深部咸水层CO2地质封存研究现状

从超临界CO2的物理性质出发,总结国内外深部咸水层封存CO2的机理研究、数值模拟、试验研究和工程应用方面所取得的主要成果。指出以往的研究主要集中于单一尺度研究均质地层封存CO2,较少考虑多尺度非均质性对咸水层封存CO2的影响。认为CO2在多尺度非均质深部咸水层中的运移与俘获特征将是碳捕捉封存技术的研究重点。     

砂泥岩互层裂隙地层的渗透性特征

本文分析研究了控制砂泥岩互层地层中裂隙渗透性的各种因素,提出了砂泥岩互层地层具有层状、带状和壳状三大渗透结构,并以黄河小浪底水库为例,通过三维有限元渗流计算,分析对比了三种不同类型的渗透结构对渗流场的影响,提高了对砂泥岩裂隙岩体渗透性分布规律的认识水平。     

软硬互层试样卸荷蠕变变形及强度特征研究

以卡拉水电站为背景,人工浇筑软硬互层试样,通过卸荷蠕变试验研究卡拉水电站坝址卸荷岩 体长期变形及强度特征。研究表明:软硬互层状试样在卸荷蠕变条件下,主要产生沿层面方向及垂直于 层面方向的裂纹,以拉张破坏为主,局部发生剪切破坏;当初始围压相同时,卸荷蠕变条件下的内聚力和 内摩擦角约为常规三轴条件下的６０．９％和５６．４％。考虑卸荷蠕变条件下的强度参数折减,选取卡拉水 电站典型剖面进行稳定性分析,计算结果表明边坡稳定性较好,但由于水电站运行时间较长,建议对潜 在不稳定块体开展监测工作。     

CT扫描技术在二氧化碳地质利用与封存领域的应用研究综述

二氧化碳储层岩石的孔隙率、渗透率及流体饱和度等是评价二氧化碳在地下储层中运移特性的主要参数,准确预测二氧化碳注入储层后的运移路径分布和运移范围,对于评价二氧化碳地质封存风险具有重大指导意义。以分析CT扫描技术在研究岩样孔隙结构、CO_2运移特征及水岩化学反应过程的应用现状和发展趋势为目的,在简要介绍CT扫描技术原理的基础上,通过对大量国内外文献的研究分析,综述了CT扫描技术在二氧化碳地质利用与封存领域的研究成果,并指出目前CT扫描技术的局限性及未来研究方向。分析表明,CT扫描技术在石油开发、地球科学等领域均有广泛应用。在二氧化碳地质利用与封存领域,该技术可以对储层岩石的三维孔隙结构进行表征,对储层岩石中流体的运移参数进行测定,并可获取岩心的三维矿物分布。目前采用CT扫描技术对原位条件下岩心的动态化学反应过程进行实时检测的研究还较少,此外,CT扫描图像不可避免地存在噪声及伪影,对试验结果产生影响。因此,搭建原位条件下分析岩心化学反应全过程的CT实时扫描系统,结合计算机领域先进的扫描图像降噪及去伪影技术,捕捉反应过程中岩心的微观变化,将是该领域未来的热点研究方向,可为二氧化碳地质封存风险评估提供技术支持。     

动力荷载下软硬互层岩体力学特征

针对动力荷载下软硬互层岩体破坏问题,以汶川水磨沟滑坡层状岩体为研究对象,依据相似理论,制作软硬互层岩质试块,开展单轴压缩及变上下限等幅值循环荷载试验,研究其动力特性及破坏过程。结果表明：随岩层倾角的增大,其破坏模式为贯通层面的张拉破坏(0°～30°)、沿层面的剪切破坏(45°～75°)及沿层面的劈裂破坏(90°),而试样的强度及应变先增后减。对于相同倾角的试样,强度随加载频率及围压增大而增大。应变随加载频率增大而减小,随围压增大而增大。加载频率的增大会导致竖向拉张裂缝贯通、破裂程度降低。     

珊瑚砂砾互层地基承载特性模型试验研究

岛礁在吹填过程中会形成珊瑚砂与珊瑚砾石相互交替的层状地基。为研究珊瑚砂砾交互地层地基的承载特性,通过室内模型试验,开展了纯砂、纯砾均质地基以及不同层厚比例砂砾互层地基的承载特性研究。试验结果表明：纯砂地基的承载力和变形模量随相对密实度的增大而增大,且密实地基的承载力明显高于中等密实地基;相同相对密实度下,纯砾地基的承载力和变形模量是纯砂地基的2倍以上;上砾下砂地基的承载力随砾层厚度的增大而增加,砾层具有一定的应力扩散作用,厚度越大,应力扩散越明显;上砂下砾地基的承载力随砾层埋深的减小而增大,地基下卧砾石层能使地基内一定深度处应力集中程度减弱,埋深越浅,减弱程度越大。试验结果对于确定砂砾互层地基的天然承载力及持力层选择具有重要意义。     

