甲醇水溶液结构和扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了不同浓度甲醇水溶液的热力学、微观结构和动力学性质。模拟发现随着甲醇浓度的增加，溶液的超额混合焓呈先降低后增加的趋势，在XM（摩尔分数）为0．36时出现最小值，与实验结果相当吻合；甲醇分子配位圈内水分子的配位数NMw随甲醇浓度的增加而减小，水分子配位圈内水分子的配位数Nww也随甲醇浓度的增加而减小；溶质的加入使水分子间的间隙变小，配位数Nαβ与组成XM呈线性关系。     

微细高岭石颗粒表面水化作用机理研究

为掌握微细高岭石颗粒表面水化作用机理,利用流变仪测定了微细高岭石在不同离子溶液中分散体系的黏度.基于爱因斯坦黏度方程,建立了矿物颗粒表面水化度测定方法,分析了Na+,K+,Ca2+,Mg2+等离子对高岭石颗粒表面水化度的影响规律.结果表明:高岭石颗粒表面水化度在去离子水中为131.895,在浓度为0.001,0.010,0.100mol/L不同离子溶液中分别为NaCl溶液中的160.714,123.397,109.834,KCl溶液中的141.761,106.171,93.071,CaCl_2溶液中的118.854,93.141,86.800和MgCl2溶液中的95.195,82.764,57.234,水化度随溶液中离子浓度的增加而逐渐减小,浓度较低时Na~+,K~+离子有利于水化膜的形成,颗粒表面水化度最高;煤泥水中常见阳离子对高岭石颗粒表面水化膜的弱化能力依次为:Na~+K~+Ca~(2+)Mg~(2+);溶液中的离子主要是通过改变颗粒表面扩散双电层内游离水的含量,使双电层中剪切面产生移动,从而改变颗粒表面水化膜的厚度.     

海水浓度的变化对其微观结构和动力学性质的影响

为了提高新型旋转耦合电磁海水淡化技术的效率,优化旋转电磁发生装置的工作参数和选择合适的电子膜与反渗透膜,采用分子动力学模拟方法详细地研究了海水浓度的变化对其微观结构和动力学性质的影响．结果表明：随着离子浓度的增加,离子间相互作用增强,而离子-水分子、水分子-水分子的相互作用强度均减弱,海水的短程有序性降低;接触离子对和...     

PDMAEMA/PSF中空纤维外压纳滤膜对无机盐的截留性能研究

主要研究聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（PDMAEMA）/聚砜（PSF）中空纤维外压纳滤膜对不同种类无机盐的截留性能,并研究了无机盐溶液的浓度、运行压力、溶液温度、pH对截留性能的影响.实验表明：PD-MAEMA/PSF中空纤维纳滤膜荷正电,对离子的截留有选择性,对阳离子的截留顺序为：Mg^2＋＞Na^＋＞K^＋,对阴离子的截留顺序为：Cl^-＞Br^-＞I^-.随着盐溶液浓度的增加,截留率和通量均下降,所制备的纳滤膜对无机盐的截留表现出对温度、pH的敏感性.     

水对室温熔盐[Bpy]BF_4结构与性质的影响

采用分子动力学模拟方法研究了298.15 K、0.1 MPa下摩尔分数为0.05~0.95的水对室温熔盐1-丁基吡啶四氟硼酸([Bpy]BF4)结构与性质的影响.获得了体系的径向分布函数、配位数和空间分布函数等微观结构及其密度、自扩散系数、电导率和粘度等物理化学性质.模拟密度与实验结果符合很好;体系中各组分间的径向分布函数和配位数均随水摩尔分数的增加有规律的变化;获得了各组分之间的三维空间分布情况;随水摩尔分数的增加,阴阳离子之间的相互作用被削弱,同时水与阴离子、阳离子及水分子之间的相互作用逐渐增强,水、阴离子和阳离子的自扩散系数增大,体系粘度降低,电导率升高.研究工作揭示了水对[Bpy]BF4中各组分的存在形式、相互作用及其对体系物理化学及输运性质的影响,为其在冶金与材料制备方面的应用提供理论依据和参考.     

