强酸对柳州红黏土物理力学特性的影响

为了确定酸污染对红黏土物理力学性质的影响,使用盐酸溶液对柳州地区红黏土进行浸泡,分析浸泡后红黏土的物理力学指标的变化,试验结果表明:随着浸泡的时间及浓度的增加,土中黏粒百分含量和液塑限增大,而比表面积和游离氧化铁含量降低;由于浸泡后柳州土的孔隙比有较大增加,压缩系数和渗透系数增大。对试验结果分析后认为,土性的变化源于强酸环境中游离氧化铁等物质发生溶解引起土体团粒崩解,黏粒的双电层及微观组构类型均发生了显著改变,各种物理力学指标是微观变化的宏观响应。     

碳化对水泥固化铅污染土物理力学特性的影响及其微观机理

水泥固化重金属污染土在服役过程中会受到周围环境的长期物理化学侵蚀,其中二氧化碳碳化作用是影响水泥材料耐久性的一个重要因素.为确保重金属污染场地二次开发利用的安全性,通过室内加速碳化试验研究了碳化作用对水泥固化铅污染土性能的影响规律.人工配制铅污染土,采用水泥固化后进行加速碳化试验,测试碳化后试样的碳化深度、含水率、密度、强度和孔隙溶液pH值等指标,分析碳化作用对固化土各物理力学特性的影响规律,并对比分析碳化与否时固化土的矿物成分和微观结构特征.试验结果表明,固化土的碳化深度与碳化时间平方根呈近似线性关系;碳化反应消耗一定量的水分,生成碳酸钙填充于孔隙,导致碳化后试样的含水率和孔隙率降低,干密度增加;碳化作用还导致孔隙溶液pH值从11～12降低到8～9;碳化后固化土的无侧限抗压强度和变形模量均得到增长,强度增加约6%～40%,试样无侧限抗压强度与基质干密度近似线性相关,变形模量与无侧限抗压强度也呈近似线性关系,变形模量约为无侧限抗压强度的75～100倍.TGA、XRD和SEM试验从矿物成分变化和微观结构特征方面证实了碳化作用后水泥水化产物水化硅酸钙、钙矾石和氢氧化钙等向碳酸钙转化的现象,这也是固化土孔隙率降低和强度增加的主要原因.     

酸性污染土物理力学性质的室内试验研究

基于上海地区浅层软粘性土较易被污染,且通常工业污染中以硫酸污染最为严重这一原因,选用该地区浅层典型的淤泥质粉质粘土,通过室内浸泡方法制备酸性污染土,系统研究了不同浓度硫酸溶液、不同侵蚀时间对土体物理力学性质的影响,研究表明:随酸侵蚀时间的推移,土的含水量、孔隙比、液塑限都是随硫酸浓度的增加而增加;土的圆锥入土深度随着浸泡时间的延长、酸液浓度的增加而加大,微型十字板强度减小,直剪固快试验结果规律不明显;压缩系数随浸泡时间的延长呈增大的趋势,压缩模量呈减小的趋势,而压缩系数和压缩模量随酸液浓度的变化规律不明显.同时对污染土几种强度试验方法的有效性进行对比分析,表明直剪固快试验有效性差;微型十字板试验和圆锥入土深度试验结果相吻合,有效性好,建议采用微型十字板和圆锥入土深度试验进行污染土室内强度试验.     

盐酸溶液对粉土抗剪和压缩指标影响的试验

土体受到酸性溶液污染,会引起成分、微观结构、力学指标的变化.本文通过质量分数为0(清水),1%,4%,8%,12%盐酸的浸泡试验,模拟粉土受酸溶液污染.由室内固结快剪和快速固结试验,得到受侵蚀粉土抗剪及压缩指标的变化规律.结果表明:黏聚力增加,内摩擦角减小,压缩模量减小,压缩系数、压缩指数变大.通过矿物分析、电镜扫描,从土的组成成分、微观结构两方面对变化进行解释.土体抗剪和抗压缩能力的改变,势必引起承载力和边坡稳定等相关指标的变化.因此在勘察设计和某些事故的成因分析时,对有酸污染隐患的粉土地区应考虑上述变化的情况.     