河南通许凸起（通许段）岩溶分布特征及规律研究

文章对通许凸起区域地热资源类型、分布规律进行逐一分析,确定了研究区热储地热类型为深层寒武—奥陶系溶隙裂隙热储,热储结构主要为层状热储、热储组合结构分为双层热储结构,为下一步科学利用地热资源提供了基础依据。     

青藏高原不冻泉地区地下水分布特征

根据区域水文地质调查成果,总结不冻泉地区地下水的赋存条件和分布特征。结果表明:基岩类冻结层水分布于北部和西南部山区,总体上水量贫乏,水质较差,仅在海拔5000m以上的极高山区,水质较好,水量较为丰富;松散岩类冻结层水分布于平原和沟谷内,水量贫乏,水质较差,清水湖周边为双层含水层结构,存在松散岩类冻结层下水,水量较为丰富;在清水湖底部和楚玛尔河局部地段存在贯穿型河湖融区,在部分断层带上局部发育点状贯穿型构造融区。     

长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征

通过2011年8月中旬一个大潮期间长江口南港某横断面上的5个定点水沙观测资料,分析了南港水动力及悬沙在潮周期及横断面上的分布特征。结果表明:在时间尺度上,南港潮位波动以半日分潮为主,日分潮较小;受径流及Stokes漂流的影响,涨潮流流速明显小于落潮流流速;含沙量随潮波动现象明显,波动频率是潮流的2倍;在空间尺度上,南港纵向流速最大值分布在南侧主槽,转流从北侧副槽率先开始;侧向流主要是由科氏力对纵向流的偏转作用形成;北侧副槽平均含沙量大于南侧主槽;半日潮流驱动下,平均含沙量在急流和憩流时刻将分别增大和降低;半日潮流和余流共同驱动下,在落急时刻和涨急时刻分别会增大和降低平均含沙量。     

生物炭/铁酸锰对Zn^2+和Cu^2+的吸附性能试验

为探求吸附效果好、回收方便的吸附剂以解决重金属污染废水的处理难题,以玉米秸秆和铁酸锰为原料,通过溶胶-凝胶法以蛋清为络合剂经热解制备了一种生物炭/铁酸锰(BC/FM)复合材料,在对该复合材料扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线分析的基础上,进行了去除废水中Zn^2+、Cu^2+的吸附试验。结果表明,铁酸锰可有效地负载到生物炭上,形成官能团丰富、磁性良好的复合材料;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的吸附最佳pH值分别为5和6,并均在90 min达到吸附平衡,准二级模型能更好地描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附过程;Langmuir模型拟合曲线和Freundlich模型拟合曲线分别适用于描述BC/FM对Zn^2+、Cu^2+的等温吸附过程,且均为自发吸热反应;BC/FM对Zn^2+、Cu^2+吸附机制主要为络合反应。     

FeS矿活化H2O2降解水中对氯苯胺的实验研究

以对氯苯胺(PCA)为目标污染物,研究了常温下Fe S矿活化H2O2非均相类Fenton体系对难降解有机物的去除效果。分析了初始p H值、催化剂和H2O2投加量等重要因素对PCA降解率的影响。当PCA浓度为0.2×10-3mol/L,溶液初始p H值为3.0,H2O2投加量为3.2×10-3mol/L,Fe S矿用量为0.4 g/L,反应20 min时,PCA去除率可达100%,且反应进行到40 min后,已达到完全脱氯效果。在此基础上,通过对Cl-、SO42-、Fe3+等中间产物离子和总有机碳(TOC)变化规律的测定,探讨了有机物降解机理。研究结果表明:Fe S矿对催化H2O2氧化具有很强的催化活性,能提高H2O2的利用效率,相比于单一含铁矿物具有更好的催化性能,并且催化剂易于沉淀分离,回收利用。     

基于响应面法的Fe0/S2O2-8体系氧化垃圾渗滤液去除UV254研究

为提高Fe⁰/S₂O^2-₈体系氧化垃圾渗滤液去除有机物的效果,试验采用响应面法优化反应条件,借助响应面法的中心组合试验设计了以紫外吸光度UV₂₅₄的去除率为响应值的二次回归模型,分析零价铁(Fe⁰)投加量、初始pH值和S₂O^2-₈与12COD₀的质量比3个因素的交互作用,确定最优反应条件。结果表明在Fe⁰投加量为31.3mmol/L、初始pH值为4.4,ω(S₂O^2-₈/12COD₀)为1.14条件下,UV₂₅₄的去除率达到最大值72%。     

金属有机骨架材料Cu_3(BTC)_2的制备及其光催化性能研究

以三水硝酸铜为铜源,通过调控水热温度合成出高结晶度的金属有机骨架Cu3(BTC)2材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)手段对所制备的样品进行表征,同时以甲基橙和罗丹明B作为目标降解物研究Cu3(BTC)2材料的光催化性能。光催化降解结果显示:Cu3(BTC)2材料对罗丹明B有较好的降解效率,水热温度对Cu3(BTC)2材料的结构及光催化效率影响较大,水热温度为140℃制备的Cu3(BTC)2样品具有较高的光催化效率。这主要是由于高的结晶度可以产生更多的光生电子空穴对和提供更多的反应活性位,这将在处理环境污染物方面有着巨大的潜在的应用前景。     

