细颗粒泥沙吸附铜离子后表面孔隙变化的实验研究

细颗粒泥沙的表面形貌十分丰富,研究其表面的复杂结构对泥沙的吸附、输移具有重要的理论意义。本文通过镶嵌制样观察泥沙颗粒的孔隙结构,采用物理化学吸附仪对重金属离子吸附后的实验沙进行孔径分布分析与孔隙特征变化研究。结果表明细颗粒泥沙为多孔性固体,微孔与中孔是吸附作用的重要因素。铜离子在吸附量由低到高的过程,首先聚集在孔隙入口处,再逐渐填满孔隙内部空间。伴随这一过程,泥沙的形貌特征也发生了相应的改变。     

泥沙颗粒生长生物膜前后表面变化的实验研究

微生物吸附及生物膜的形成是自然界中普遍存在的现象之一，其对河道、水库等水体环境中泥沙颗粒形貌及性质的影响目前研究尚少。本文采用环境扫描电子显微镜观察泥沙颗粒生长生物膜前后的形貌情况，并用图像处理和梯度计算的方法对获得的灰度图片进行分析，发现颗粒的表面微形貌因生物膜的生成而发生较大变化。     

泥沙颗粒表面磷吸附分布的实验研究

泥沙与污染物的作用过程十分复杂,传统吸附理论主要从总量上对这一过程进行描述。本文借助扫描电子显微镜(SEM)等手段从微观尺度出发,研究磷污染物在颗粒表面的吸附现象,并通过图像处理和微分几何方法分析磷在泥沙表面的分布规律。结果表明在颗粒表面的鞍部、凹地和凸起等地方存在较多活性吸附位。在特定水环境中,这些吸附位对磷的弱酸根配体及其他离子在颗粒表面上竞争吸附起着非常重要的作用。     

泥沙表面特性及其对磷吸附的影响

泥沙颗粒的表面特性是影响泥沙吸附污染物的重要因素之一.首先采用筛分和吸管法将混合泥沙分成了4个粒径组(粘粒和细粉沙组D1、中粗粉沙组D2、砂粒组D3和D4),并通过化学萃取法去除泥沙颗粒上的氧化物和有机物质等活性组分,而后研究了不同粒径清洗沙样的比表面积、孔体积变化及不同粒径下泥沙平衡吸附量的研究.结果表明泥沙的中值粒径与比表面积呈指数关系,当粒径减小到粘粒或细粉沙时,比表面积显著增大.在各个水相初始磷浓度下,泥沙对磷的平衡吸附量随着泥沙粒径的增大而减小,且存在最大吸附量.     

泥沙颗粒生长生物膜前后表面变化的试验研究

以泥沙颗粒为载体,以天然水配置营养液进行生物膜培养试验,采用环境扫描电子显微镜观察泥沙颗粒生长生物膜前后的形貌变化,并用图像处理和梯度计算的方法对获得的灰度图片进行分析,发现泥沙颗粒因生物膜的生成而发生较大变化,群体泥沙互相粘连,形成网状结构或絮状结构等,单颗粒泥沙因为生物膜的存在使得长膜沙相比原状沙其表面导数更多地集...     

渭河泥沙对重金属污染物吸附的实验研究

本文通过大量的试验工作,对渭河泥沙的吸附特性进行了较为全面的探讨,提出了泥沙吸附容量的概念。着重探讨了含沙量、温度、矿化度、泥沙种类对单位重量泥沙吸附量的影响情况,比较了渭河泥沙对4种重金属离子Cu~(++)、Cd~(++)、Pb~(++)和Zn~(++)的吸附能力,并且对渭河泥沙对Cu~(++)的吸附速率进行了初步的探讨。     

好氧颗粒污泥对铅离子吸附-解吸附性能研究

考察了好氧颗粒污泥(AGS)对Pb²⁺的吸附及铵盐解吸附效果,为离子型稀土矿山尾水的治理提供技术支持。通过单因子实验研究了Pb²⁺浓度及吸附时间对吸附效果的影响,利用热力学模型及动力学模型研究了AGS对Pb²⁺的吸附能力及吸附速率,最后探索了0.1～2.0 mol/L氯化铵对AGS的解吸效果。当初始Pb²⁺浓度小于等于80 mg/L时,吸附率接近100%;前60 min吸附反应内,Pb²⁺浓度快速减小,但60 min后其减小趋势逐渐变缓。AGS(2 690 mg/L)吸附Pb²⁺(20～1 000 mg/L)过程符合Langmuir模型(R²=0.998,饱和吸附容量为55.37 mg/g)和伪二级动力学模型(R²=0.999)。AGS的首次吸附率接近100%,第5次时吸附率减小至38.2%;首次解吸附率为78.5%,第5次时的解吸率减小至39.9%。经过5次吸附-解吸附后AGS的颗粒化率仍在97%以上。结果表明...     

