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不同来源泥沙表面电荷特性研究

1.7万字 53页 原创作品，已通过查重系统


摘要
我国河流中的泥沙含量普遍都比较高，而其中又以粘性细颗粒泥沙居多，粘性泥沙颗粒一般具有很大的比表面积，这些颗粒在天然水体中通常会发生吸附现象和絮凝现象。这两种现象一般是同时存在的，并且有研究表明它们是相互影响的：吸附改变表面电荷分布而使絮凝现象加剧或减弱，絮凝也会影响颗粒的吸附作用。因此粘性细颗粒泥沙的表面电荷特性是研究河流泥沙颗粒吸附现象以及颗粒间絮凝现象的重要方面。
在天然水体中，河流泥沙颗粒的吸附现象比颗粒间的絮凝现象更为明显。对不同泥沙的表面电荷特性进行研究，探究泥沙Zeta电位的影响因素，可以进一步揭示天然水体中河流泥沙的吸附作用改变其表面电荷分布的原理，为控制泥沙颗粒的絮凝与沉降、降低河床抬升速度提供依据。
本文的研究背景为河流天然水体，因此选用黄河、淮河和长江所示主槽沙样作为试验对象，并提取出40μm以下的泥沙颗粒，对其物理特性和Zeta电位进行了测量。由于天然水体中高价金属离子含量较少并且盐度较低，采用去离子水作为本文试验的分散剂，探究了去离子水体系中，影响泥沙Zeta电位的因素，得出了一些结论，便于进行进一步的研究。主要研究成果如下：
（1）详细介绍了本文试验所用到的仪器，对这些仪器的测量原理和操作方法进行了深入的研究，这些原理和方案可以作为进一步研究的参考；
（2）对不同来源泥沙颗粒的物理特性进行了测量分析。试验所用沙样中值粒径在15~30μm，粒径分布范围不大，级配是不良的。试验沙样比表面积在27~33m2/g，孔体积在0.36~0.50cm3/g，平均孔径范围是3.2~3.6nm，得出了泥沙粒径越小，比表面积越大，孔体积越大，平均孔径越小的结论，与前人的研究结果一致。
（3）对不同来源泥沙颗粒的表面电荷特性进行了研究分析。泥沙样品的表面电荷特性与其各项物理特性没有明显的相关关系。各地泥沙样品的Zeta电位值随pH变化的敏感度不同，长江沙样敏感度最高；得到了Zeta电位与pH的相关关系：pH=3时，不同来源的泥沙Zeta电位值相差不大；pH从5上升到9，Zeta电位值缓慢上升；当pH＞9时，Zeta电位随pH的升高而明显增大。这一现象与羟基的两性解离有关，并且符合双电层理论。


关键词：不同来源；泥沙；电荷特性；Zeta电位；pH
Q95;