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不同碎屑矿物CO_2参与的水-岩作用效应数值模拟

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石油学报 2016年第9期37卷 1116-1128页

作者：李凤昱许天福杨磊磊封官宏杨志杰袁益龙赵宁宁田海龙吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

鄂尔多斯盆地地质历史上的2次烃源充注使得以CO2为主的气体进入砂岩储层,导致储层内发生了以水-岩反应为主的成岩作用,最终使储层发生高度致密化。鉴于储层致密化过程研究对有利储层的评价和预测极其重要,以鄂尔多斯盆地东北部下石盒子... 详细信息

鄂尔多斯盆地地质历史上的2次烃源充注使得以CO2为主的气体进入砂岩储层,导致储层内发生了以水-岩反应为主的成岩作用,最终使储层发生高度致密化。鉴于储层致密化过程研究对有利储层的评价和预测极其重要,以鄂尔多斯盆地东北部下石盒子组8段致密储层为例,在实测水化学、矿物等数据的基础上,运用岩石学测试分析及数值模拟方法,利用简化的二维地质模型,采用多相、多组分反应溶质运移程序TOUGHREACT,研究不同碎屑矿物条件下,CO2进入储层后所发生的水-岩反应及其对储层孔隙度的影响,确定了最有利于储层致密化形成的碎屑矿物条件。结果表明,长石类矿物溶解所产生的自生高岭石、伊利石及铁白云石是造成储层孔隙度和渗透率减小的主要矿物。绿泥石在CO2-水-岩作用的过程中,极易发生溶蚀,主要产物为铁白云石。碎屑组成中较高含量的含钙矿物对于储层的致密化有重要意义。含钙矿物总体积分数为0.315时,在CO2参与下发生的水-岩反应中,孔隙度最大降幅可达40.0%。

关键词：鄂尔多斯盆地含油气盆地 CO2-水-岩反应储层孔隙度致密化

表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层修复过程的数值模拟

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地球科学（中国地质大学学报） 2012年第5期37卷 1075-1081页

作者：卢文喜罗建男辛欣陈社明吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

根据含水层中水、表面活性剂和DNAPLs的运移规律和相互作用机理,建立三维多相流数值模拟模型,用以模拟表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层的修复过程.将所建立的模型应用于一个被PCE污染的非均质含水层中,并分别对污染物的污染过程以及... 详细信息

根据含水层中水、表面活性剂和DNAPLs的运移规律和相互作用机理,建立三维多相流数值模拟模型,用以模拟表面活性剂强化的DNAPLs污染含水层的修复过程.将所建立的模型应用于一个被PCE污染的非均质含水层中,并分别对污染物的污染过程以及修复过程进行模拟.研究结果表明:数值模拟模型给出了表面活性剂强化含水层修复过程中非水相流体迁移转化的数学描述,能够在短时间内、参数有限的条件下真实地刻画DNAPLs在含水层中的运移规律,并能有效地模拟表面活性剂的修复过程.此外,模拟结果显示,由于表面活性剂对PCE的增溶增流作用,有效地提高了PCE在水中的溶解性和迁移性,其修复40d的去除率达到63.5%,与抽出处理法(去除率为31.8%)相比修复效果明显增强.

关键词：表面活性剂重非水相流体数值模拟修复

基于含水层介质中铁的类Fenton技术去除地下水中硝基苯

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中南大学学报（自然科学版） 2012年第5期43卷 2004-2009页

作者：孙猛董军耿方兰周影王玮瑜董莉莉吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

为了将Fenton氧化技术氧化能力强的优势引入到硝基苯污染地下水的原位化学修复中,通过实验模拟在地下环境温度为8-10℃、pH为中性条件下,以含水层介质中铁为催化剂的类Fenton技术去除地下水中硝基苯的过程,比较不同浸提剂对含水层介质... 详细信息

为了将Fenton氧化技术氧化能力强的优势引入到硝基苯污染地下水的原位化学修复中,通过实验模拟在地下环境温度为8-10℃、pH为中性条件下,以含水层介质中铁为催化剂的类Fenton技术去除地下水中硝基苯的过程,比较不同浸提剂对含水层介质中铁的浸提效果,并对氧化硝基苯的反应中自由基生成规律和催化氧化机理进行研究。研究结果表明：浸提剂强化了介质中各形态铁的释放,浸提作用存在滞后性,浸提36 h后铁在浸提液中浓度达到峰值;浸提剂DCB对介质中Fe3＋和Fe2＋的浸提效率最高,分别为62.92%和30.17%。催化氧化反应中硝基苯与H2O2的最佳摩尔比为1：200,该条件下硝基苯去除率最大为80.2%;催化氧化反应过程中HO.的变化可分为3个阶段,即0-30 min的快速生成阶段,30-120 min的生成速率降低阶段和120-240 min的稳定阶段。

关键词：含水层介质硝基苯类Fenton H2O2 浸提

表面活性剂强化空气扰动修复中不同介质曝气流量作用及变化规律

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中国环境科学 2017年第9期37卷 3332-3338页