柴油污染改良土的击实特性及微观机理

为研究柴油污染对水泥改良后花岗岩残积土压实特性的影响,通过室内击实试验,以柴油和水为介质,得到了单一水介质和油水混合介质时土样的击实曲线.发现污染土样的最优含水率呈下降趋势,而最大干密度却呈一定幅度的上升趋势.同时通过液限和塑限联合测定法得到土样的稠度界限,发现其塑限变化趋势与最优含水率相似,即土样的液限、塑限以及塑性指数都是先增大再减小,并且在含油率为6%时达到峰值.最后通过SEM扫描电子显微镜进行观察,分析并得到柴油污染改良土击实特性微观结构.微观视角下,水泥和柴油会发生物理胶结作用,填充了土颗粒之间的孔隙,导致单位体积下土样的孔隙率减小,从而密度增大.     

NH3·H2O污染桂林红黏土的微观结构演化

为了探究碱污染红黏土微观结构演化规律,利用桂林地区氨水(NH_3·H_2O)污染红黏土的扫描电镜图像来研究在不同浓度(0、4.5%、9.0%、13.5%、18.0%)、不同时间效应(0、1、7、14 d)下,污染红黏土的微观结构图像的变化特征,利用MATLAB软件处理图像,统计分析NH_3·H_2O污染红黏土微观结构参数(孔隙率、孔隙个数、孔隙平均面积和孔隙分形维数)的变化。试验研究结果表明:同一组试件,随着氨水浓度的递增,土颗粒表面变化过程由表面细腻平整光滑、土颗粒间孔隙少、团粒体结构较致密、多为片状或叠片状→表面依次变得粗糙不规则、孔隙增大、有少量的粒状体出现→逐渐递变为团粒体结构疏松、孔隙扩散、出现粒状架空结构。究其原因可知,氨水溶液的浸入在红黏土矿物的微孔隙、表面和层间产生聚集、沉淀、腐蚀等系列物理化学作用,使土颗粒间原本起到胶结固化作用的物质被消耗,原生的土体结构发生破坏,土颗粒间的孔隙增大结构松散,压缩空间增大,稳定性下降。     

碱污染黏土变形特性及微观结构演化规律的试验研究

以黏土在碱液环境下力学性质的改变为工程背景,研究不同浓度 NaOH 溶液作用下压实黏土的力学特性变化。采用压汞试验、扫描电镜试验对黏土微观结构进行观测,得到如下结论：NaOH 溶液的引入将引起黏土的抗剪强度降低,引入碱液的浓度越大,剪切强度指标下降得越多,碱液质量分数从0提高到到24％时,黏土黏聚力仅为原状土的49．7％,最大抗压强度仅为原状土的25％左右;NaOH 溶液的引入将对黏土颗粒进行严重的腐蚀,溶蚀其中的胶结物质,造成黏土内部总孔隙度的增加,整体呈松散结构,团聚体结构越加疏松,团体间孔隙更加分散,黏土表面的孔隙极度发育,结构松散度极高。在孔隙观测试验中,观察到碱液的腐蚀作用使得黏土体内部的小孔向大孔转化现象。     

不同碱液调节pH水热制备钨酸铋及其光催化性能研究

以硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和钨酸钠(Na2WO4·2H2O)为原料,分别以NaOH和NH3·H2O为pH调节剂,采用水热法制备Bi2WO6催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和比表面积(BET)对催化剂进行表征,分析了使用不同碱液调节pH对催化剂晶型、形貌、吸光性和比表面积的影响。结果表明,使用NaOH调节pH制备的Bi2WO6结晶度更好,片状结构规则,紫外-可见光吸收边发生红移,能隙带较小,为2. 88 eV;使用NH3·H2O调节pH制备的Bi2WO6比表面积大于NaOH调节pH制备的Bi2WO634%。在λ>400 nm的可见光区降解罗丹明B模拟废水的结果表明,NaOH调节pH制备的Bi2WO6光催化效率更高,NH3·H2O调节pH制备的Bi2WO6光催化效率相对较低。     