泥沙的分形表面和分形吸附模型

天然水体中泥沙对污染物的吸附过程对水质影响很大，己成为环境水力学研究领域中的热点问题之一。尽管采用分形理论分析泥沙颗粒表面现象方面取得了许多进展，但泥沙颗粒的分 维与污染物的吸附解吸的热力学和动力学特征之间的关系尚不清楚。针对这一问题，本文首 先介绍了分形几何学的基本概念、分形维数的定义以及分形表面的维数测定方法。并应用分形几何原理，从理论上推导出具有分形表面泥沙的分形吸附方程。这一方程与Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程相比更具有普遍意义。     

附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附特性研究

附着在泥沙表面的生物膜具有很强的吸附特性，对水环境中营养盐等物质的迁移转化规律具有非常重要的作用。本文采用实验手段分别对去除表面杂质的纯净泥沙和表面附着生物膜的泥沙进行吸附营养盐磷的实验研究，对比了去除生物膜的泥沙与附着生物膜的泥沙对磷的吸附能力，研究了附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学及热力学特征。研究结果表明，去除表面杂质的纯净泥沙对磷的吸附性微小，而附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力很强，在相同条件下附着生物膜的泥沙颗粒的吸附量比纯净泥沙吸附量高出1个数量级；同时附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学特性符合准二级动力学模型，等温吸附特性符合Langmuir等温式，吸附速率和平衡吸附量随泥沙粒径减小而增大。     

附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附特性研究

附着在泥沙表面的生物膜具有很强的吸附特性,对水环境中营养盐等物质的迁移转化具有重要的作用.本文对去除生物膜的泥沙和表面附着生物膜的泥沙分别进行了吸附营养盐磷的实验研究,对比了去除生物膜与附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力,研究了附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学及热力学特征.研究结果表明,去除生物膜的泥沙对磷的吸附性微小,而附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力很强,在相同条件下附着生物膜的泥沙颗粒的吸附量比纯净泥沙吸附量高出1个数量级;同时附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学特性符合准二级动力学模型,等温吸附特性符合Langmuir等温式,吸附速率和平衡吸附量随泥沙粒径减小而增大.     

Experimental study on the effects of sediment size and porosity on contaminant adsorption/desorption and interfacial diffusion characteristics

The joint effects of the sediment size and porosity on the contaminant adsorption/desorption and interfacial diffusion characteristics were experimentally investigated. The adsorption of Phosphorus (P) on the natural and artificial sediment suspensions was measured with respect to the P adsorption isotherms and kinetics in the experiment. The obtained adsorption isotherms for different grain-sized sediment suspensions fit well with the Langmuir equation, dependent on the initial aqueous concentration and sediment content. The P kinetic adsorption behaviors for cohesive fine-grained and non-cohesive coarse-grained sediment suspensions clearly show the size-dependent feature. On the other hand, the P kinetic release feature of a porous sediment layer is affected by not only the direct desorption of the uppermost sediments, but also the diffusivity in the pore-water within the underlying sediment layer, characterized by the sediment size and porosity, respectively. Furthermore, the temporal contaminant release from the permeable sediment layer into the overlying water column increases with the increasing flow velocity, while this enhancement in mediating the interfacial diffusion flux is somewhat insignificant in an immediate release stage, largely due to the resistance of the diffusive boundary layer on the hydrodynamic disturbance.     

泥沙颗粒生长生物膜后沉降的实验研究Ⅱ：沉降速度计算

泥沙生长生物膜后相应的物理特性会发生改变。本文主要探讨泥沙颗粒在微生物生命活动的影响下沉降特性的改变情况。将官厅水库的泥沙分为6组,使用天然水和营养液的混合液对泥沙进行培养,用来模拟富营养水体中泥沙颗粒特性的发展变化情况。对于生长生物膜后的絮体颗粒在各个不同培养时间的沉降运动,实验采用先进的图像采集观测系统进行拍摄采样,并利用图像分析测量颗粒大小和沉速的变化,推导了生长生物膜后的颗粒沉速计算公式。研究表明生物膜极大地改变了颗粒的表面特性,使得颗粒下沉阻力增大,与同等大小无生物膜黏连的泥沙颗粒相比沉速明显减小。     

