固化硫酸盐渍土水盐迁移的试验研究

盐渍土地基中毛细水上升必然带动土体内盐分向上迁移聚集。采用土柱毛细水上升试验,模拟全开放自然条件下盐渍土的水盐迁移特征,测量不同时间梯度迁移后含水率、Cl~-和SO_4~(2-)的变化,比较在蒸馏水和复合盐迁移液下的压实盐渍土和石灰粉煤灰水玻璃固化硫酸盐渍土毛细水盐迁移特征。试验结果表明:固化盐渍土中的毛细迁移速率和Cl~-、SO_4~(2-)的迁移速率均小于压实盐渍土,说明固化盐渍土有减缓毛细水上升和阻碍盐分迁移的作用;毛细水迁移稳定后,压实土中含水率沿高度呈线性减少趋势,固化土中含水率沿高度先线性增大后保持不变,说明固化土具有稳定持水作用;在迁移过程中,含水率、Cl~-和SO_4~(2-)迁移规律具有一致性,Cl~-迁移速率大于SO_4~(2-)。试验说明固化硫酸盐渍土不仅具有强度上的提高,同时可以阻滞盐分,尤其是硫酸离子的向上运移。     

多离子在混凝土中传输及其对SO42-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na_2SO_4、MgSO_4、MgSO_4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg~(2+)、Na~+、Cl~-与SO_4~(2-)扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg~(2+)、Na~+和Cl~-对SO_4~(2-)迁移的影响规律。研究表明:(1)Mg~(2+)能够降低SO_4~(2-)在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO_4~(2-)在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg~(2+)存在的条件下,同时含有的Cl~-能够提高Mg~(2+)的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO_4~(2-)的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。     

阴离子活化过硫酸氢盐氧化水中甲氧苄啶

研究了五种常见阴离子对过硫酸氢盐(PMS)的活化效能,并探讨了几个关键因素(PMS浓度、阴离子浓度、pH值和腐殖酸等)对过硫酸氢盐氧化甲氧苄啶(TMP)的影响。结果表明,CO_3~(2-)、Cl~-和HPO_4~(2-)均能够不同程度地活化PMS降解TMP;而SO_4~(2-)和NO-3对PMS基本没有活化能力。随着PMS浓度的升高,HPO_4~(2-)对PMS的活化效果呈现先升高后降低的趋势,而Cl~-和CO_3~(2-)对PMS的活化能力则逐渐增强。随着阴离子浓度的升高,Cl~-和HPO_4~(2-)对PMS的活化能力均有一定程度的提高,而CO_3~(2-)却表现出相反的规律。pH值对阴离子活化PMS的影响应综合考虑阴离子对PMS的活化作用以及PMS的碱活化作用。水中存在的腐殖酸并不会严重抑制阴离子对PMS的活化。Cl~-和CO_3~(2-)均能与PMS发生反应,分别生成非自由基型活性物种HOCl和HCO-4;而在酸性条件下,HPO_4~(2-)活化PMS生成的主要自由基为SO_4~-·。     

海水侵蚀下钢渣粉+水泥固化土强度劣化试验研究

为解决水泥固化海相软土工程性差、耐久性低,钢渣堆放、水泥生产污染环境等问题,采用激发钢渣粉替换部分水泥形成新型固化剂,选取海水中对固化土侵蚀影响较大的3种离子,深入探究单一离子引起的固化土强度劣化性能。通过室内物理力学试验,得到固化土在不同离子浓度的海水和蒸馏水养护条件下,各组无侧限抗压强度(UCS)变化规律;通过X-射线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)试验,得到钢渣粉+水泥固化土的微观形貌和物相随侵蚀时间的变化规律。研究发现钢渣粉中C_4AF和C_2AF可有效降低离子的侵蚀作用,3种离子对固化土的劣化影响为Mg~(2+)Cl- SO_4~(2-)。Cl~-侵蚀固化土会生成CaCl_2和F’s盐,F’s盐的无胶凝性引起固化土劣化;SO_4~(2-)与胶凝材料反应会生成石膏、硅钙石和钙矾石,当这些物质产生的体积膨胀量大于孔隙体积时,会使固化土产生裂纹;Mg~(2+)侵蚀会生成Mg(OH)2沉淀、Mg—S—H和Mg—A—H,同时也会降低孔隙溶液pH值,引起水化物凝胶的分解,造成固化土强度劣化。从微观结构与物相变化分析宏观物理力学特性变化和侵蚀机理,为钢渣粉+水泥固化软土在工程上的使用提供一定的理论依据。     