纳滤膜的离子选择性

讨论了荷正电的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDM）／聚砜（PSF）中空纤维内压纳滤膜对无机离子的截留特点．研究了纳滤膜对无机盐的截留率与离子种类、电荷数以及有效离子半径等因素之间的关系．结果表明：阴离子的电荷数对截留率的影响较小，而阳离子的电荷数对截留率的影响较大；二价（和多价）阳离子的截留率高于一价阳离子；纳滤膜对复合离子的截留率较高；阴离子的截留率随离子半径的增大而增加。但阳离子的截留率随半径的增加而减少．     

氨基酸氟硼酸离子液体摩尔溶解焓的研究

以甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和氟硼酸为原料,采用一步法合成了2种氨基酸氟硼酸离子液体,并在298.15K下利用恒温溶解热测定系统对合成的氨基酸阳离子型离子液体进行摩尔溶解热的研究。首先对不同浓度的离子液体稀水溶液进行溶解焓的测定,然后借助Pitzer电解质溶液理论计算得到各化合物的标准摩尔溶解焓及相应的Pitzer焓参数,估算了离子液体的水化焓,并且将不同类型离子液体的结果进行了比较。估算出的甘氨酸阳离子的水化焓小于咪唑类阳离子,而甘氨酸阴离子的水化焓也小于氟硼酸阴离子。     

盐溶液对Na-膨润土膨胀率影响的试验研究

为探究无机盐溶液浓度、阳离子价态以及碱性对钠基膨润土膨胀特性的影响规律,采用不同浓度的KCl、CaCl_2、MgCl_2、AlCl_3、K_2SO_4、K_2CO_3、KOH、NaCl和NaOH溶液替代蒸馏水对钠基膨润土进行自由膨胀率试验.研究发现:盐溶液中的K~+、Mg~(2+)和Al~(3+)取代了抗衡离子Na~+,且随阳离子价态增加,对Na~+的置换率逐渐增大;钠基膨润土的自由膨胀率随溶液浓度的增加而下降,并且其过程分为三个阶段,金属阳离子价态越大,在第一阶段对膨胀潜力的抑制效果越显著;当溶液浓度大于0.25 mol/L时,K~+对膨润土膨胀潜力的抑制效果更为显著;在盐溶液呈弱碱性时,其中少量的OH~-会促使土颗粒的分散作用;当NaOH溶液浓度低于0.6 mol/L时,自由膨胀率主要受溶液浓度的影响,当NaOH溶液浓度高于0.6 mol/L时,自由膨胀率受到溶液浓度和高pH值双重作用的影响.     

氨络合物体系中镍阴极电沉积的电化学行为

通过极化曲线测量，对氨络合物体系中镍阴极电沉积电化学行为进行研究，系统探讨了溶液中总镍离子浓度、氨水浓度、氯化铵浓度、阴离子及温度等工艺条件对镍阴极还原的影响。研究结果表明：镍放电电流随着总镍离子浓度的上升而上升，随氨水浓度的升高而降低；在1—4mol／L氯化铵浓度范围内，镍放电电流随其浓度的降低而升高，而当氯化铵浓度低于1mol／L时，镍放电电流出现下降的现象；氯盐氨络合物体系中镍阴极放电电流明显高于硫酸盐氨络合物体系镍放电电流，镍放电电流随温度的升高而升高。根据实验现象，进一步分析了镍阴极电沉积电化学行为变化的原因。     

MD膜驱剂／SDS混合体系的水溶液性质

通过电导率法测定临界胶束浓度(cmc),研究了MD膜驱剂与阴离子表面活性剂(SDS)混合体系的胶束性质,通过透光率法研究了MD膜驱剂对阴离子表面活性剂与多价阳离子沉淀行为的影响.结果表明,MD膜驱剂与SDS混合后可降低SDS的cmc,并且cmc随着MD膜驱剂浓度的增加而减小;温度从25 ℃升至50 ℃,2 mmol/L的MD膜驱剂/SDS混合体系的cmc降低;在所考察范围内,NaCl的加入有利于混合体系cmc的降低.MD膜驱剂与SDS混合后没有发生沉淀现象,且MD膜驱剂可抑制SDS与多价阳离子Ca2 的沉淀行为,其效果比NaCl,NaOH和NaHCO3抑制SDS与多价阳离子Ca2 沉淀的效果好.     

