多孔介质微粒释放过程的研究

【摘要】： 本文在大沽河下游自然地理、地质、水文地质条件调查的基础上,结合样品(砂样、水样和粘土矿物)的采集、处理以及物理组成与化学性质分析,通过室内批量试验和砂柱试验,应用胶体化学和界面化学理论深入分析了多孔介质微粒释放过程的影响因素,包括临界流速、临界盐浓度、临界盐浓度递减率、临界离子强度和pH值。 多孔介质微粒释放试验表明: ①进水流速产生的剪切力变化对微粒释放有着明显影响。当砂柱中为海水、50%海水+50%地下淡水和地下淡水时,振荡频率分别超过180次/min、160次/min、160次/min,水流速度超过90m/d、58m/d和55m/d时,有较明显微粒释放现象发生: ②NaCl溶液引起微粒释放的临界盐浓度为0.06±0.005mol/L,临界盐浓度是一价阳离子的特性,不同一价阳离子的临界盐浓度值不同,Li~+、K~+,NH_4~+临界盐浓度分别为0.05±0.005mol/L、0.05±0.005mol/L和0.01±0.005mol/L,而二价阳离子Mg~(2+)和Ca~(2+)不存在临界盐浓度; ③中性条件下,NaCl溶液临界盐浓度递减速率在0.012mol/L左右,只有驱替溶液(低于临界盐浓度值)与被驱替溶液的浓度差高于该值时,微粒释放才会发生; ④Ca~(2+)的存在对微粒释放过程具有很强的抑制作用,溶液中Ca~(2+)摩尔百分数为5%和10%时,引起微粒释放的临界离子强度分别为0.02mol/L与0.007mol/L,远低于NaCl溶液的临界盐浓度; ⑤pH值对微粒释放影响明显:酸性条件下微粒释放时间短,释放累积量少,酸性条件抑制微粒释放;碱性条件下,微粒释放时间长,微粒释放累积量大,碱性条件加速微粒释放。酸性条件下释放过的砂柱中,当用中性蒸馏水进行驱替试验时,存在二次释放现象,且释放量远大于第一次释放过程。中性和碱性条件下,砂柱不存在微粒二次释放。