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三维图像处理方法在固液吸附研究中的应用

范秀山  
【摘要】: 在本文中,首先从宏观与微观两个角度分别简要概述了当前固液吸附尤其是土壤离子吸附和化学溶液理论的进展情况。通过对研究中存在问题的剖析,以及对现有的部分成果进行的总结和概括,提出了固液吸附的“变性介质溶解平衡”模型,并从几个角度进行了简要的论证。然后,从全面考虑,结合无机化学中常用的水盐体系相图的表达原理和现代计算机绘图技术,提出了用三维图像处理方法研究吸附过程的新概念,论述了在溶液体系中进行三维图像处理的方法,以及所形成的吸附性质曲面的特征。然后,通过对NaCl-HCl-H_2O和NaCl-NaH_2PO_4-H_2O混合溶液体系在人工合成针铁矿上吸附的两个实例的描述,全面分析了溶液中各离子在吸附过程中的表现及变化情况,首次把平衡溶液的混浊度作为一项属性指标加以测定,并与其它属性进行了比较与关联。结果发现,在发生非专性吸附的NaCl-HCl-H~+_2O体系中,胶体粒子的稳定性与溶液中的H含量高度相关;在发生专性吸附的NaCl-NaH_2PO_4-H_2O体系中,胶体粒子的稳定性则与溶液中的H_2PO_4~-浓度高度相关,影响胶体粒子稳定性的因素乃是平衡溶液中的[Na~+]/[H_2PO_4~-]浓度的比值。最后,通过对三维图像的相关性分析及数学处理,得到了磷酸盐在人工合成针铁矿上吸附时的特征方程,其中α_H是溶液中H~+的活度,P是磷酸盐的浓度,k是回归系数。讨论发现,当用x代表吸附离子时,是吸附过程中的一个重要指标。它代表了溶液中分子状态的数量。从另一个方面证实了“变性介质溶解平衡”模型的正确性。


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