碱污染下红黏土强度指标变化的微观角度分析

为了研究碱性环境条件下桂林红黏土强度指标变化机制,对不同质量分数NaOH溶液污染下的红黏土开展直剪试验、物化分析试验、颗粒分析试验以及比表面积试验,进而探究地基土体宏观力学指标与微观结构之间的关系。研究结果表明:随着NaOH质量分数的增加,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小。随着孔隙溶液中Na~+质量分数的增加,微小土颗粒向黏粒转化,使黏粒质量分数增加,黏聚力增加。Na~+的加入引起土体内部孔塌陷,造成比表面积减小,黏聚力提高。本文从微观层面-矿物成分、土粒尺度和比表面积角度,分析了碱污染下红黏土强度指标变化的机理,发现碱污染状态下红黏土矿物成分被腐蚀引起颗粒内部孔塌陷,部分更微小的胶粒颗粒转化为稍大的黏粒颗粒,从而造成单位质量内土的比表面积减小。     

CO2/H3PO4活化与NH4Br改性稻壳焦的脱汞性能实验研究

以生物质稻壳为原料,采用CO2,H3PO4活化方法,并经NH4Br溶液改性,分别制备了稻壳热解焦、活化焦和改性焦,并将其作为脱汞吸附剂.采用N2吸附/脱附、SEM-EDS、FTIR等方法研究吸附剂的微观物理化学特性,结果表明:CO2活化使稻壳焦的孔隙结构显著改善,增强了吸附剂对汞的物理吸附能力;H3PO4活化使稻壳焦表面生成大量酸性含氧官能团,有利于汞的化学吸附;NH4Br改性使Br元素有效负载到稻壳焦表面,促进了单质汞向氧化态汞的转化.固定床汞吸附实验结果表明:改性后的稻壳热解焦与活化焦的脱汞效率分别提高了60%与90%,实验120min后,CO2,H3PO4活化改性焦的汞吸附效率仍分别保持在90%与80%以上.生物质稻壳经CO2/H3PO4活化和NH4Br溶液改性后可作为燃煤电厂烟气喷射脱汞的廉价高效吸附剂.     

桂林地区酸污染红黏土力学效应弱化试验

选取具有代表性的桂林市雁山区红黏土作为试验土样,以盐酸为酸污染物,配置3种不同质量分数的酸溶液,将盐酸溶液的质量分数和红黏土在酸溶液中的浸泡时间作为影响因素,对酸污染红黏土的力学性质进行了研究,以揭示酸污染红黏土力学效应弱化机理。研究结果表明:酸污染红黏土的压缩性增强,抗剪强度降低,黏聚力减小,且随着盐酸质量分数的增加和浸泡时间的延长,这种弱化更加明显。污染红黏土中Fe2O3和Al2O3的减少、Si O2的增加、Ca CO3和MgCO3的溶解及离子交换,是导致污染红黏土力学性质弱化的根本原因。     

水泥固化铅污染土的碳化机理及碳化度评价

为了探究水泥固化处理重金属污染场地在碳化作用下的微观结构演变规律及碳化度表征指标,选取典型加速碳化7d后的铅污染土试样进行分析.采用X射线衍射、电镜扫描和热重分析等测试方法,分析了碳化作用对矿物成分、铅的赋存形态、孔隙分布特征及孔隙溶液pH值的影响规律.结果表明:固化重金属污染土中Pb主要以硅酸盐、氢氧化物等化学沉淀的形式被固定;碳化作用下水泥水化产物氢氧化钙和水化硅酸钙逐渐转化为摩尔体积更大的CaCO3和含硅凝胶,导致固化土总孔隙体积减小;固化污染土碳化度随试样深度的增大而减小,碳化部分的碳化度介于24％～28％之间,未碳化部分的碳化度介于0～3％之间;碳化度与孔隙溶液pH值成良好的线性关系.测量孔隙溶液pH值可间接评价水泥固化铅污染黏性土的碳化度.     

