表征。结果表明：NaYF₄∶Yb³⁺,RE³⁺(Ho³⁺/Tm³⁺)具有较强的上转换能力,受980 nm光激发后,发射出362 nm、388 nm等可被Bi₂WO₆利用的光;此外,NaYF₄∶Yb³⁺,RE³⁺(Ho³⁺/Tm³⁺)复合Bi₂WO₆后也保留Bi_2<...     

十二胺在Fe2+掺杂高岭石层面吸附的密度泛函研究

为探究Fe²⁺掺杂对十二胺分子(DDA)及其阳离子(DDA⁺)在高岭石层面吸附的微观影响机制，对DDA和DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石(001)及(■)面的吸附进行了密度泛函理论(DFT)计算.结果表明：DDA和DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石层面的吸附机理为氢键和范德华静电引力共同作用.DDA在Fe²⁺掺杂高岭石层面吸附以氢键作用为主，范德华静电引力作用为辅；DDA⁺在Fe²⁺掺杂高岭石层面吸附以范德华静电引力作用为主，氢键作用为辅.Fe²⁺的杂质缺陷增强了高岭石(001)面的表面活性，对(■)面的表面活性影响较小.研究结果可为进一步研究煤泥水中黏土颗粒表面的真实吸附状态及煤泥水高效处理药剂的设计提供理论依据.     

荧光壳聚糖纤维的制备及性能探讨

以乙酸为溶剂,壳聚糖为原料,铝酸锶掺杂铕和镝(SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺)为荧光分子,NaOH/无水乙醇混合溶液为凝固浴,通过湿法纺丝制备了荧光壳聚糖纤维。研究了壳聚糖浓度、SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺含量、凝固浴比例纺丝参数变化对荧光壳聚糖纤维的表面形貌、力学性能、荧光性及耐环境稳定性的影响。结果表明,在牵伸速度为28 mm/s,牵伸倍数为1.2的室温条件下,控制壳聚糖浓度为3.5 wt%、SrAl₂O₄∶Eu²⁺, Dy³⁺含量为3%、凝固浴(35 wt%NaOH溶液∶无水乙醇)体积比为5∶5,制备的荧光壳聚糖纤维力学性能优,荧光强度高,耐环境稳定性好。     

天然菱锌矿(ZnCO3)在不同水环境中的溶解作用及溶度积

通过批试验研究了天然菱锌矿(ZnCO₃)在不同水环境中的溶解作用。结果表明：菱锌矿在纯净水、空气饱和水、 CO₂饱和水、初始pH值分别为3和9的溶液中溶解时,Zn浓度随着溶解时间的增加逐渐升高,在2 640 h(110 d)后达到溶解平衡或稳定状态,浓度分别为0.093～0.097 mmol/L、 0.090～0.093 mmol/L、 0.102～0.105 mmol/L、 0.599和0.083 mmol/L;菱锌矿的溶度积(K_sp)为10^-10.91±0.21～10^-11.11±0.13,吉布斯生成自由能(ΔG_n^f)在(-737.18±1.18)～(-738.30±0.74)kJ/mol。在地表水和地下水中溶解时,Zn浓度随着溶解时间的增加初始时呈上升趋势,随后逐渐下降,并且远低于在实验室配水中的浓度;溶解过程中方解石、文石、白云石和菱镁矿等的沉淀会抑制菱锌矿在天然水体中的溶解,降低水中Zn的浓度。     

聚多巴胺修饰电极用于水中痕量Pb2+的测定

环境中Pb²⁺的浓度是环保管控领域重要的监测指标之一,过量Pb²⁺的存在对人类健康及环境生态稳定构成严重威胁。通过简易原位电致聚合的方法,成功地将聚多巴胺涂层修饰于电极表面,并将其应用于水中痕量Pb²⁺的电化学检测分析。结果表明,Pb²⁺能与聚多巴胺表面丰富的功能基团（-OH、-NH₂等）发生螯合作用,并被富集于电极表面;通过阳极溶出伏安法,Pb²⁺会从电极表面再次溶出,从而形成灵敏且具有特异性的电化学信号。通过考察电解质、pH及富集时间等实验参数对Pb²⁺溶出电流信号强度的影响,进一步优化了该方法对水中Pb²⁺的检测性能,其检测范围为50~800 nmol/L,理论检测限能够达到32 nmol/L。将其拓展至实际水样中Pb²⁺的测定,平均回收率可达到95%左右。该简易电极修饰策略能够为便携式环境痕量重金属离子灵敏性检测分析传感器设计提供新的思路。     

基质改变对Eu3+、Bi3+发光性能的影响

采用溶胶—凝胶法制备出了CaSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺和Sr₂SiO₄:Eu³⁺Bi³⁺,对比分析了两者的激发光谱与发射光谱,探讨了基质改变对Eu³⁺、Bi³⁺发光性能的影响。结果表明Sr₂SiO₄:Eu³⁺Bi³⁺中Bi³⁺—Eu³⁺之间的能量传递效率明显高于CaSiO₃:Eu³⁺Bi³⁺中的。     

聚乙烯醇-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶的制备及吸附性能

采用聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)为原料,戊二醛(glutaraldehyde)为交联剂,制备了一种互穿网络(IPN)水凝胶。用傅立叶红外光谱仪对其结构进行表征,研究了PVA和PAM按不同配比及交联剂的不同用量制备的IPN水凝胶的吸水性和Cu²⁺的吸附性,主要探讨了吸附时间、pH、吸附温度等对吸附Cu²⁺的影响,分析了吸附行为及其动力学特性,并对其吸附机理做出了初步探讨。结果表明：在本实验研究范围内,30wt.% PAM含量的PVA-PAM IPN水凝胶在pH=5时对Cu²⁺的吸附效果最佳;在一定温度范围内,PVA-PAM IPN水凝胶对Cu²⁺的平衡吸附量随温度升高而增大;吸附行为符合准一级和准二级动力学方程,扩散机制为颗粒内扩散和膜扩散双重作用。