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粉煤灰复掺碳纳米管改性黏土力学性能研究

公路 2022年第3期67卷 282-288页

作者：李新宇刘桂凤陈正发常州大学环境与安全工程学院常州市213164

利用TSZ全自动三轴仪分别对碳纳米管掺量为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的粉煤灰复掺碳纳米管改性饱和黏土进行了围压为100 kPa、200 kPa、300 kPa和400 kPa的不排水不固结三轴剪切试验,研究改性饱和黏土的力学性能。试验结果表明:随着碳... 详细信息

利用TSZ全自动三轴仪分别对碳纳米管掺量为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的粉煤灰复掺碳纳米管改性饱和黏土进行了围压为100 kPa、200 kPa、300 kPa和400 kPa的不排水不固结三轴剪切试验,研究改性饱和黏土的力学性能。试验结果表明:随着碳纳米管的掺入,改性饱和黏土的抗剪强度先增大后缓慢减小,峰值达到561.3 kPa,总体上试验土体的抗剪强度得到提升;内摩擦角先由11.41°减小至9.05°后迅速增大;黏聚力先增大后略微减小,峰值超过170 kPa,总体上试验土体的黏聚力得到了提升。综上可知粉煤灰复掺碳纳米管后能很好地提升饱和黏土的力学性能。

关键词：改性黏土碳纳米管三轴剪切试验抗剪强度

磁性陶粒和改性黏土的制备及其在重金属污染地下水修复中的应用研究

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磁性陶粒和改性黏土的制备及其在重金属污染地下水修复中的应用研...

作者：李文广青岛科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着原位修复技术发展迅速,可渗透反应屏障（PRB）成为应用最广泛的原位修复技术之一。决定PRB有效性的关键在于污染物发生反应的填充材料。因此,有必要开发新型的经济高效的材料来修复重金属污染地下水。本研究以印染污泥（PAD... 详细信息

近年来,随着原位修复技术发展迅速,可渗透反应屏障（PRB）成为应用最广泛的原位修复技术之一。决定PRB有效性的关键在于污染物发生反应的填充材料。因此,有必要开发新型的经济高效的材料来修复重金属污染地下水。本研究以印染污泥（PADS）作为添加剂,以共沉淀法制备的磁性黏土作原料,成功制得磁性陶粒。并且制备了FeS和纳米零价铁（NZVI）改性黏土材料。通过静态批次试验,在材料制备条件、投加量、p H和接触时间诸多因素下,对磁性陶粒和改性黏土去除Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）进行系统的研究。并对材料进行BET、SEM、EDS、XRD和VSM等一系列表征,研究材料的物理性能。通过对数据进行动力学和等温线拟合,研究了去除机理。通过PRB模拟试验进一步研究A600-3-20和FeS-B混合滤料对模拟地下水中铜离子(Cu（Ⅱ）)和六价铬(Cr（Ⅵ）)的去除效果。磁性陶粒的制备及对Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的去除试验表明,磁性陶粒的最佳制备条件:600℃,磁性凹凸棒土:磁性膨润土=3:1,PADS=40%,含铁量为20%。表征分析表明,FeO颗粒成功加载到陶粒表面。A600-3-20的磁饱和强度为26.83 emu/g,有利于磁选法进行分离。在投加量=15 g/L、p H=6、接触时间为120 min的条件下,A600-3-20对40 mg/L的Cu（II）的去除率可达90%-98%。吸附动力学和等温线符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,最大吸附量为2.27 mg/g。吸附机理主要以化学吸附为主,包括离子交换和表面络合作用。A600-3-20对Cu（II）具有较好的去除效果,对40 mg/L的Cr（Ⅵ）的去除率仅为36.7%。FeS-黏土和NZVI-黏土的制备及其修复Cr（Ⅵ）的试验表明,在制备条件黏土:FeS=2:1和黏土:Fe=1:1下,以液相沉淀/还原法制备的改性黏土材料对Cr（VI）的去除效果最好。表征结果:FeS和NZVI成功的负载到凹凸棒土（ATP）和膨润土（NB）表面,仍可磁性分离。在改性黏土投加量=4 mg/L、p H=6、接触时间120 min的条件下,改性黏土对50 mg/L的Cr（VI）的去除率到达了94%-99%。对Cr（VI）的去除符合伪二级动力学和Freundlich等温线模型,可能的机理为化学吸附和还原作用。PRB模拟试验表明,A600-3-20和FeS-B混合滤料的渗透系数为3.93×10cm/s,对70 mg/L的Cr（Ⅵ）的穿透点84 h左右,在PRB运行312 h后,对Cr（Ⅵ）累计去除量932.5 mg,去除率达到了59%。相同条件下,PRB模拟柱对25 mg/L的Cu（Ⅱ）的去除率为100%。进水流量对Cr（Ⅵ）的去除影响较大,流量越大累计去除量越小。混合滤料对Cr（Ⅵ）的去除机理为化学吸附和还原作用,对Cu（Ⅱ）的去除机理为化学吸附。虽然对Cr（Ⅵ）的去除效果较差,但该磁性陶粒无重金属浸出风险,具有良好的可重复利用性,是一种环保型、低成本的去除水中Cu（II）的吸附剂。改性黏土材料FeS-B对Cr（Ⅵ）的去除效果好,但易氧化。A600-3-20和FeS-B的混合滤料使用过程中Fe的浸出率较低,符合相关标准。