碳化对氯离子和硫酸根离子在混凝土中扩散规律影响研究

隧道混凝土与空气接触的一边受到碳化作用,同时另一边受到来自土壤水环境中腐蚀离子的侵蚀,因此研究碳化作用下腐蚀离子扩散规律具有一定工程意义。模拟了碳化作用后隧道混凝土在硫酸盐与氯盐复合作用下定向腐蚀的过程,将碳化后的混凝土试块(100 mm×100 mm×300 mm)做半密封处理,分别放在质量分数为10%Na_2SO_4溶液、5%NaCl+10%Na_2SO_4复合溶液、10%NaCl+10%Na_2SO_4复合溶液中长期浸泡,研究了双因素腐蚀环境混凝土在碳化作用下离子传输规律及碳化作用对SO■传输规律的影响。结果表明:①混凝土不同深度SO■含量与腐蚀龄期成正比,先碳化再浸泡腐蚀工况下混凝土SO■侵蚀深度远远大于直接浸泡腐蚀工况;②在碳化、Cl~-、SO■多因素作用下,SO■的扩散速度会被Cl~-较大程度地抑制,同时被碳化作用极大地加快;③在碳化、Cl~-、SO■共同作用下,氯盐﹑碳化作用两者的强弱共同决定SO■扩散的速度。     

侵蚀性环境下纳米矿粉—水泥固化滩涂淤泥的强度特性研究

将性能优异的纳米SiO_2和纳米Al_2O_3混合共掺应用于滩涂淤泥固化土的强度改性。通过室内试验,探讨了不同龄期、不同纳米矿粉掺入比时标准养护、不同浓度SO_4~(2-)溶液和海水养护条件下的水泥固化土的无侧限抗压强度变化规律,分析了纳米矿粉对水泥固化土强度的改善效果以及抗侵蚀能力。试验结果表明,标准养护条件下,混合掺入纳米SiO_2和纳米Al_2O_3后,各龄期的固化土强度均不同程度提升;纳米矿粉表现出了良好的抗硫酸盐侵蚀效果,当纳米矿粉的掺入比较大时,不同浓度SO_4~(2-)溶液养护条件下的固化土强度反而出现一定程度的增长;海水养护使得固化土强度明显降低,而掺入纳米矿粉后,起到了良好的抗侵蚀效果,掺入比较大时,固化土的中后期强度提高更加明显。研究结果为高含水率淤泥的固化处理以及侵蚀性环境下固化土桩的应用问题奠定了试验研究基础。     

水中常见阴离子对活性炭负载钌去除溴酸盐的影响

通过浸渍法制备了活性炭负载钌催化剂(Ru/AC),分析了水中常见阴离子对Ru/AC催化去除溴酸盐的影响。结果表明,NO_2~-、Cl O_3~-、Cl~-、CO_3~(2-)和SO_4~(2-)均会不同程度地抑制Ru/AC对溴酸盐的催化去除。其中,NO_2~-和Cl O_3~-因会被Ru/AC同步催化还原,从而与溴酸盐的还原过程形成竞争;Cl~-、CO_3~(2-)和SO_4~(2-)则因占据催化剂表面的吸附位而与溴酸盐的吸附过程形成竞争,且吸附竞争效应比还原竞争效应对Ru/AC催化去除溴酸盐的抑制效果更明显。     

海砂中有害离子的释出行为

为验证海砂淡化的有效性和海砂氯离子测试方法的准确性,分别将海底砂、淡化砂和滩砂按照1∶5固液质量比加入去离子水、饱和氢氧化钙(Ca(OH)_2)溶液和水泥净浆滤液中,在3 h、1 d、7 d和28 d抽取上部澄清液测试氯离子(Cl~-)、硫酸根离子(SO_4~(2-))、钾离子(K~+)、镁离子(Mg~(2+))和钠离子(Na~+)浓度,结果表明:各种离子的释出量与浸泡介质类型有关;浸泡1 d后Cl~-的释出量比3 h时增加14%～25%,此后趋于稳定,未发现海砂中Cl~-长期不断释出的规律;将海砂磨成粉末(75μm)会降低海砂Cl~-释出量;SO_4~(2-)在饱和Ca(OH)_2溶液和水泥净浆滤液中的释出量随浸泡时间延长而降低,在水泥混凝土内可不考虑海砂中SO_4~(2-)溶出的风险;K~+、Mg~(2+)和Na~+在去离子水中的释出量随浸泡时间延长而趋于稳定。     