Ion specificity in NaCl solution confined in silicon nanochannels

Ion specificity of Na+and Cl ions for NaCl solution confined in silicon nanochannels is investigated with molecular dynamics(MD)simulations.The MD simulation results demonstrate that ion specificity for Na+and Cl ions exhibits clearly in nanochannels with high surface charge density.The two types of ions show different density distributions perpendicular to the channel surface due to the ion specificity when they act as counterions near negatively and positively charged surfaces,respectively.Both the two counterion distributions cannot be predicted by Poisson-Boltzmann equation within 0.75 nm near the surface.In addition,the ion specificity is also demonstrated through affecting the water density distributions.In the nanochannel with negatively charged surfaces,the presence of the Na+ions reduces the number of water peaks in water density distribution profile.In comparison,when the Cl ions act as counterions near positively charged surfaces,they do not affect the number of the water peaks.Besides the influence on the water density distribution,ion specificity also exhibits through affecting the water molecule orientation in the adsorbed layer.It is found that Cl ions make the water molecules in the adsorbed layer align more orderly than Na+ions do when the two types of ions act as the counterions near the positively and negatively charged surfaces with the same surface charge density.     

石墨精制废水中氟离子浓度测定偏差问题的解析

随着高纯石墨日益成为现代科技与工业发展的重要原料,石墨精制产生的酸性含氟废水量也会越来越大,其处理结果监测的准确性对控制该行业的环境冲击有着重要作用.实验中发现氟离子选择电极法测定石墨精制废水沉淀处理出水时,测量结果随水样稀释倍数增加而增高的问题.本文通过水质分析和理论计算对可能存在的氟化钙微晶稀释溶解、离子强度波动、共存离子干扰等因素进行排查,并用离子色谱法对测量结果进行核对.结果表明:稀释液中过量的掩蔽剂TISAB将溶液中络合态的氟离子释放出来,是导致离子选择电极法氟离子质量浓度测定结果随稀释倍数增加而增高的主要原因;石墨精制废水处理出水中氟离子质量浓度在0~30 mg/L,用国家标准方法对其氟离子质量浓度测定需先将水样稀释100倍.     

电化学除氯处理后的混凝土微观结构研究

为了研究电化学除氯对混凝土中离子分布和微观结构的影响规律,采用压汞法、SEM电子显微镜分析等方法对电化学除氯后不同水灰比混凝土试件中钢筋附近和表面层的氯离子和钾钠离子含量、孔隙结构、显微结构进行对比分析.结果显示,电化学除氯后,钢筋附近混凝土与外层混凝土相比,氯离子含量约为1/2,钾离子含量约为5～10倍,钠离子含量约为8～18倍,水化物颗粒间结合不连续、部分水化产物分解.钢筋附近区域混凝土中的氯离子含量明显低于外表层混凝土,钾、钠离子在钢筋阴极附近大量聚集.经过电化学处理后的混凝土试件钢筋附近区域的孔隙率和大孔含量增多,结构疏松;而外表层混凝土结构致密,孔隙细化,水化产物成网络状结合良好.     

Modelling and development of recycled water conditioning of copper-molybdenum ores processing

Current use of enrichment and processing technologies of ores requires the introduction of closed circuits of water treatment. A decrease in technological properties is caused by accumulations of ion-molecular components in the circulating water. The objective of the simulation is to determine the maximum allowable concentrations of ions and molecules as well as the choice of conditions for deposition or adsorption. First of all, our examinations decrease the concentration of copper ions and fatty acids in the circulating water. By pre-mixing water with the highest concentration of these ions, a reduction of copper ion and fatty acid concentrations in the recycled water occurs. The results do not only ensure the achievement of the maximum permitted concentration (MPC) of copper and iron, significantly reducing the amount of oxidized copper, they also make it possible to use the united sewage as current water for the flotation process. Mixing and adding filtrate of tailings, discharges of urban wastewater treatment and effluent of ash pit of thermal power stations (TPS) to recycled water causes an increase in the capacity of the enrichment plant by 15–17%.     

碱液处理对褐煤孔隙结构的影响

为降低褐煤吸水性,选用不同浓度氢氧化钠溶液处理煤样.应用氮气吸附法、扫描电子显微镜(SEM)等对处理前后煤样进行分析表征,探求不同浓度碱液处理对锡林浩特褐煤孔隙结构的影响.结果表明:氢氧化钠浓度低于0.05mol/L时,煤样比表面积与原煤相比有所增加,浓度继续增加则会减小;总孔体积在碱浓度低于0.01mol/L时稍有增加,之后均比原煤小,大于0.5mol/L时总孔体积不再大幅变化;在0.01～0.5mol/L时,随着氢氧化钠浓度增加,处理后煤样的孔隙分布在中、微孔各孔径区域内均逐渐减少,其大孔相应增加;吸脱附等温线解析结果表明,碱浓度在0.001～0.05mol/L时,对其孔形产生影响较小,在0.1～1mol/L时,较小孔径范围内开始出现开放性小孔,并形成裂缝形孔.     

