分子动力学模拟钙离子影响SB12-3/SDBS复配体系的油/水界面聚集行为

本文采用分子动力学模拟对十二烷基磺丙基甜菜碱（SB12-3）/十二烷基苯磺酸钠（SDBS）表面活性剂复配体系在油/水界面的聚集行为进行了研究,在分子水平上讨论了Ca2 对SB12-3/SDBS表面活性剂复配体系两亲性质的影响。模拟结果表明, SB12-3与SDBS的配比为4:6时两者的协同增效作用最好。Ca2 加入后可以取代油/水界面处Na 的位置,压缩SB12-3和SDBS的极性头基使两者在油/水界面排布的更紧密。径向分布函数表明,Ca2 存在时SB12-3和SDBS中的-SO3-与水分子的相互作用增强,Na 更加靠近SB12-3的-SO3-,使其扩散双电层被压缩;同时,SB12-3和SDBS的溶剂可及面积明显减小,使两者在界面排布的更紧密。通过计算疏水尾链序参数以及SB12-3和SDBS的极性头基与疏水尾链之间的角度,发现Ca2 可以使SB12-3和SDBS的疏水尾链与油相的相互作用增强,降低油/水界面张力。     

SDBS/SB复配体系界面性能及影响因素分析

研究了SDBS与SB在不同配比和浓度下油水界面张力的变化情况,确定了复配体系的最佳配比和浓度;同时,考察了pH值和NaCl含量对最佳复配体系油水界面张力的影响。结果表明,当SDBS:SB为7:3,浓度为0.4%时,SDBS/SB复配体系的油水界面张力降至0.05mN/m,达到高效表面活性剂驱超低界面张力的要求。在pH值调节范围内,升高pH值,油水界面张力先降低后升高,当pH值为8时,油水界面张力降至0.04mN/m。加入少量的氯化钠时,油水界面张力先降低,当含盐量0.3%时,油水界面张力降至最低值0.02mN/m,后逐渐升高。     

抗衡离子对壬基酚取代的十二烷基磺酸盐在正癸烷/水界面聚集行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟考察了一价阳离子(Li~+、Na~+、K~+、Rb~+、Cs~+)对壬基酚取代的十二烷基磺酸盐在正癸烷/水界面上的聚集行为。通过分析密度分布,计算界面厚度、界面张力以及表面活性剂的极性头基与水中氧原子的相互作用,发现随着一价阳离子的半径增大,界面厚度逐渐增加,极性头基与水中氧原子的配位数减少。研究也表明抗衡离子半径的变化能够影响壬基酚取代的十二烷基磺酸盐在正癸烷/水界面的界面性质。     

正/负离子双子表面活性剂复配体系的油/水界面性能研究

考察了一种磺酸盐双子(Gemini)表面活性剂SGS-12分别与单链阳离子表面活性剂(DTAC和CTAB)、双季铵盐(CD2N-12和CD2N-16)以及多头基季铵盐(CD3N-12)复配体系的油/水界面性能。结果表明,SGS-12与DTAC,CTAB及CD2N-12复配后可产生明显的正协同效应:当SGS-12与DTAC的复配电荷比为3∶5时,界面张力最低可达2.29×10-3m N/m;当SGS-12与CTAB的复配电荷比为9∶5时,界面张力最低可达1.84×10-3m N/m;当SGS-12与CD2N-12的复配电荷比为6∶5时,界面张力最低可达4.3×10-3m N/m。SGS-12与CD2N-16和CD3N-12复配后无正协同效应。     

聚合物-表面活性剂对油/水界面剪切粘度的影响

利用正交实验设计研究了聚合物A、石油磺酸盐B、表面活性剂C三种因素共存时对原油模拟油/水界面剪切粘度的影响。单因素实验表明,表面活性剂C使原油模拟油/水界面粘度降低,而聚合物A的存在则使油/水界面剪切粘度上升。而三种因素共存时,在实验条件下,表面活性剂C对油/水界面剪切粘度有一定的影响,聚合物A和石油磺酸盐B看不出有较大影响。因此,在聚合物-表面活性剂复合驱体系中,界面剪切粘度的变化主要取决于体系中表面活性剂的变化。     

C_(12)E_2-正十二烷-水体系界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟技术,对C_(12)E_2-正十二烷-水体系的界面行为进行了研究。模拟结果表明:C_(12)E_2-正十二烷-水体系的界面厚度随温度的升高而产生较大的起伏;在343 K时,界面厚度出现最大值。C_(12)E_2-正十二烷-水体系的界面张力随温度的提高而出现较大的波动;在343 K时,界面张力出现最小值。     