运用渐进回归正交法建立再生水管道腐蚀速率模型

以Cl~-、SO_4~(2-)、p H值和总硬度为典型水质因素,通过正交试验分析模拟再生水动态管网中上述水质因素对腐蚀速率的影响。通过正交极差分析发现,各水质因素对腐蚀速率的影响程度由大到小为:p H值总硬度SO_4~(2-)Cl~-。利用渐进优化多元线性回归法对得到的数据进行分析,建立了拟合度为0.998的再生水管道腐蚀速率水质因素影响数学统计模型。同时,采用再生水厂原水进行验证试验,并将获取的数据代入模型,结果表明该模型误差较低,模拟效果较好。     

磁性纳米Fe_3O_4活化过一硫酸盐降解三氯生性能

采用高级氧化技术磁性纳米Fe_3O_4活化过一硫酸盐(Fe_3O_4/PMS)降解水中三氯生(TCS),探讨了Fe_3O_4投加量、PMS浓度、初始p H值、共存阴离子(Cl~-、NO_3~-、CO_3~(2-))和腐殖酸(HA)对TCS降解效果的影响,并对催化剂Fe_3O_4的稳定性和重复利用进行了考察。结果表明:Fe_3O_4/PMS会产生硫酸根自由基(SO_4~(-·))降解水中TCS;适量增加Fe_3O_4投加量、提供适宜的PMS浓度可提高TCS降解率;酸性条件有利于TCS的降解;Cl~-和CO_3~(2-)对TCS降解具有较小的抑制作用,NO_3~-对TCS降解具有较小的促进作用;HA的存在对TCS降解有明显的抑制作用。实际水体中TCS降解效果受到碱度和有机质的抑制。XPS光谱分析结果表明,Fe_3O_4/PMS体系中Fe(Ⅱ)主要参与了激活PMS降解TCS过程。自由基鉴别结果显示,体系中SO_4~(-·)和羟基自由基(·OH)同时存在,其中SO_4~(-·)为参与反应的主要自由基。     

硫酸钠溶液腐蚀对固化态氯离子稳定性的影响

采用质量分数为5%的Na_2SO_4溶液浸泡内掺NaCl水泥净浆的方法,研究了水泥净浆中固化态氯离子数量的变化特征,并借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和热分析(DTG)等测试技术对该条件下固化态氯离子的失稳机理进行分析.结果表明:固化态氯离子在Na_2SO_4溶液腐蚀环境下易失去稳定性,并重新转变为游离态;Na_2SO_4溶液中硫酸根离子与Friedel盐中氯离子的置换是Friedel盐分解的主要原因,置换过程中所形成的单硫型硫铝酸钙(AFm)转变为钙矾石(AFt),促进了二次AFt的形成;Na_2SO_4溶液腐蚀对Friedel盐的分解作用是混凝土内部固化态氯离子失稳的主要原因,其对C-S-H凝胶固化氯离子稳定性的影响并不显著.     

适宜盐渍地区具有强抗腐蚀性混凝土的性能与特点

盐渍地地下水中含有大量的SO_4~(2-)、Mg~(2+)、Cl~-等侵蚀性化学成分,会对水泥混凝土结构产生严重的腐蚀破坏。结合具体工程实例,介绍了在强腐蚀环境下混凝土工程被破坏的特点、腐蚀机理,提出了抗强腐蚀的混凝土的材料组成及特点,并展望了采用抗硫酸盐水泥配制高性能特种混凝土的前景。     

铝酸盐水泥抗海水侵蚀性能研究进展

铝酸盐水泥具有优良的抗海水侵蚀性能。针对海水中Cl~-、SO_4~(2-)和Mg~(2+)这3种主要侵蚀离子,综述了铝酸盐水泥在抗海水侵蚀机理方面的研究进展,着重介绍了其在抗氯离子侵蚀方面的机理研究,概括了铝酸盐水泥在海洋工程中耐久性的提高途径。以期对铝酸盐水泥在海洋工程中的应用起到一定的理论指导作用。     