气液界面上磺基甜菜碱两性表面活性剂分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了两性表面活性剂十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱在气-液界面的聚集结构,分析了影响液膜稳定性的因素。结果表明,界面生成能对界面膜的稳定有重要作用,增加表面活性剂在液膜上的浓度利于界面膜的稳定。通过表面活性剂头基与水分子之间的径向分布函数,可把表面活性剂周围的水分子分为3种类型:结合水、捕获水和自由水。其中表面活性剂通过氢键、静电作用等束缚结合水和捕获水的能力与液膜稳定性密切相关,模拟发现磺基甜菜碱对水分子具有强烈的结合作用,是泡沫稳定的重要影响因素。     

TiO2/AC光催化剂对卡马西平的降解特性

以椰壳粉末活性炭（PAC）为载体,钛酸丁酯和乙醇为原料,采用溶胶凝胶浸渍法制备负载型光催化剂（TiO2/AC）,并研究其降解模拟废水中微量污染物卡马西平的效果。结果表明：TiO2/AC对卡马西平的处理效果明显优于粉末二氧化钛（TiO2）和活性炭,TiO2/AC对卡马西平的去除率是TiO2的1.7倍。当卡马西平初始浓度为10mg/L时,TiO2/AC的投加量为500mg/L、TiO2的负载量为11.2%、反应pH值为7时,卡马西平去除率达到90.6%。TiO2/AC对不同初始浓度卡马西平溶液的降解过程符合准二级反应动力学,二级反应常数与浓度成反比。利用Langmuir-Hinshelwood（L-H）模型可得出表观吸附平衡常数Ka=9.215×10^3 L/mol,表面反应速率常数Kr=3.678×10^-6 mol/（L·min）,微波辐照是实现催化剂再生的最佳方法。     

Molecular dynamics simulation of ion transport in a nanochannel

A molecular dynamics (MD) model of the fluidic electrokinetic transport in a nano-scale channel with two bulk sinks was presented, and the process of ion transport in the nanochannel was simulated in this paper. The model consists of two water sinks at the two ends and a pump in the middle, which is different from a single pump model in previous MD simulations. Simulation results show that the charged surfaces of the nanochannel result in the depletion of co-ions and the enrichment of counterions in the nanochannel. A stable current is induced because of the motion of ions when an external electric field is applied across the nanochannel, and the current in the pump region is mainly induced by the motion of counterions. In addition, the ion number in the pump region rapidly decreases as the external electric field is applied. In the equilibrated system, the electrically neutral character in the pump region is destroyed and this region displays a certain electrical character, which depends on the surface charge. The ion distribution is greatly different from the results predicted by the continuum theory, e.g. a smaller peak value of Na⁺ concentration appears near the wall. The transport efficiency of counterions (coions) can be effectively increased (decreased) by increasing the surface charge density. The simulation results demonstrate that the ion distribution in the electric double layer (EDL) of a nanochannel cannot be exactly described by the classical Gouy-Chapman-Stern (GCS) theory model. The mechanism of some special experimental phenomena in a nanochannel and the effect of the surface charge density on the ion-transport efficiency were also explored to provide some theoretical insights for the design and application of nano-scale fluidic pumps. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2006CB300404), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50475077, 50676019, 50506008), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grant No. BK2006510), and the Foundation of Education Ministry of China (Grant No. 20050286019). The author Y. Chen also acknowledges the financial support from the Program for New Century Excellent Talents in University (NCET-04-0470).     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌驯化条件的研究

随着办研究氧化亚铁硫杆菌结果表明,最佳培养温度为30℃左右,最佳生长pH为2.0～2.5,最佳生长初始Fe2＋浓为0115mol/L左右,在进行细菌培养时接种量取10%比较恰当。低pH值和高浓度Fe2＋驯化后,在培养温度30℃、初始pH值1.5、初始Fe2＋浓度25g/L条件下,氧化亚铁硫杆菌仍能保持一定的Fe2＋氧化活性,6天Fe2＋氧化率可达82.28%,Fe2＋平均氧化速率达3.43g/L/d,pH值的变化是先上升后下降,最后稳定在1.81。