EXPERIMENTAL STUDY ON BED RESISTANCE CHARACTERISTICS OF NONUNIFORM SEDIMENT

1.　 INTRODUCTIONThe resistance characteristics of a fluvial river are in close relation with the dischargeand sediment-carrying capacity of the flow and it is a basic problem of river dynamics.Un-der natural circumstances,the bed of a fluvial river is composed of nonuniform sediment.Bed material size and nonuniform property are important factors affecting bed roughnesswhich is the most importantfactor of surface resistance.Early studieson bed resistance characteristicswasfocused on unifo…     

沙棘柔性坝拦沙效应的试验研究

在野外试验基地进行了沙棘柔性坝拦沙效应试验。基于试验数据,分析了不同含沙水流条件下沙棘柔性坝对沿程含沙量及出入口悬沙粒径分布的影响,并探讨了沙棘柔性坝的阻力特性。结果表明,沙棘柔性坝对不同含沙水流的拦沙效果显著不同,对原型沙B的拦截效果最好,其次为原型沙A,最后为模型沙。对250~1 000μm粒径范围内的原型沙拦截效果最佳,且原型沙含沙量与中值粒径之间呈现正相关关系,对100~1 000μm粒径范围内的模型沙的拦截效果较好。各不同含沙水流条件下的沿程含沙量主要受沙棘柔性坝阻力的影响。本研究有助于深入理解沙棘柔性坝的拦沙效应,并对沙棘植物柔性坝这一生态工程在砒砂岩区沟道的推广应用提供理论依据。     

A simple formula for predicting settling velocity of sediment particles

Based on the general relationship described by Cheng between the drag coefficient and the Reynolds number of a particle, a new relationship between the Reynolds number and a dimensionless particle parameter is proposed. Using a trial-and-error procedure to minimize errors, the coefficients were determined and a formula was developed for predicting the settling velocity of natural sediment particles. This formula has higher prediction accuracy than other published formulas and it is applicable to all Reynolds numbers less than 2× 10^5.     

圆中环沉沙排沙池流速分布规律试验

对一种新型沙水分离装置——圆中环沉沙排沙池进行模型试验研究,对8个径向测试断面的清水流速在径向、垂向和环向的分布进行了测试。试验结果表明:圆中环沉沙排沙池的流速及流速梯度在环向呈不均匀分布,尤以180°径向测试断面流速及流速梯度最大;流速及流速梯度在径向与半径成反比,表层水流流速大小垂向分布与水深成反比;在距离圆心1/2半径以内水流紊动较强,其余半径范围水流紊动弱;中心出水环处流速大小与溢流堰内侧最大相差7.3倍,溢流堰长度是中心出水环的15倍。认为圆中环沉沙排沙池具有较好的沉沙条件的重要原因是溢流堰长度大。     

有压输沙管道脉动压强特性试验研究

壁面脉动压强是工程上重要的研究对象,脉动强度直接影响泄洪排沙洞、输水隧洞(管道)等建筑物的稳定性和运行安全。为研究不同含沙浓度对壁面脉动压强特性的影响,以黄河细沙(d50=107μm)为研究对象,在直径80 mm的水平管道中进行模型试验,测量出每种工况下的流量、含沙浓度和脉动压强。采用统计方法对测量数据进行多方面分析,并结合快速傅里叶变换(FFT)方法研究了脉动压强的功率谱密度。试验结果表明,时均压强的沿程幅值和瞬时峰值压强均随含沙浓度增加而增大,相对脉动强度随着含沙浓度增大总趋势是减小的;脉动压强概率密度为脉动压强均值接近于零的正太分布,随着含沙浓度增加分布形态从瘦高型发展成矮胖型,压强振幅变大;脉动压强功率谱密度中低频分量随着含沙浓度变大有明显的增加。     

泥沙对挟沙水流流动结构影响的研究

应用MicroADV研究了不同粒径的泥沙颗粒在不同水力条件下对水流流动结构的影响。实验发现：挟沙水流流动结构的变化不仅与颗粒的大小密切相关，而且与水流流动条件有关，颗粒对水流结构的影响随着水力条件的变化而改变：在强水流条件下，不论粗、中、细泥沙都不改变主流区的流速分布及紊动强度；在中等强度水流条件下，粗、中、细三种颗粒的加入都使流速大于相同条件的清水水流，而其紊动强度则较清水水流低；在弱水流条件下，三种颗粒的加入都不改变水流的流速分布，但粗颗粒使水流紊动强度显著增大，而中、细颗粒基本不改变其紊动强度。