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阳离子对C-S-H凝胶孔氯离子扩散影响的分子模拟

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建筑材料学报 2024年

作者：李冬桑文龙吴洁琼金浏北京工业大学桥梁工程安全与韧性全国重点实验室

本文基于分子动力学方法，探究了四种阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)对氯离子在水化硅酸钙(C-S-H)凝胶孔中的扩散行为和结合能力的影响机理。研究发现：C-S-H对氯离子的吸附量与对阳离子的吸附能力相关，Ca2+和Mg2+可以促进氯离子的吸附... 详细信息

本文基于分子动力学方法，探究了四种阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)对氯离子在水化硅酸钙(C-S-H)凝胶孔中的扩散行为和结合能力的影响机理。研究发现：C-S-H对氯离子的吸附量与对阳离子的吸附能力相关，Ca2+和Mg2+可以促进氯离子的吸附，易使C-S-H中的表面钙脱附进入溶液，延长氯离子和孔隙水的空间相关性，使氯离子周围存在多层水合壳，降低其扩散能力；在被C-S-H层吸引的阳离子以及水分子的共同作用下，C-S-H凝胶孔中的氯离子扩散系数大小为KCl>NaCl>CaCl2>MgCl2。

关键词：分子动力学水化硅酸钙氯离子扩散阳离子吸附能力

修饰改性棉秆介微多孔炭材料对甲醛气体的吸附性能研究

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化工新型材料 2023年

作者：赵苏亚朱发龙何春林朱乐乐张琪梁鹏举塔里木大学化学化工学院新疆维吾尔自治区教育厅普通高等学校现代农业工程重点实验室新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室

炭材料修饰改性是提高炭基材料吸附挥发性气体能力的重要手段。首先使用KOH对棉秆基炭材料刻蚀改性，再以碳酸钠(Na2CO3)和亚硫酸氢钠(NaHSO3)进行修饰改性，研究未改性棉秆基炭材料(C)、KOH改性棉秆基炭材料(Ck)以及Na2CO3与NaHSO3改性... 详细信息

炭材料修饰改性是提高炭基材料吸附挥发性气体能力的重要手段。首先使用KOH对棉秆基炭材料刻蚀改性，再以碳酸钠(Na2CO3)和亚硫酸氢钠(NaHSO3)进行修饰改性，研究未改性棉秆基炭材料(C)、KOH改性棉秆基炭材料(Ck)以及Na2CO3与NaHSO3改性(Ck-s)对甲醛性能的影响，采用正交试验方法优化了棉秆介微多孔炭材料的最佳制备工艺，通过比表面积测试、扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪对制备的材料进行了表征。结果表明：C、Ck和Ck-s平均孔径分别为2.51 nm、2.15 nm和1.93 nm，三者均为介微多孔炭基材料，Ck和Ck-s对甲醛去除率分别高达84.0%和86.4%，相较于未改性C(甲醛去除率24.1%)均有极大提高；Ck-s平均孔径、比表面积和总孔容均小于Ck，但对甲醛去除率略高于Ck，说明Na2CO3和NaHSO3对低比表面积炭材料进行修饰改性具有提高其吸附甲醛的能力。Ck和Ck-s的吸附过程分别符合准一级和准二级动力学模型，为单分子层吸附，理论最大吸附量分别达3.95 mg/g和5.78 mg/g。

关键词：棉秆炭化活化介微多孔碳材料甲醛吸附能力

形貌可控的石墨烯/Cu-BTC复合物对VOCs吸附性能研究

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化工新型材料 2023年第7期51卷 225-230页

作者：唐波白彪财常州大学石油工程学院常州213016

制备还原氧化石墨烯(RGO)和Cu-BTC,并进一步通过水热反应将两者结合制备高性能吸附剂用于吸附挥发性有机物(VOCs)。通过对水热过程中反应温度和反应时间的调整,实现对复合吸附剂中RGO材料形貌的控制,进而实现对不同气体吸附能力的调控... 详细信息