Ca~(2+)和Mg~(2+)对石英浮选的影响研究

以含稀土磷矿石中的脉石矿物石英为研究对象,进行纯矿物浮选试验、Zeta-电位测试及溶液化学计算,研究Ca2+和Mg2+对石英浮选的影响。纯矿物浮选试验结果表明,捕收剂HAY浮选石英较为适宜的用量为0.5g/L。Ca2+对捕收剂HAY浮选石英具有一定活化作用,随着离子质量浓度增大而增大。低质量浓度Mg2+对捕收剂HAY浮选石英也具有一定活化作用,但当Mg2+达到一定质量浓度后,反而对捕收剂HAY浮选石英产生抑制作用。石英Zeta-电位测试和溶液化学计算结果表明,Ca2+和Mg2+活化捕收剂HAY浮选石英的主要活性成分为羟基络合物Ca(OH)+。     

十二烷基苯磺酸钠气/液界面聚集行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法考察了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在气/液界面的聚集行为以及Ca~(2+)和Mg~(2+)对SDBS分子聚集行为的影响。研究结果表明SDBS分子可以在气/液界面形成紧密的单分子层界面膜,并且随着SDBS分子数的增加,界面膜的厚度增加;采用径向分布函数研究了SDBS分子与水分子间的相互作用,结果表明磺酸基和Na~+的静电作用要强于磺酸基和水中氢原子的氢键作用,加入的Ca~(2+)和Mg~(2+)使SDBS分子中磺酸基氧原子和水中氢原子之间的相互作用减弱,说明表面活性剂SDBS抗二价离子能力较差。     

纳米颗粒与表面活性剂的自组装行为对硅油-水界面性质影响的分子动力学

采用耗散分子动力学模拟方法,研究了氨基修饰的表面活性剂聚二甲基硅氧烷与羧基修饰的二氧化硅纳米颗粒在硅油-水界面上的自组装行为,通过分析油-水界面性质（界面厚度和界面张力）和活性剂的结构性质（回转半径）,探讨了活性剂质量分数ω_S和纳米颗粒质量分数ω_N等对界面性质的影响,阐明了自组装过程中界面性质的影响因素。结果表明,纳米颗粒和表面活性剂在油-水界面上自发组装成纳米颗粒表面活性剂,当ω_S=0.005~0.2时,纳米颗粒表面活性剂可有效降低界面张力;而在ω_S=0.2~0.5时,该组装行为使界面张力随ω_S而提高。当ω_S=0.2时,活性剂的回转半径最大、随时间波动最小,表明活性剂分子被拉伸效果更明显,此时体系的界面张力最低。活性剂结构对界面张力影响较大,活性剂链长在8~17时,端氨基占比较大,即链长最短时,体系的界面张力最低,界面厚度最大。当纳米颗粒直径在2.44~12.21Å(1Å=0.1nm)时,界面张力随颗粒直径增大而降低;当ω_N=0.0165625~0.1325时,界面张力随ω_N而提高。当活性剂与颗粒的作用参数在9~21时,作用参数对界面性质无影响。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对好氧污泥颗粒化的影响研究

研究了投加不同金属离子(Ca2+、Mg2+)在好氧污泥颗粒化过程中的作用,简要分析了颗粒形成过程中污泥的形态和物化性质变化,重点探究Zeta电位、胞外多聚物(EPS)的变化以及两者之间的关系。在接种普通活性污泥的2个序批式反应器中分别投加等量40 mg/L的Ca2+和Mg2+,培养运行34 d,2个反应器都已全部颗粒化,结果显示添加Mg2+更有利于缩短好氧颗粒污泥系统的启动时间,而添加Ca2+形成的颗粒污泥平均粒径较小,添加Mg2+更能促进EPS的分泌。底物匮乏期,添加Mg2+较添加Ca2+的微生物更易利用EPS作为碳源,且在饱食-饥饿期的交替阶段Mg2+对污泥表面Zeta电位造成的影响更大。     

三次采油用表面活性剂结构对油/水界面性能的影响

测定了几种不同分子结构的磺酸盐类阴离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂水溶液与国内某油田原油间的界面张力。结果表明:磺酸盐类表面活性剂降低油水界面张力的能力相对较高,且磺酸盐的烷链长度、芳环种类对界面张力的影响较大,调整磺酸盐的分子结构可以使油水界面张力降低到10~(-2)mN/m数量级;醇/酚醚类非离子表面活性剂以及两性表面活性剂仅能使油水界面张力降低至0.1 mN/m~10 mN/m数量级。     

一种甜菜碱对油/水界面张力影响规律的研究

使用Texas-500型界面张力仪上的旋转滴法测定了表面活性剂（一种甜菜碱）X对长庆木14-11油/水界面张力的影响因素,研究了温度、浓度、矿化度等变化条件下甜菜碱X对界面张力的影响规律,确定最佳实验条件。同时还研究了X与其他表面活性剂复配比例对界面张力的影响以确定最佳体系配方。实验结果显示：表面活性剂X与其他表面活性剂有很好的协同作用,选择合适的表面活性剂与其复配可以很大程度上减小表面活性剂的使用浓度,降低经济成本。     

