考虑扩散势作用的多离子扩散模型及影响因素分析

扩散是成岩作用、溶质在沉积物和地下水中运移等过程中的重要机制。实际工程中主要是多离子共存系统,已有研究忽略了离子带电产生的静电效应对扩散进程的影响,使得各离子间的相互作用在扩散模型中未得到体现。基于经典Fick定律,考虑离子间静电效应产生的扩散势作用,借助电中性约束条件,通过推导建立了考虑扩散势作用的多离子扩散模型,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟,重点分析了扩散势影响因素的作用。结果表明:扩散势对阳离子的扩散具有加速作用,对阴离子的扩散具有阻滞效果。当阴离子扩散系数相同时,扩散势对离子的加速作用随阳离子扩散系数的减小逐渐增强。当溶液中阴、阳离子扩散系数均固定时,扩散势对离子的加速作用随离子价位的增加略有提高。     

带电性黏土介质多离子体系扩散模型

污染物在黏土防渗层中扩散时，不仅需考虑污染物离子自身活性，还须考虑黏土介质自身带负电特性这一离子存在环境对扩散进程的影响。通过对电场作用下的活度系数进行修正并引入电化学势描述方程，建立了适用于带电性黏土介质的基于动量平衡的多离子体系扩散模型。由于所建模型的复杂性，选用多物理场仿真软件ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ开展数值模拟，揭示了多离子体系在黏土垫层中的运动规律。数值结果表明:随着污染物离子初始浓度的增大，考虑土体带电特性及离子活性对扩散进程的阻滞效果越来越明显。     

考虑热效应的污染物在土中扩散、渗透和固结耦合模型

为探究温度对污染物运移进程的影响,建立了考虑热效应的污染物在土中扩散、渗透和固结耦合模型,该模型不仅能够体现污染物运移过程中土体物理特性及输运性质的动态变化,同时实现了扩散、渗透和固结机制的耦合.在验证模型有效性的基础上,分析了热扩散、热渗透、热固结及其综合效应对污染物运移规律的影响.结果 表明:热扩散、热渗透能够显著...     

非理想体系多离子非稳态扩散模型及数值模拟

在众多工程领域中均存在扩散现象。大多数扩散模型均是采用经典的Fick定律,仅考虑理想溶液中离子浓度梯度对扩散的驱动,未考虑多离子溶液环境对扩散的影响。溶液中离子间的静电作用导致溶液偏离理想状态,使得各离子浓度不能完全有效发挥,实际的扩散现象得不到合理的解释。基于广义线性扩散通量方程,引入Guntelberg修正的活度系数表征理想溶液与实际溶液中离子浓度的偏差,结合质量平衡方程,建立了适用于非理想体系的多离子非稳态扩散模型。采用已有试验数据与模型结果进行了对比分析,验证了所建模型的正确性和有效性。选用有限元软件Comsol Multiphysics对所建模型进行数值求解,结果表明:溶液非理想性特征对离子扩散具有显著的阻滞作用。当离子价位一定时,初始浓度越高对离子扩散阻滞效果越明显;在源浓度一定的情况下,离子价位越高对扩散阻滞效果越强。