关键词：磁性陶粒改性黏土重金属可渗透反应屏障机理

改性黏土法消除球形棕囊藻赤潮的现场实验与效果评估

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海洋与湖沼 2017年第4期48卷 753-759页

作者：曹西华俞志明邱丽霞中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室(中国科学院海洋研究所) 青岛266071 海洋国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室青岛266071 中国科学院大学北京100049

球形棕囊藻是一种具有复杂异型生活史的有毒有害赤潮生物,近年来在我国近海频繁暴发成灾,形成的巨大囊体为国内外罕见。迄今还未见到有效消除囊体型球形棕囊藻赤潮的方法报道。本文通过海上围隔实验和现场赤潮消除工程跟踪监测,考察了... 详细信息

球形棕囊藻是一种具有复杂异型生活史的有毒有害赤潮生物,近年来在我国近海频繁暴发成灾,形成的巨大囊体为国内外罕见。迄今还未见到有效消除囊体型球形棕囊藻赤潮的方法报道。本文通过海上围隔实验和现场赤潮消除工程跟踪监测,考察了喷洒改性黏土消除囊体型球形棕囊藻赤潮的可行性与效率,并分析了改性黏土法治理赤潮时对水体及沉积环境的可能影响。围隔实验结果表明,喷洒改性黏土可以有效消除水体中过量的微藻细胞,其中以少量多次喷洒方法的效果最好,生物量(chl a)去除率>90%。在对2016年2月广西防城港附近海域球形棕囊藻赤潮消除时的跟踪监测结果表明,改性黏土法适用于工程化消除赤潮作业,能够快速消除水体中的大量球形棕囊藻囊体,随改性黏土絮凝体沉入海底的赤潮藻可以快速分解而失去活性。喷洒改性黏土对于赤潮水体的主要理化指标影响不显著,所监测的水体COD、pH和不同形态氮、磷、硅等生源要素浓度都在原有水质水平范围内波动。

关键词：球形棕囊藻赤潮改性黏土治理环境影响色素

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改性黏土除藻的絮凝形态学特征初步研究

海洋学报 2017年第6期39卷 33-42页

作者：曹西华宋秀贤俞志明中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266071

在理论上改性黏土絮凝体的形态变化对其除藻过程有指示作用,可作为改性黏土用量和用法调控的依据,本文探讨了现有絮凝颗粒形态学观测与分析方法在改性黏土除藻效率评价上的适用性。借助激光颗粒表征技术和电子显微成像技术,本文观测了... 详细信息