新型碳源驯化SRB生长特性及处理酸性矿山废水研究

利用生活污水、鸡粪和锯末质量比为80∶7∶3混合物的发酵液作为碳源驯化硫酸盐还原菌(SRB),研究了在该新型碳源条件下SRB的生长规律、还原SO_4~(2-)反应动力学及对酸性矿山废水(AMD)中重金属离子和SO_4~(2-)的去除效果。结果表明,SRB生长适应期在0~1 d,对数期在1~6 d,稳定期在6~9 d,衰亡期在9 d后;SRB对SO_4~(2-)有很好的去除效果,去除率可达98.2%;且当F/M(SO_4~(2-)/污泥浓度)值7 mg/g时处于对数生长期,当3 mg/g≤F/M值≤7 mg/g时处于生长稳定期,当F/M值3 mg/g时进入衰亡期;SRB的最大比生长速率为1.2 d~(-1);SRB还原SO_4~(2-)符合经典Monod方程;SRB对AMD中Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、SO_4~(2-)的去除率分别达到93%、81%、65%、93%、89%,出水p H值接近中性。以该新型碳源作为SRB的营养物质处理AMD可实现以废治废,为实际应用提供了理论参考。     

Fe_3O_4/rGO催化臭氧和过硫酸盐高级氧化降解磺胺嘧啶的研究

系统考察了Fe_3O_4/rGO复合材料催化臭氧和过硫酸盐降解磺胺嘧啶的效能与机制。研究发现两种高级氧化体系中GO与Fe_3O_4质量占比为15%的催化剂(Fe_3O_4/rGO_(15wt%))对SDZ的降解效率最佳,并观察到Fe_3O_4和GO之间在对O_3和PS催化中的协同作用。同时,研究了水环境共存阴离子(Cl~-,SO_4~(2-)和NO_3~-)对SDZ降解效果的影响。通过淬灭实验明确了该催化剂在O_3体系中SDZ降解中的活性氧化物种,既羟基自由基(·OH),超氧自由基(O_2·~-)和单线态氧(~1O_2)。在PS体系中,活性氧化物种为硫酸根自由基(SO_4·~-)和~1O_2。通过实际水环境的模拟实验和稳定性实验发现,与PS体系相比,该催化剂在O_3体系对含SDZ的水体表现出较强的降解效能与更稳定的特性。     

内聚营养源固定化SRB去除硫酸盐和铬的研究

内聚营养源生物固定化技术对于缺乏营养源、存在重金属污染风险的水源地水质安全保障具有独特的意义。以聚乙烯醇和海藻酸钠为交联剂,制备内聚蔗糖、葡萄糖、正丙醇、乙酸钠为营养源的固定化硫酸盐还原菌(SRB)小球。在Cr~(6+)初始浓度为100 mg/L、SO_4~(2-)初始浓度为200mg/L的条件下,探讨不同内聚营养源对固定化SRB小球去除Cr~(6+)和SO_4~(2-)效果的影响。结果表明:内聚蔗糖、葡萄糖、正丙醇、乙酸钠的固定化硫酸盐还原菌能得到较好的Cr~(6+)和SO_4~(2-)去除效果,对Cr~(6+)的最大去除量分别达到333.74、297.14、289和260.54μg/g,对SO_4~(2-)的最大去除量分别达到1 553.60、1 375.64、1 374.46和1 267μg/g。固定化小球去除Cr~(6+)和SO_4~(2-)的最适营养源为蔗糖,其对Cr~(6+)和SO_4~(2-)的最高去除率分别达到99.89%和98.65%。小球内羟基化合物、碳酸氢根离子和硫酸盐成分及其反应效果影响了内聚营养源包埋小球对Cr~(6+)和SO_4~(2-)的去除。     