作者：姚猛王贺飞韩慧慧秦传玉赵勇胜吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

采用填装中砂(0.25~0.5mm)、粗砂#1(0.5~1.0mm)、粗砂#2(1.0~2.0mm)的一维砂柱,研究了气流在孔道流和鼓泡流运行方式下,原位空气扰动(AS)技术中曝气流量与空气饱和度和曝气压力的关系,以及添加表面活性剂后的关系变化,并探讨了在中砂介... 详细信息

采用填装中砂(0.25~0.5mm)、粗砂#1(0.5~1.0mm)、粗砂#2(1.0~2.0mm)的一维砂柱,研究了气流在孔道流和鼓泡流运行方式下,原位空气扰动(AS)技术中曝气流量与空气饱和度和曝气压力的关系,以及添加表面活性剂后的关系变化,并探讨了在中砂介质中表面活性剂的添加对苯污染物去除效率的影响,结果表明:在同一种粒径中,空气饱和度随着曝气流量的升高而增大,最后趋于平稳;相同的曝气流量下,AS技术在地下水中空气饱和度与介质粒径呈负相关关系,而在表面活性剂(SDBS)浓度为200mg/L的地下水中空气饱和度与介质粒径呈正相关关系;这说明AS技术在地下水的修复过程中较粗的介质往往需要较大的曝气流量,而表面活性剂的添加,则可以有效的改变这种情况.曝气压力随着气体流量的上升而线性增加,线性方程的斜率与介质粒径呈负相关关系.当介质粒径为0.5~1.0mm时,在一定表面张力范围内表面张力与空气饱和度呈反比关系,当表面张力大于49m N/m时空气饱和度趋于稳定.当介质粒径为0.25~0.5mm时,表面活性剂的添加可以有效的提高苯污染物的去除效率.

关键词：表面活性剂空气扰动饱和度曝气流量曝气压力苯

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地下水人工回灌水化学因素对生物堵塞的影响

中国环境科学 2022年第10期42卷 4658-4667页

作者：崔瑞娟杜新强冶雪艳吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

通过室内砂柱实验及扫描电镜,红外光谱,光电子能谱等技术,研究回灌水中离子强度及回灌过程中水-岩作用对细菌在饱和多孔介质中迁移及滞留的影响,揭示回灌过程中离子强度对介质生物堵塞演化规律及其作用机理的影响.结果表明,适宜的离子... 详细信息

通过室内砂柱实验及扫描电镜,红外光谱,光电子能谱等技术,研究回灌水中离子强度及回灌过程中水-岩作用对细菌在饱和多孔介质中迁移及滞留的影响,揭示回灌过程中离子强度对介质生物堵塞演化规律及其作用机理的影响.结果表明,适宜的离子强度刺激细菌的生长及胞外聚合物(EPS)的生成,导致介质渗透性下降幅度达到99%,离子强度过高或过低都会抑制微生物的生长;Na+可以中和介质与细菌表面的负电荷,通过压缩双电层及减少静电斥力,进而增强细菌在介质表面的附着能力;介质中的碳酸盐矿物水解可导致环境pH值升高,诱导介质中的微量SiO_(2),Al_(2)O_(3)等矿物溶解,促使介质孔隙度增大,延缓生物堵塞的发生时间并缓解堵塞程度;外源Na+及内源介质溶解产生的Ca^(2+),Mg^(2+),Al(Ⅲ),刺激细菌产生更多的EPS,同时化学离子与EPS的官能团以新的官能团和化学键结合,形成新的物质,对堵塞的发生和演化起促进作用;溶解产生的Mg^(2+),Ca^(2+)与细菌呼吸产生的CO_(2),在微碱性条件下反应形成新的沉淀,也对堵塞产生促进作用.

关键词：地下水人工回灌水-岩作用离子强度生物堵塞

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改性黏土除氟剂的吸附作用及其动力学研究

中南大学学报（自然科学版） 2011年第5期42卷 1482-1488页

作者：贾旭彭新晶张凤君陈涛刘中宝吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130026

针对常见黏土类除氟剂硬度低、易破碎等问题,研制出一种添加黏结剂A的改性黏土除氟剂,并对除氟剂的制备条件进行研究;考察除氟剂投加量、pH、温度及初始F-质量浓度等因素对吸附效果的影响,并进行吸附动力学的研究。研究结果表明:将10%... 详细信息

针对常见黏土类除氟剂硬度低、易破碎等问题,研制出一种添加黏结剂A的改性黏土除氟剂,并对除氟剂的制备条件进行研究;考察除氟剂投加量、pH、温度及初始F-质量浓度等因素对吸附效果的影响,并进行吸附动力学的研究。研究结果表明:将10%的黏结剂A溶液以40%的比例添加到原黏土除氟剂中,在150℃下热处理1.5 h所制得除氟剂的硬度及吸附效果最佳。在处理试验用水时,改性黏土除氟剂的吸附容量随投加量的减少而增加,当投加量为200 mL溶液中投加1 g时,改性黏土除氟剂对氟的吸附基本达到饱和;随着初始溶液F-质量浓度及温度的升高,改性黏土除氟剂吸附容量增大;除氟剂对F-的吸附容量在弱酸性条件下较大;在试验质量浓度范围内其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型;F-在改性黏土除氟剂上的吸附符合准二级反应动力学模型。