Ti/SnO_2电极在苯酚废水降解中的应用

采用热分解法制备了Ti/SnO_2电极,以苯酚为目标污染物,研究苯酚废水在电极上电解的最佳条件、电解一定时间后的电压以及电极的寿命。结果表明,在电流密度为190 A/m2和pH值为2的条件下,苯酚溶液初始质量浓度为70 mg/L,电解350 min后,苯酚和COD的降解效率最高,分别为96.80%和40%,苯酚被降解为中间产物,没有被彻底矿化为CO_2和H_2O,此时的电压为8 V。在25℃,0.5 mol/L的H_2SO_4水溶液中、恒流500 A/m2条件下对电极的寿命测试,电极寿命仅仅为8 h,寿命较短。     

F/Ce掺杂Bi2WO6可见光光催化氧化甲基橙

针对新型光催化剂Bi2WO6在可见光条件下光生电子-空穴分离效率低的问题,本文采用液固相水热反应的方法制备了F/Ce掺杂改性的Bi2WO6光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等分析表明,F/Ce掺杂Bi2WO6光催化剂具有明显的层状结构,可有效降低电子-空穴的复合率,且改性后的Bi2WO6吸收波长发生红移。光催化氧化处理甲基橙降解实验结果表明:F和Ce共掺杂下Bi2WO6在可见光下具有最高的光催化活性,主要活性物质为羟基自由基(·OH),甲基橙的降解率在50 min后可以达到97%,催化活性比纯Bi2WO6提高了近2倍。本研究为研发水环境中高浓度有机废水,特别是难降解有机污染物的高效治理技术提供了基础数据。     

Fe掺杂A-TiO_2在溴甲酚绿中的可见光催化活性及动力学

以FeCl_3·6H_2O为Fe源,采用水热法制备了Fe掺杂锐钛型TiO_2(A-Ti O2)光催化剂。以溴甲酚绿为降解对象,考察溴甲酚绿的初始浓度、催化剂用量、掺Fe量等因素对自制催化剂可见光催化降解反应的动力学方程的影响。结果表明:在40 W白炽灯照射下,当溴甲酚绿初始浓度为10 mg/L(pH=7)、催化剂的用量为0.6 g/L、掺Fe量为4%(摩尔分数)、室温下反应时间为3 h时,溴甲酚绿的降解率最大为76.05%。溴甲酚绿光催化降解曲线符合一级反应动力学方程,于上述最佳条件下其表观反应速率常数k达到最大值,为0.389 7 h-1。     

Degradation of phenol by TiO2-based heterogeneousphotocatalysts in presence of sunlight

This paper reports the results of a study on the titanium dioxide Anjatox^®, which shows very interesting photocatalytic activity. Produced for commercial purposes as a white pigment, its features make it very interesting in the field of heterogeneous photocatalysis. The results obtained with this photocatalyst are compared with the behavior of the well-studied and widely used TiO₂ Degussa P-25^® under identical conditions. The degradation experiments showed that the photocatalytic efficiency of Anjatox^® is comparatively close to that of Degussa P-25^®. Both Anjatox^® and Degussa P-25^® show optimum degradation efficiency at a certain loading rate. The particle crystallite size and the BET surface area of the Anjatox^® TiO₂ are also compared with Degussa P-25^®. Moreover the XRD study showed that TiO₂ Anjatox^® was more crystalline than the TiO₂ Degussa P-25. The particle size histogram of TiO₂ Anjatox^® was found to be comparatively uniform like TiO₂ Degussa P-25^®. The use of TiO₂ Anjatox^® in heterogeneous photocatalysis is more desirable when high photocatalyst loading is required because of its low cost. The cost of Anjatox TiO₂ was INR.110.00/Kg and the cost of Degussa P-25 was INR 1000/Kg (Jan 2006).     

不同pH值条件合成纳米Bi2WO6及其可见光下活性研究

以水热法合成了Bi_2WO_6纳米花状球,并考察了不同pH值的制备条件下对Bi_2WO_6晶形、形貌、孔径分布、光学性质及催化性能的影响。表征和催化结果表明:在pH值为1的制备条件下,Bi_2WO_6样品为内部有致密空隙的花球,随着pH值的升高,Bi_2WO_6的内部孔径变得越来越疏松,当pH值达到7时变为片状;在pH为1、3、5、7条件下合成出的Bi_2WO_6的带隙能在2.14~2.26 e V范围内;光降解Rh B的性能从大到小顺序为pH=7,pH=5,pH=3,pH=1,主要是由于在pH=7制备条件下制备出的Bi_2WO_6衍射峰最强,粉体的晶型发育完整,结晶度高,对Rh B的降解率最高。