Ca~(2+)、Fe~(3+)沉淀分离HPO_3~(2-)和H_2PO_2~-的研究

采用Ca2+和Fe3+作为沉淀剂分离HPO32-和H2PO2-,研究了Ca2+和Fe3+的加入量、反应温度和陈化时间对分离效果的影响。结果表明,Ca2+作为沉淀剂时,[Ca2+]/[HPO32-]=0.94,处理温度50℃,陈化时间5h条件下HPO23-去除率达到93.1%,而H2PO2-的损失率为1.06%。Fe3+作为沉淀剂时,[Fe3+]/[HPO23-]=1.02,室温下处理,陈化时间6h条件下HPO32-去除率达到75.4%,而H2PO2-的损失率为10.6%。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对剩余污泥自培养产酶影响

为提高剩余污泥投加复合菌后产水解酶效果,探讨了添加Ca~(2+)、Mg~(2+)对剩余污泥自培养产酶中污泥水解的影响。结果表明,未加Ca~(2+)、Mg~(2+)的空白组,蛋白酶和淀粉酶活力均呈现第1 d上升至最大值,后持续降低的趋势。添加0.03 mol/L Ca~(2+)组的蛋白酶活力第1 d快速升至246.14 U/mL,后持续上升,并在第7 d酶活力达最大值340.07 U/mL,蛋白酶活力最大值较空白组增加了53.94%;淀粉酶活力在第1 d快速升至351.02 U/mL后快速下降,第7d酶活力为70.79 U/mL,淀粉酶活力最大值较空白组增加了51.93%,表明添加0.03 mol/L Ca~(2+)可以提高灭菌污泥自培养产酶效果。而添加0.06 mol/L Ca~(2+)组酶活力呈下降趋势,表明高浓度Ca~(2+)对产酶有抑制作用。添加0.03 mol/L或0.06 mol/L Mg~(2+),不能提高产酶效果,但能维持酶活力稳定。添加合适浓度Ca~(2+)、Mg~(2+)能强化剩余污泥产酶过程中污泥水解效果,促进污泥上清液中有机物水解。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)对剩余污泥自培养产酶影响

为提高剩余污泥投加复合菌后产水解酶效果,探讨了添加Ca⁽²⁺⁾、Mg(2+)、Mg⁽²⁺⁾对剩余污泥自培养产酶中污泥水解的影响。结果表明,未加Ca(2+)对剩余污泥自培养产酶中污泥水解的影响。结果表明,未加Ca⁽²⁺⁾、Mg(2+)、Mg⁽²⁺⁾的空白组,蛋白酶和淀粉酶活力均呈现第1 d上升至最大值,后持续降低的趋势。添加0.03 mol/L Ca(2+)的空白组,蛋白酶和淀粉酶活力均呈现第1 d上升至最大值,后持续降低的趋势。添加0.03 mol/L Ca⁽²⁺⁾组的蛋白酶活力第1 d快速升至246.14 U/mL,后持续上升,并在第7 d酶活力达最大值340.07 U/mL,蛋白酶活力最大值较空白组增加了53.94%;淀粉酶活力在第1 d快速升至351.02 U/mL后快速下降,第7d酶活力为70.79 U/mL,淀粉酶活力最大值较空白组增加了51.93%,表明添加0.03 mol/L Ca(2+)组的蛋白酶活力第1 d快速升至246.14 U/mL,后持续上升,并在第7 d酶活力达最大值340.07 U/mL,蛋白酶活力最大值较空白组增加了53.94%;淀粉酶活力在第1 d快速升至351.02 U/mL后快速下降,第7d酶活力为70.79 U/mL,淀粉酶活力最大值较空白组增加了51.93%,表明添加0.03 mol/L Ca⁽²⁺⁾可以提高灭菌污泥自培养产酶效果。而添加0.06 mol/L Ca(2+)可以提高灭菌污泥自培养产酶效果。而添加0.06 mol/L Ca⁽²⁺⁾组酶活力呈下降趋势,表明高浓度Ca(2+)组酶活力呈下降趋势,表明高浓度Ca⁽²⁺⁾对产酶有抑制作用。添加0.03 mol/L或0.06 mol/L Mg(2+)对产酶有抑制作用。添加0.03 mol/L或0.06 mol/L Mg⁽²⁺⁾,不能提高产酶效果,但能维持酶活力稳定。添加合适浓度Ca(2+),不能提高产酶效果,但能维持酶活力稳定。添加合适浓度Ca⁽²⁺⁾、Mg(2+)、Mg⁽²⁺⁾能强化剩余污泥产酶过程中污泥水解效果,促进污泥上清液中有机物水解。     