制备还原氧化石墨烯(RGO)和Cu-BTC,并进一步通过水热反应将两者结合制备高性能吸附剂用于吸附挥发性有机物(VOCs)。通过对水热过程中反应温度和反应时间的调整,实现对复合吸附剂中RGO材料形貌的控制,进而实现对不同气体吸附能力的调控。结果表明:优化后的复合材料对甲醇和乙醇的吸附量分别达到13.6mmol/g和9.68mmol/g。复合材料中RGO的形貌对其在高温下的稳定性具有重要的影响,当RGO为纳米片状时,复合吸附剂的高温稳定性最好。此外,所制备的复合材料具有较大的比表面积和溶液中的高稳定性,复合RGO后其吸附溶液中的罗丹明B量比纯Cu-BTC高18.9%,表明其在污水净化领域也具有潜在的应用。

关键词：石墨烯 Cu-BTC 吸附能力甲醇乙醇

不同含水性无烟煤CO;吸附行为及其地质封存的启示

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煤田地质与勘探 2022年

作者：张金超桑树勋韩思杰张凤碧徐昂刘琦珊中国矿业大学资源与地球科学学院中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室中国矿业大学碳中和研究院贵州省六盘水市钟山区自然资源局中国石油天然气管道工程有限公司

深部煤层CO;地质封存是助力“碳达峰碳中和”战略的重要途径，煤层含水性对以CO;吸附封存为主的深部煤层CO;地质封存能力影响显著。以无烟煤为例，开展了45℃下干燥、平衡水、饱和水煤样高压CO;等温吸附实验，校正了饱和水煤样过剩吸附... 详细信息

深部煤层CO;地质封存是助力“碳达峰碳中和”战略的重要途径，煤层含水性对以CO;吸附封存为主的深部煤层CO;地质封存能力影响显著。以无烟煤为例，开展了45℃下干燥、平衡水、饱和水煤样高压CO;等温吸附实验，校正了饱和水煤样过剩吸附曲线，利用改进的DR吸附模型拟合得到三者吸附能力与吸附热，对比了不同含水条件下CO;绝对吸附曲线，阐释了饱和水增强无烟煤吸附能力的微观作用机理。结果表明：（1）干燥、平衡水、饱和水煤样CO;吸附能力分别为56.72、45.19和48.36 cm;/g，吸附热分别为29.42、26.23和27.24 kJ/mol;（2）CO;密度小于0.16 g/cm;（6.48 MPa）时，无烟煤CO;绝对吸附量大小顺序为干燥煤样、饱和水煤样和平衡水煤样，而CO;进入超临界状态后，顺序变为饱和水煤样、干燥煤样和平衡水煤样；（3）水分子优先占据高能吸附位是平衡水煤样吸附能力减弱的主要原因，而煤-水体系与CO;相互作用强于CO;与H2O竞争吸附下的煤-CO;相互作用是饱和水煤样在CO;超临界阶段吸附能力高于干燥煤样的根本原因；（4）吸附封存是煤层CO;地质封存的主要形式，深部煤储层条件下，煤层饱和水对超临界CO;增储作用更为明显，高压注水是提高深部煤层CO;地质封存潜力，改善煤储层渗透性的有效手段。

关键词：饱和水无烟煤吸附能力 CO 地质封存沁水盆地

不同宏观煤岩组分润湿性差异及对甲烷吸附解吸的影响

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煤炭科学技术 2021年第11期49卷 47-55页

作者：陈跃马卓远马东民李卫波李国富杨甫郑超滕金祥伋雨松西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054 陕西省地质科技中心陕西西安710054 煤与煤层气共采技术国家重点实验室山西晋城048000 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室陕西西安710021

煤的润湿性是煤-水界面作用体现,也是影响甲烷吸附/解吸的重要因素。为了分析不同宏观煤岩组分润湿性差异及对甲烷吸附/解吸的影响,基于大佛寺井田4号煤不同类型镜煤、暗煤样品(空气干燥基样、平衡水样及不同活性剂改性后煤样)润湿性及... 详细信息