高炉粒化矿渣对混凝土孔溶液离子浓度的影响

通过离心和高压萃取法提取水泥-高炉粒化矿渣体系1 h和10～24 h液相,采用电感耦合等离子体发射光谱仪和pH计测试液相离子浓度和pH值,研究了高炉粒化矿渣掺量对体系液相离子浓度和pH值的影响。结果表明:随水化时间延长,水泥-高炉粒化矿渣体系早龄期液相中K~+、Na~+、SiO_4~(4-)浓度和pH值逐渐增大,Ca~(2+)和SO_4~(2-)浓度先增大后减小,10 h左右均达到峰值,AlO_2~-浓度呈类似变化;随高炉粒化矿渣掺量增加,液相中K~+、Na~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)和AlO_2~-浓度及pH值逐渐减小,SiO_4~(4-)浓度逐渐增大,40%高炉粒化矿渣掺量对Ca~(2+)浓度影响程度最显著。     

雾霾多发地区绝缘子自然积污成分及其来源分析

在河南省境内的特高压交、直流输电线路采集绝缘子表面的自然污秽物并测定了污秽物中可溶性物质的化学成分,分析了试验绝缘子表面自然积污可溶性物质金属阳离子的富集程度。研究发现,河南省地区特高压交、直流输电线路绝缘子自然积污的可溶性物质中均含有金属阳离子Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)、Na~+、Zn~(2+),均含有阴离子SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、F~-;雾霾天气可能是造成绝缘子表面SO_4~(2-)和NO_3~-浓度较大的一个原因,但雾霾天气与绝缘子污秽物可溶性物质中金属阳离子的沉积没有直接关联;在试验所在地区,绝缘子自然积污可溶性物质中富集的金属阳离子主要来源于人为污染源,其中,Zn~(2+)和Ca~(2+)与取样杆塔周围工业污染源的排放物关系密切。     

新疆乌恰县康苏河流域水文地球化学特征与成因分析

康苏河是新疆乌恰县康苏地区唯一可供饮用、灌溉的淡水河。本研究采集康苏河不同汇流方向的地表水、雪融水及泉水等41件样品,分析其总溶解固体(TDS)、p H值及主要化学成分,通过统计分析、Piper阴阳离子三角图和Gibbs图等方法对比研究表明,康苏河、库孜拱河水化学类型为HCO_3~-+SO_4~(2-)Na~++Ca~(2+)+Mg~(2+)型,硝若布拉克河为SO_4~(2-)-Cl~-+Na~++Ca~(2+)型;雪融水水化学类型为SO_4~(2-)+HCO_3~--Ca~++Na~+型;泉水水化学类型为SO_4~(2-)+Cl~-Na~++Ca~(2+)型。河水中主要离子浓度介于雪融水与泉水之间,且接近雪融水浓度,表明地表水更多依靠雪山融水补给。康苏河、库孜拱河、硝若布拉克河的水化学离子组成主要受岩石风化作用和蒸发结晶作用的共同影响,岩石风化作用对硝若布拉克河的水化学离子组成影响更显著,泉水水化学离子组成主要受沉降、水岩作用影响。     

酸雨作用下含磷固化剂处理铅锌镉复合污染土的半动态浸出试验研究

酸雨pH可显著影响固化重金属污染土的浸出量。定量评价固化污染土在暴露条件下(例如酸雨)对周边水土体环境的影响,需要明确固化污染土的有效扩散系数和阻滞因子这两个关键参数。现有研究多集中在固化污染土的浸出特性和表观扩散系数,有关有效扩散系数和阻滞因子的研究很少。本次研究旨在研究改进的KMP固化剂固化重金属Pb、Zn、Cd复合污染土在酸雨作用下的有效扩散系数和阻滞因子。解吸附试验表明,随着污染土中重金属Pb、Zn、Cd浓度增加,固化污染土的解吸附量增大,且解吸附曲线满足Freundlich平衡吸附/解吸附方程。半动态浸出试验结果表明,污染土中重金属Pb、Zn、Cd浸出机制主要由扩散控制,且拟合曲线斜率分别为0.60,0.56和0.61,表观扩散系数Dobs为1.05×10~(-16),7.84×10~(-13)和2.11×10~(-12) m~2/s。结合解吸附试验和半动态浸出试验结果可知,Pb、Zn、Cd的阻滞因子Rd分别为17165.6,254.6和109.3,有效扩散系数De分别为1.82×10~(-12),1.96×10~(-10),2.34×10~(-10) m~2/s。与其他学者结果相比,固化污染土中Pb的有效扩散系数低于其他学者的两个数量级,而Zn和Cd的求算结果与其他学者一致。