在理论上改性黏土絮凝体的形态变化对其除藻过程有指示作用,可作为改性黏土用量和用法调控的依据,本文探讨了现有絮凝颗粒形态学观测与分析方法在改性黏土除藻效率评价上的适用性。借助激光颗粒表征技术和电子显微成像技术,本文观测了改性黏土除藻时的颗粒表面电性、粒径分布、絮凝体结构等絮凝形态学特征,分析了其与除藻效率的相关性。结果表明,现有观测方法可以表征改性导致的黏土颗粒Zeta电位反转、改性前后黏土在不同介质中的颗粒粒级分布差异、以及改性黏土与微藻形成絮凝体的多种显微结构;但由于较大粒径絮体对现有方法观测结果的影响更大,各种黏土的粒径特征与其除藻效率之间没有显著的相关性。现有观测方法获得的改性黏土颗粒形态特征仍不能反映其消除藻细胞的精细过程,特别是由于缺乏有效的絮凝体形态分析方法而导致现有形态参数还不能指示除藻效率的变化,亟需发展适用于改性黏土法除藻过程的颗粒形态分析新方法。

关键词：赤潮治理改性黏土絮凝形态学絮凝体观测方法

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海藻酸钠对改性黏土絮凝特征的影响

中国环境科学 2013年第2期33卷 263-269页

作者：林勇新曹西华宋秀贤俞志明中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100039

以海藻酸钠为藻源有机质的模式化合物,考察了赤潮水体中藻源有机化合物对改性黏土絮凝速率及絮凝体特征的影响;并利用图像分析法,测定了絮凝体的分形维数Df,借助分形维数对改性黏土的絮凝形态学特征进行了半定量化分析.结果表明:当海藻... 详细信息

以海藻酸钠为藻源有机质的模式化合物,考察了赤潮水体中藻源有机化合物对改性黏土絮凝速率及絮凝体特征的影响;并利用图像分析法,测定了絮凝体的分形维数Df,借助分形维数对改性黏土的絮凝形态学特征进行了半定量化分析.结果表明:当海藻酸钠浓度在10～100mg/L范围内时,可以提高改性黏土絮凝的速率,絮凝体的分形维数Df、絮凝体强度呈现出先增大后减小的规律;其中,最佳浓度为50mg/L,其最大絮凝速率达到44.13、Df为1.6823.低浓度(改性黏土颗粒间的絮凝.高浓度的(>100mg/L)海藻酸钠能促进改性黏土的絮凝效率,但促进作用呈现减小的趋势,表现为最大絮凝效率减小,Df降低、絮凝体的空隙率增大.

关键词：海藻酸钠改性黏土絮凝速率分形维数絮凝体形成

改性黏土与絮凝剂制备物对齿状纹石藻的消除作用

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黑龙江科学 2023年第12期14卷 70-72页

作者：安鑫龙李雪梅柴澍郑梓瑶河北农业大学海洋学院海洋生态灾害与海洋生态保护修复实验室河北秦皇岛066003

齿状纹石藻是河北省沿海分布的一种钙化海洋赤潮微藻。为寻找消除齿状纹石藻的有效应用材料,以该藻为研究对象,分析了高岭土、改性黏土及絮凝剂制备物等对其的消除作用。实验结果表明,高岭土对齿状纹石藻细胞基本没有消除作用,但对藻细... 详细信息

齿状纹石藻是河北省沿海分布的一种钙化海洋赤潮微藻。为寻找消除齿状纹石藻的有效应用材料,以该藻为研究对象,分析了高岭土、改性黏土及絮凝剂制备物等对其的消除作用。实验结果表明,高岭土对齿状纹石藻细胞基本没有消除作用,但对藻细胞具有明显的托举作用,改性黏土及絮凝剂制备物对齿状纹石藻消除作用明显,高岭土对絮凝剂制备物除藻可产生明显的助凝效果。研究结果为进一步探索改性黏土及絮凝剂应急处置海洋有害藻华奠定了基础。

关键词：高岭土改性黏土絮凝剂制备物齿状纹石藻除藻效率

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双价短链季铵盐改性黏土研究进展

中国石油大学学报（自然科学版） 2009年第6期33卷 121-127,135页

作者：高芒来孙丽敏李晓燕中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249

烷基铵盐改性黏土的研究近年来引起了国内外学者的广泛关注,双价季铵盐的开发和利用为改性黏土的制备与性能研究开辟了新途径。综述了双价短链季铵盐及其复配体系改性黏土的吸附、膨胀性、稳定性、润湿性和催化性能,指出其基础研究的发... 详细信息