煤的润湿性是煤-水界面作用体现,也是影响甲烷吸附/解吸的重要因素。为了分析不同宏观煤岩组分润湿性差异及对甲烷吸附/解吸的影响,基于大佛寺井田4号煤不同类型镜煤、暗煤样品(空气干燥基样、平衡水样及不同活性剂改性后煤样)润湿性及甲烷吸附/解吸实验结果,分析不同宏观煤岩组分润湿性差异及其对吸附/解吸的影响。结果表明,煤-水接触角均小于90°,具亲水性,镜煤为66.9°,暗煤为61.2°,暗煤润湿性比镜煤好。不同活性剂溶液对煤样处理后润湿性由差到好依次为G502样(疏水性)、6501样、LAS样、JFC样,G502促使煤润湿反转,镜煤和暗煤接触角分别增大至98.8°、90.3°,其他3种活性剂均可改善煤的润湿性,接触角最低降至32.5°。相较于暗煤,镜煤的微孔隙相对发育,占比高达80%,孔隙连通性差,润湿性差,吸附甲烷能力较强,但甲烷解吸效率低于暗煤。煤的润湿性与吸附甲烷的能力负相关,不同样品饱和吸附量为5.63~26.98 cm^(3)/g,G502样、空气干燥样、平衡水样、6501样、JFC样、LAS样吸附能力依次变弱。解吸能力则与润湿性呈正相关,解吸能力由低到高依次为G502样、6501样、JFC样、LAS样。煤的润湿性越好,煤-水界面分子作用越强,煤基质表面易被大量水分子占据,水、甲烷分子竞争吸附,煤吸附甲烷能力变弱,但同时也促进了甲烷解吸。

关键词：煤岩组分润湿性活性剂吸附能力解吸效率

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活性炭对VOCs的吸附研究进展

材料导报 2021年第17期35卷 17111-17124页

作者：杨晓娜任晓玲严孝清吴志强杨贵东西安交通大学化学工程与技术学院西安710049

挥发性有机化合物(VOCs)是大气主要污染物之一,包括烃类化合物和芳香族化合物,如乙二醇和苯等。VOCs不仅导致温室效应,破坏臭氧层,而且当其浓度偏高时,会引起人体不适,严重时危及生命,因此如何有效地处理VOCs成为学术界和工业界的研究... 详细信息

挥发性有机化合物(VOCs)是大气主要污染物之一,包括烃类化合物和芳香族化合物,如乙二醇和苯等。VOCs不仅导致温室效应,破坏臭氧层,而且当其浓度偏高时,会引起人体不适,严重时危及生命,因此如何有效地处理VOCs成为学术界和工业界的研究热点。目前,处理VOCs的技术众多,包括催化氧化等破坏性回收技术和吸附等可恢复性技术。相比于在回收过程中不可避免会产生有毒副产物的破坏性回收技术,吸附技术具有VOCs回收效率高、操作简单、能量消耗低等优点,因而被广泛应用。吸附技术的核心是吸附剂。活性炭因具有较高的比表面积、良好的孔道结构以及易于表面官能团改性等优点,被认为是一种具有潜力的VOCs吸附材料。但目前未经改性的活性炭通常比表面积小、表面官能团含量少、对VOCs的吸附能力和选择性较差且疏水能力差,极大地影响了其在潮湿环境中的应用。鉴于此,本文在介绍活性炭对VOCs吸附和脱附原理的基础上,从活性炭的物理结构和表面化学性质两个角度出发,重点介绍不同改性方法(物理改性、化学改性等)改性后的活性炭对VOCs吸附能力和选择性的影响,并对吸附饱和后活性炭的再生方法进行总结。本文旨在系统总结活性炭对VOCs的吸附、解吸和再生机理,以及活性炭改性技术的最新进展,为制备比表面积大、表面官能团丰富的工业化活性炭提供参考。

关键词：挥发性有机化合物(VOCs) 吸附活性炭改性方法吸附能力再生方法

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交联阳离子淀粉制备及金属离子吸附研究

应用化工 2022年第7期51卷 2000-2003页

作者：刘伟刘军海何敏陕西理工大学化学与环境科学学院陕西汉中723000 陕西理工大学陕西省催化基础与应用重点实验室陕西汉中723000

以玉米淀粉为原料,制备交联淀粉和交联阳离子淀粉,对重金属离子进行吸附。结果表明,交联淀粉制备的最优条件为:NaOH用量0.3 g,六偏磷酸钠用量0.16 g,反应温度55℃,反应时间150 min。在此条件下,沉降积达到最小值为0.75 mL,交联淀粉的交... 详细信息