氯化钠、氯化镁侵蚀环境对水泥土力学性质影响试验研究

为了研究水泥土在氯化钠、氯化镁溶液侵蚀下的力学效应和侵蚀机理,设计进行了室内氯化钠和氯化镁两种溶液浸泡侵蚀试验。两种浸泡溶液浓度分别有0,1.5 g/L,3 g/L,6 g/L,浸泡时间为7 d,14 d及28 d,浸泡过程中对浸泡溶液的浓度进行定期取样、检测其离子浓度。对浸泡后的试件进行无侧限抗压强度试验,结合浸泡期间侵蚀溶液的离子浓度检测结果,从化学动力学的角度分析水泥土在这两种溶液中的受侵蚀机理。结果表明在浸泡过程中,钠离子、镁离子、氯离子的活跃度依次减小;氯离子的侵蚀效果主要取决于CaCl2·6H2O结晶的生成量;氯化镁溶液中,镁离子和氯离子共同对水泥土产生侵蚀作用,镁离子对水泥土的负面影响大于氯离子。     

柴油污染粉土水油分布的核磁共振试验研究

为研究柴油污染粉土中水油两相在孔隙中的分布特征,利用低场核磁共振技术对人工制备的柴油污染粉土进行了室内试验研究.试验选用江苏宿迁地区粉土为试验土,选用0号柴油作为污染物,采用聚四氟乙烯圆筒作为制样模具和试样容器,采用压样法进行制样,利用MesoMR23-60H型中尺寸核磁共振成像分析仪测试试样.通过7组试验,对比研究了不同含水量、柴油含量和制样方法对柴油污染粉土的油水分布状态的影响.利用锰离子加快水弛豫的特性,其中3组试样的孔隙水中添加5 g/L氯化锰,刚好将油和水的信号区分开.由于锰离子浓度较小,可以忽略其对粉土中水分分布的影响.通过低场核磁共振得到柴油污染粉土的横向弛豫时间T2分布曲线,从微细观的角度分析了柴油污染粉土中柴油和水的孔隙分布规律.试验结果表明:适宜浓度的氯化锰可缩短油水两相体系中水的横向弛豫时间T2,从而分离水油信号;孔隙液为单相时,柴油比水更易优先占据大孔隙空间;当先加水后加柴油制样时,增加含油量会使孔隙液占据孔隙的孔径分布区间更加集中,孔隙液向较大孔径孔隙集中分布;先加柴油后加水制样时,柴油优先占据大孔径的孔隙,迫使后加入的水更易分布在较大孔径的孔隙.     

纳米TiO_2颗粒的水解制备及其光催化性能研究

将钛酸四丁酯分别加入HCl、CH3COOH、NH3·H2O和NaOH溶液中直接水解,然后在500℃下空气中煅烧得到不同结构的TiO2纳米颗粒.用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱对其结构进行了表征,用紫外可见分光光度计(UV)研究了不同结构的纳米TiO2颗粒对罗丹明B染料的催化降解行为.结果表明,直接水解得到的TiO2为锐钛矿相,其形貌随水解溶液的不同而不同.CH3COOH溶液中水解得到的纳米TiO2颗粒具有良好的光催化效果,这主要是由其优良的表面微观结构所致.     

水热法制备TiO2纳米晶及其光催化性能研究

以层状钛酸盐K2Ti4O9/K2Ti6O13/K4TiO4复合物为钛源,通过质子交换、插层和剥离等化学反应,得到了含H2Ti4O9/H2Ti6O13/H4TiO4纳米片的胶态溶液.向上述胶态溶液分别加入NH4F、HCl、H2O2、NH3·H2O等形貌控制剂,通过水热反应,制备了不同晶型、不同形貌的TiO2纳米晶.研究表...     