Ca~(2+)与Mg~(2+)对SBR运行效果和活性污泥性能的影响

为了提高序批式活性污泥工艺(SBR)的脱氮效率和污泥沉降性能,考察了Ca2+和Mg2+对SBR硝化作用和EPS的影响。结果表明:当Ca2+和Mg2+浓度由5 mmol/L增加至200 mmol/L时,添加Ca2+反应器中胞外聚合物(EPS)中蛋白质质量浓度由76.8 mg/L降低至4.87 mg/L,添加Mg2+反应器中EPS中蛋白质质量浓度由94.3mg/L降低至38.18 mg/L,多糖质量浓度变化较小,污泥的絮凝性逐渐增加,有机物去除和脱氮能力下降。随着Ca2+浓度的增加,污泥沉降比(SVI)由453 mL/g降低至320 mL/g,而随着Mg2+浓度的增加,SVI由461 mL/g升高至555.9 mL/g。因此,废水中硬度离子的浓度能够影响活性污泥的沉降和絮凝性能,应在实际的活性污泥工艺运行中予以重视。     

磁化处理煤油的空气/油/水界面张力影响初探

用吊环测张力法研究了煤油在0～80 mT、0～60 min、30～60℃磁化条件下,其空气/油/水界面张力的变化规律。结果表明:在60 mT、30 min和30℃条件下,油/水界面张力值降低了19.2%,煤油接近磁饱和,继续单一增加磁场强度和延长磁化时间对油/水界面张力影响小。空气/油界面张力值受磁化时间和磁化强度的影响小,但随磁化温度30～60℃的升高,磁化煤油空气/油界面张力值降低得较未磁化煤油的慢,磁化煤油的油/水界面张力值先升高后降低逐渐与未磁化煤油的值接近。     

Ca~(2+)–Cr~(3+)共掺杂LaAlO_3陶瓷的制备及性能

采用高温固相反应法,在空气气氛中制备了纯LaAlO_3和Ca~(2+)–Cr~(3+)共掺杂LaAlO_3陶瓷材料,对其在近红外的发射率以及热导率进行了研究比较。结果表明:20%Ca_~(2+)(摩尔分数)和20%Cr~(3+)掺杂后的La_(0.8)Ca_(0.2)Al_(0.8)Cr_(0.2)O_3在0.76～2.50μm的红外发射率达0.92,比纯LaAlO_3提高了300%;Ca~(2+)和Cr~(3+)的掺杂降低了陶瓷材料的热导率,在1 200℃时LaAlO_3和La_(0.8)Ca_(0.2)Al_(0.8)Cr_(0.2)O_3的热导率最低,La_(0.8)Ca_(0.2)Al_(0.8)Cr_(0.2)O_3的热导率最低值为2.602 W·m–1·K~(–1),较纯LaAlO_3降低了38%。     

降解壳聚糖与水杨醛改性衍生物对Ca~(2+)、Fe~(3+)的螯合性质

过氧化氢对壳聚糖氧化降解反应适宜条件为:温度70～80℃;pH=4～7;w(H2O2)=5%。对降解产物(CTS′)与水杨醛进行化学改性得相应衍生物S CTS′(H)、S CTS′(Na)和还原产物RS CTS′(H)、RS CTS′(Na)。在pH=10～11的水溶液中对Ca2+的螯合(吸附)能力为RS CTS′(Na)∽S CTS′(Na)>RS CTS′(H)∽S CTS′(H)。同时给出S CTS′(H)在c(HCl)=0 10mol/L的介质中对Fe3+螯合的UV吸收光谱。     

油水界面上阴/阳离子型复配表面活性剂体系的分子动力学模拟

采油过程中阴/阳离子型表面活性剂复配使用可显著增强驱油效果,对其微观机理的深入研究有助于驱油用表面活性剂的结构优化设计及使用。采用分子动力学方法研究了不同摩尔比的阴离子表面活性剂聚醚羧酸钠(PECNa)和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)复配体系在油水界面上的分子行为和物理性质。结果表明,复配体系比单种表面活性剂体系更有利于降低油水界面张力。不同复配比体系中,两种表面活性剂头基相反电荷间的吸引作用使表面活性剂之间对各自反离子的静电吸引作用减弱,且等摩尔比体系尤为明显。阴离子表面活性剂的亲水头基对阳离子表面活性剂亲水头基形成的水化层内水分子的结构取向无显著影响,反之亦然。通过调节两种离子型表面活性剂的复配比例,可调整油水界面吸附层微观结构,有望降低油水界面张力,提高采收率。