以玉米淀粉为原料,制备交联淀粉和交联阳离子淀粉,对重金属离子进行吸附。结果表明,交联淀粉制备的最优条件为:NaOH用量0.3 g,六偏磷酸钠用量0.16 g,反应温度55℃,反应时间150 min。在此条件下,沉降积达到最小值为0.75 mL,交联淀粉的交联度最佳。交联阳离子淀粉对Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)、Hg^(2+)均有很好的吸附能力,对Cu^(2+)吸附率达93.0%,Zn^(2+)吸附率达72.5%,Cd^(2+)吸附率达80.1%,Hg^(2+)吸附率达92.5%。

关键词：淀粉交联淀粉交联阳离子淀粉重金属吸附能力

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考虑泥沙影响的污染物输运年龄数值模拟

水科学进展 2019年第3期30卷 411-422页

作者：张琴杨洁张晓上海勘测设计研究院有限公司上海200335 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098

自然水体中污染物的迁移、转化规律与经泥沙吸附后的沉降、再悬浮等泥沙过程密切相关,其机制尚不明确。采用污染物输运年龄对泥沙影响进行了量化分析,并应用于南黄海辐射沙脊群西洋海域。基于水体中泥沙-污染物模型,推导了考虑泥沙影响... 详细信息

自然水体中污染物的迁移、转化规律与经泥沙吸附后的沉降、再悬浮等泥沙过程密切相关,其机制尚不明确。采用污染物输运年龄对泥沙影响进行了量化分析,并应用于南黄海辐射沙脊群西洋海域。基于水体中泥沙-污染物模型,推导了考虑泥沙影响的污染物输运年龄的计算方程,通过数值模拟分析了污染物分配系数KD对污染物输运年龄空间分布的影响。研究成果表明:计入泥沙影响后,污染物浓度显著减小,污染物输运年龄随之增大,表明泥沙对污染物扩散起阻碍作用;污染物分配系数KD表征泥沙吸附能力,污染物输运年龄与其呈一定的正相关性,当该系数达到一定值(KD=10^3L/g)时,泥沙吸附能力趋于饱和,污染物输运年龄不再发生显著改变。

关键词：泥沙影响污染物输运年龄分配系数吸附能力

CTAB改性地质聚合物对地下污染源的阻截作用

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硅酸盐通报 2023年第5期42卷 1831-1840页

作者：刘佳宁洪梅魏涛陈日宋博宇吉林大学新能源与环境学院长春130021 吉林大学石油化工污染场地控制与修复技术国家地方联合工程实验室长春130021 北京建工环境修复股份有限公司北京100020 生态环境部对外合作与交流中心北京100035

针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题,本文提出了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂的地质聚合物阻截墙材料设计方法,并研究了改性剂掺加量对地质聚合物渗透系数、兼容性能、吸附能力及抗压强度的影响。结... 详细信息

针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题,本文提出了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂的地质聚合物阻截墙材料设计方法,并研究了改性剂掺加量对地质聚合物渗透系数、兼容性能、吸附能力及抗压强度的影响。结果表明:改性地质聚合物在保持良好渗透系数、兼容性能及抗压强度的前提下,对苯酚-六价铬复合地下水污染源表现出较高的吸附能力,可作为一种经济有效的阻截墙材料;当水玻璃掺量为8%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、水灰比为0.30、CTAB掺加量为2.0%(质量分数)时,样品渗透系数为4.61×10^(-8)cm/s,抗压强度为6.25 MPa,对苯酚和Cr(VI)的去除率可分别达57.51%和28.18%。此外,随CTAB掺加量增大,改性地质聚合物渗透系数、吸附能力呈上升趋势,抗压强度则呈下降趋势,试块表观均未出现劣化现象。

关键词：地质聚合物十六烷基三甲基溴化铵阻截墙凝结时间渗透系数吸附能力