重金属镉污染对土体力学特性的影响及机理分析

为了研究重金属镉(Cd)对土体力学特性的影响规律及其微观机理,开展了不同Cd含量污染土强度、渗透、剪切特性、压汞和扫描电镜试验研究。力学特性试验结果表明:重金属Cd会劣化土体力学特性;随着Cd含量的增加,土体的抗压强度、剪切强度和黏聚力显著降低;而渗透系数、内摩擦角明显增大。扫描电镜试验结果表明:Cd使土颗粒发生团聚,Cd污染土出现大的团聚体,大颗粒增多,土体表面变得比较粗糙,土颗粒之间的接触形式增多,出现点-面接触和边-面接触;且团聚体间的孔隙较大。压汞试验表明:随着Cd含量的增加,污染土中孔径大于1μm的孔隙体积明显增加。污染土的微观结构和孔隙分布的改变是Cd污染土力学特性变化的本质原因。     

无机化学实验问题例析

就学生在无机化学实验教学过程中提出的问题作一解答.认为:(1)Cr3 与NH3·H2O作用主要是生成Cr(OH)3,而不是[Cr(NH3)6]3 离子;(2)在有NH4 时,Zn(OH)2易溶于NH3·H2O;(3)[Co(NO2)6]3-溶液中加入强酸,其分解产物是Co2 ,不是Co3 ;(4)[Fe(SCN)6]3-遇H2O2,血红色消失的原因是过量的H2O2氧化了SCN-.     

两种状态的粘土热-化学-力学效应试验研究

原状土与重塑土具有不同的结构特征,于是表现出不同的力学性状．本文将这两种状态粘土浸泡不同溶液后进行试验研究,探讨不同温度环境下原状土和重塑土的力学效应．结果表明,浸泡不同溶液后原状土的抗剪强度发生了变化,当温度由40℃升到60℃,浸泡FeCl3土样粘聚力c由最大值降低,浸泡（FeCl3＋Na2S2O4）溶液的土样增幅较小;从内摩擦角φ来看,大于40℃后,浸泡FeCl3、FeCl3＋Na2S2O4溶液土样的内摩擦角妒增大．当温度为40℃时,土样的内摩擦角φ相差悬殊,其中未浸泡土样的内摩擦角φ最大,浸泡FeCl3土样的内摩擦角妒最小,而温度为60℃时,其大小相近．而重塑土浸泡不同溶液后其抗剪强度有以下特点：随外界温度变化,浸泡FeCl3溶液重塑土样的粘聚力c变化较大,40℃时粘聚力c最小,然后随温度升高,又不断增大;浸泡去离子水和CaCl2溶液后土样的粘聚力c变化趋势相似．浸泡FeCl3和CaCl2溶液后土样的内摩擦角φ随温度的变化趋势不同,FeCl3在40℃时最大,而CaCl2却最小,浸泡去离子水土样的内摩擦角φ变化不大．     

尾矿土物理力学性质指标的相互关系

目的正确有效地确定尾矿土的抗剪强度,以保证尾矿库工程的稳定性.方法通过现场取样,然后在试验室进行土的物理及力学指标试验,研究尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土的含水率与孔隙比之间的关系以及含水率、孔隙比、干密度与抗剪强度指标之间的关系.结果随着含水率的增大,尾粉砂的孔隙比减小,尾粉土与尾粉质黏土的孔隙比增大;尾粉砂、尾粉土和尾粉质黏土的含水率与抗剪强度指标呈非线性关系;孔隙比、干密度与抗剪强度指标呈线性关系:随着孔隙比的增大,黏聚力与内摩擦角减小;随着干密度的增大,黏聚力与内摩擦角均增大.结论尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土的物理指标与抗剪强度指标之间存在相关性,在明确物理指标的情况下可以推断出相应的抗剪强度指标范围.