不同來源泥沙表面電荷特性研究

1.7萬字 53頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
我國河流中的泥沙含量普遍都比較高，而其中又以粘性細顆粒泥沙居多，粘性泥沙顆粒一般具有很大的比表面積，這些顆粒在天然水體中通常會發(fā)生吸附現(xiàn)象和絮凝現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象一般是同時存在的，并且有研究表明它們是相互影響的：吸附改變表面電荷分布而使絮凝現(xiàn)象加劇或減弱，絮凝也會影響顆粒的吸附作用。因此粘性細顆粒泥沙的表面電荷特性是研究河流泥沙顆粒吸附現(xiàn)象以及顆粒間絮凝現(xiàn)象的重要方面。
在天然水體中，河流泥沙顆粒的吸附現(xiàn)象比顆粒間的絮凝現(xiàn)象更為明顯。對不同泥沙的表面電荷特性進行研究，探究泥沙Zeta電位的影響因素，可以進一步揭示天然水體中河流泥沙的吸附作用改變其表面電荷分布的原理，為控制泥沙顆粒的絮凝與沉降、降低河床抬升速度提供依據(jù)。
本文的研究背景為河流天然水體，因此選用黃河、淮河和長江所示主槽沙樣作為試驗對象，并提取出40μm以下的泥沙顆粒，對其物理特性和Zeta電位進行了測量。由于天然水體中高價金屬離子含量較少并且鹽度較低，采用去離子水作為本文試驗的分散劑，探究了去離子水體系中，影響泥沙Zeta電位的因素，得出了一些結(jié)論，便于進行進一步的研究。主要研究成果如下：
（1）詳細介紹了本文試驗所用到的儀器，對這些儀器的測量原理和操作方法進行了深入的研究，這些原理和方案可以作為進一步研究的參考；
（2）對不同來源泥沙顆粒的物理特性進行了測量分析。試驗所用沙樣中值粒徑在15~30μm，粒徑分布范圍不大，級配是不良的。試驗沙樣比表面積在27~33m2/g，孔體積在0.36~0.50cm3/g，平均孔徑范圍是3.2~3.6nm，得出了泥沙粒徑越小，比表面積越大，孔體積越大，平均孔徑越小的結(jié)論，與前人的研究結(jié)果一致。
（3）對不同來源泥沙顆粒的表面電荷特性進行了研究分析。泥沙樣品的表面電荷特性與其各項物理特性沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。各地泥沙樣品的Zeta電位值隨pH變化的敏感度不同，長江沙樣敏感度最高；得到了Zeta電位與pH的相關(guān)關(guān)系：pH=3時，不同來源的泥沙Zeta電位值相差不大；pH從5上升到9，Zeta電位值緩慢上升；當pH＞9時，Zeta電位隨pH的升高而明顯增大。這一現(xiàn)象與羥基的兩性解離有關(guān)，并且符合雙電層理論。


關(guān)鍵詞：不同來源；泥沙；電荷特性；Zeta電位；pH
Q95;