烷基铵盐改性黏土的研究近年来引起了国内外学者的广泛关注,双价季铵盐的开发和利用为改性黏土的制备与性能研究开辟了新途径。综述了双价短链季铵盐及其复配体系改性黏土的吸附、膨胀性、稳定性、润湿性和催化性能,指出其基础研究的发展方向为有机改性黏土微观结构变化、水化膨胀过程中结合水类型的确定和界限的划分、结合水与有机改性黏土的水合机制等。

关键词：双价短链季铵盐改性黏土吸附性能进展

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十六烷基三甲基氯化铵改性黏土固沙保水性能

农业工程学报 2020年第13期36卷 109-115页

作者：渠永平张增志中北大学材料科学与工程学院太原030051 中国矿业大学(北京)生态功能材料研究所北京100083

为解决沙漠公路施工和养护中固沙难的问题,利用十六烷基三甲基氯化铵(Cetyltrimethyl Ammonium Chloride,CTAC)制备了一种改性黏土材料。研究了材料的力学性能、抗老化性能和保水性能,并利用X射线衍射仪、红外光谱分析仪和扫描电子显微... 详细信息

为解决沙漠公路施工和养护中固沙难的问题,利用十六烷基三甲基氯化铵(Cetyltrimethyl Ammonium Chloride,CTAC)制备了一种改性黏土材料。研究了材料的力学性能、抗老化性能和保水性能,并利用X射线衍射仪、红外光谱分析仪和扫描电子显微镜对其固沙保水机理进行分析。结果表明:当CTAC与黏土的质量比为5:4时,固沙材料力学性能和耐老化性能较好,其透气保水性能较为均衡,草籽发芽率达到最高,为47%。微观分析表明:CTAC通过插层作用将松散的黏土颗粒连接,黏土间隙变为憎水性,水分运移阻力增大,因此改性黏土固沙保水性能较好。研究结果可为固沙材料的改进应用提供参考。

关键词：固沙水分荒漠化保水十六烷基三甲基氯化铵改性黏土

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改性黏土去除水华束丝藻的研究

安全与环境学报 2016年第5期16卷 242-247页

作者：王闪姚丹义陈微张睿仰凡宋碧玉许继军武汉大学资源与环境科学学院武汉430079 长江科学院水资源综合利用研究所武汉430010

以采集自云南滇池的水华束丝藻（Aphanizomenon flos-aquae）为研究对象,分别用壳聚糖和聚合氯化铝对云南省常见的硅藻土进行改性,在实验室条件下研究两种改性黏土对水华束丝藻的去除效果。通过去除率的比较,得出两种改性黏土去除水华... 详细信息

以采集自云南滇池的水华束丝藻（Aphanizomenon flos-aquae）为研究对象,分别用壳聚糖和聚合氯化铝对云南省常见的硅藻土进行改性,在实验室条件下研究两种改性黏土对水华束丝藻的去除效果。通过去除率的比较,得出两种改性黏土去除水华束丝藻的线性拟合方程。每毫升藻液壳聚糖改性硅藻土投加量（m L）与藻细胞光密度OD_（680）、叶绿素a质量浓度（mg/L）的关系分别为y=0.0377x-0.0014和y=0.009x＋0.0002;每毫升藻液聚合氯化铝改性硅藻土投加量（m L）与藻细胞光密度OD_（680）、叶绿素a质量浓度（mg/L）的关系分别为y=0.0135x＋0.002和y=0.0039x＋0.002。壳聚糖改性硅藻土和聚合氯化铝改性硅藻土去除水华束丝藻的最适pH值范围分别为5～8、5～9,总氮（TN）去除率分别为39.77%、45.44%,总磷（TP）去除率分别为64.92%、78.01%。聚合氯化铝改性硅藻土去除水华束丝藻的最适pH值范围较宽,且其除藻过程中对TN、TP的去除率均较高。用透明溞（Daphnia magna）对其进行生态安全性试验,得出壳聚糖改性硅藻土和聚合氯化铝改性硅藻土除藻至48 h死亡率分别为30.77%、0。

关键词：环境工程学蓝藻水华束丝藻壳聚糖聚合氯化铝改性黏土水华