关键词：改性黏土除氟剂吸附等温线模型动力学

主因子分析方法在确定地下水石油烃生物降解过程中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第8期44卷 3552-3560页

作者：吕航刘明遥苏小四林广宇吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130026

为揭示某石油烃污染场地地下水生物降解作用机制,通过主因子分析方法对场地三期水化学监测数据进行研究,将各变量归纳为5个主因子,因子1主要由Ca2＋,Mg2＋,K＋和Cl构成,与矿物溶解反应关系密切,因子2~5与石油烃污染物（总油）、生物降... 详细信息

为揭示某石油烃污染场地地下水生物降解作用机制,通过主因子分析方法对场地三期水化学监测数据进行研究,将各变量归纳为5个主因子,因子1主要由Ca2＋,Mg2＋,K＋和Cl构成,与矿物溶解反应关系密切,因子2~5与石油烃污染物（总油）、生物降解产物（HCO3等）、电子受体（SO42等）和水化学环境指标（pH等）等相关性较强,表征了石油烃生物降解作用（以有氧呼吸、硫酸盐还原和硝酸盐还原为主）对水化学环境的影响,上述指标在空间上的变化规律也进一步验证了反应的发生。同时,代表微生物降解作用的主因子得分系数在场地污染源和污染晕上游位置为正值,其他位置均为负值,表明该位置地下水主要受微生物降解作用的控制,而矿物溶解作用则主要影响了污染晕下游和边缘位置的水化学条件。采用主因子分析方法可以更进一步分析解释监测数据,为识别微生物降解作用的发生和确定主要的氧化还原过程提供一种有效的手段。

关键词：地下水石油烃污染生物降解主因子分析

强化抽出处理液中表面活性剂和污染物的溶剂萃取分离

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第7期45卷 2523-2528页

作者：李璐璐赵勇胜王贺飞苏燕秦传玉吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

溶剂萃取是分离地下水强化抽出处理液中表面活性剂和污染物的有效方法。以Tween 80为表面活性剂,苯和硝基苯为污染物,正己烷、正癸烷和正十六烷为萃取剂,通过批次实验研究Tween 80质量浓度、污染物和萃取剂性质对分离效果的影响规律。... 详细信息

溶剂萃取是分离地下水强化抽出处理液中表面活性剂和污染物的有效方法。以Tween 80为表面活性剂,苯和硝基苯为污染物,正己烷、正癸烷和正十六烷为萃取剂,通过批次实验研究Tween 80质量浓度、污染物和萃取剂性质对分离效果的影响规律。研究结果表明:正己烷对Tween 80和苯的分离效果较好,且随着Tween 80质量浓度的升高,苯的去除率没有显著变化,但在Tween 80质量浓度超过25 mg/L后,苯去除率逐渐降低;Tween80损失率没有随其质量浓度的增大呈现规律性的变化;正己烷对苯与Tween 80的分离效果较硝基苯好,且随着笨和硝基苯浓度的升高,污染物的分离去除率增大,而Tween 80的损失率先减少后增大;萃取剂EACN(等效烷烃碳数)对苯和Tween 80的分离有较大影响,随着苯质量浓度的增大,苯去除率均有所升高,但升高的程度有所不同,升高程度由大至小为正己烷、正癸烷和正十六烷,而Tween 80损失率顺序从大至小为正十六烷、正癸烷和正己烷。

关键词：溶剂萃取表面活性剂分离损失率

基于增溶机理的Tween80强化地下水循井技术修复萘污染地下水

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第10期46卷 3969-3974页

作者：赵勇胜焦维琦孙超秦传玉白静吉林大学环境与资源学院地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130021

利用二维模拟槽实验研究Tween80增溶作用对地下水循环井技术(GCW)修复萘的强化效果。分析Tween80在地下水中的迁移特性、强化修复过程中地下水循环井对Tween80的水力控制作用、Tween80对萘的增溶效果及最终强化修复效果。研究结果表明:T... 详细信息

利用二维模拟槽实验研究Tween80增溶作用对地下水循环井技术(GCW)修复萘的强化效果。分析Tween80在地下水中的迁移特性、强化修复过程中地下水循环井对Tween80的水力控制作用、Tween80对萘的增溶效果及最终强化修复效果。研究结果表明:Tween80注入地下水后,其垂向迁移距离明显大于横向迁移距离;地下水循环井能够对Tween80进行有效的水力控制,将其控制在循环井周围;Tween80注入24 h后,模拟槽内萘的质量浓度普遍上升,平均质量浓度由1.82 mg/L上升至3.62 mg/L;启动循环井修复后,增溶至水中的萘在水流作用下不断迁移流向循环井,并通过曝气吹脱去除,最终在循环井附近形成一个高效修复区域。萘的质量浓度经历快速下降-缓慢下降的修复过程,高效修复时间集中在曝气的前2 h内,地下水中萘的平均质量浓度降至1.98 mg/L,之后进入缓慢下降阶段,萘的拖尾质量浓度为0.69 mg/L。

关键词：地下水循环井 Tween80 增溶萘