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F^(-)在煤矿采空区充填矸石中运移规律及其随达西流速变化特征
1
作者
赵丽
贾祥腾
+6 位作者
张庆
许峰
朱开鹏
孔伟芳
邢明飞
金毅
无
《河南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第2期90-98,共9页
煤矿开采过程中,煤矸石的大量堆积及其对地下水的污染影响,已成为亟需解决的生态环境和资源化利用问题。目的将煤矸石充填采空区作为矿井水净化的储水空间,既能实现煤矸石资源化利用,又有助于去除矿井水中的氟化物,是一种经济且环保的...
煤矿开采过程中,煤矸石的大量堆积及其对地下水的污染影响,已成为亟需解决的生态环境和资源化利用问题。目的将煤矸石充填采空区作为矿井水净化的储水空间,既能实现煤矸石资源化利用,又有助于去除矿井水中的氟化物,是一种经济且环保的可行方案。方法本研究以矿井水中F^(-)为研究对象,以保德矿采空区煤矸石为充填介质,根据研究区水文地质条件,在25℃、达西流速6.24,3.12,1.56 cm/h下开展室内柱模拟实验。利用CDE模型和双点位模型对实验数据进行数值模拟,探讨不同流速下F^(-)运移特征。结果结果表明:Cl-作为非反应性示踪剂,其穿透时间与流速负相关,CDE模型可以较好表征其运移规律,弥散作用随着达西流速增加而增大;相较于CDE模型,双点位模型能更好地表征F^(-)运移过程,充填矸石对F^(-)吸附阻滞现象显著,且阻滞系数R和吸附量均随流速减小而增大。F^(-)在煤矸石上的平衡吸附点位占总吸附点位的比值(f值)和分配系数β值随流速减小而增加,而一级动力学吸附速率常数α随流速减小而降低,这表明溶质运移过程中平衡吸附作用随着流速减小逐渐增强。此外,随着淋滤液持续注入,矸石表面的OH^(-)不断被注入的F^(-)通过离子交换吸附作用置换到淋出液中,导致淋出液pH升高,且流速越低,pH升高越明显。结论研究结果为高氟矿井水净化提供了一定的理论依据,有助于提升煤矸石资源化利用途径,具有显著的环境经济效益和推广应用潜力。
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关键词
煤矸石
氟化物
溶质
运移
弥散系数
阻滞系数
双点位吸附溶质运移模型
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职称材料
非平衡吸附条件下双分子反应性溶质运移规律研究
被引量：
2
2
作者
王浩越
陈宏信
+1 位作者
冯世进
王文韬
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期2547-2555,共9页
针对溶质非平衡吸附特征,建立了非平衡吸附条件下双分子反应性溶质一维运移模型,考虑了在对流、弥散、吸附(平衡和非平衡)、反应(氧化反应和自然需氧量反应)耦合作用下的溶质运移过程,选用COMSOL对模型进行数值求解。研究结果表明:①非...
针对溶质非平衡吸附特征,建立了非平衡吸附条件下双分子反应性溶质一维运移模型,考虑了在对流、弥散、吸附(平衡和非平衡)、反应(氧化反应和自然需氧量反应)耦合作用下的溶质运移过程,选用COMSOL对模型进行数值求解。研究结果表明:①非平衡吸附条件下污染物去除的第一阶段为氧化反应主导的快速修复,第二阶段为非平衡吸附主导的慢速修复;②考虑非平衡吸附可以更加精准刻画污染物拖尾效应;③化学反应速率影响数k、平衡吸附比例影响数f以及非平衡吸附速率影响数a均对污染物的去除效率产生显著影响,且a的影响程度与平衡吸附占总吸附比例f相关,佩克莱数Pe影响较小;④在k,a,f较小且Pe较大的情况下,拖尾效应较为严重,必须考虑非平衡吸附。
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关键词
非平衡
吸附
两点
模型
双分子反应
溶质
运移
拖尾效应
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职称材料
污染物在黏土中的非线性扩散特性
被引量：
4
3
作者
李振泽
陈云敏
+2 位作者
唐晓武
唐强
勝見武
《浙江大学学报（工学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期2337-2341,共5页
针对溶质运移测试中运移参数提取困难、方法不统一的现状,基于溶质在土粒上的质量分数,定义了一个新的非线性吸附模型;推导了非线性吸附情况下溶质运移的控制方程,并用最小二乘法原理编制运移参数的反演程序;用一维土柱静态扩散法测试Pb...
针对溶质运移测试中运移参数提取困难、方法不统一的现状,基于溶质在土粒上的质量分数,定义了一个新的非线性吸附模型;推导了非线性吸附情况下溶质运移的控制方程,并用最小二乘法原理编制运移参数的反演程序;用一维土柱静态扩散法测试Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散特性,用非线性吸附模型成功提取出运移参数.结果表明:非线性扩散理论比线性扩散理论能更好地解释实验现象;Pb(Ⅱ)在高岭土/水之间的吸附特性近似符合Freundlich模型;Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散系数为0.0868～0.1058cm2/d,且呈现出随着溶质体积浓度的减小而增大的非线性;土柱扩散法测得Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的单层吸附容量为0.00177～0.00236,明显小于Batch法所得的吸附容量;高岭土作为Pb(Ⅱ)的屏蔽材料是可行的,但增加土样的干密度会降低土样吸附污染物的能力.
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关键词
溶质
运移
吸附
模型
非线性扩散
Pb(Ⅱ)
高岭土
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职称材料
题名
F^(-)在煤矿采空区充填矸石中运移规律及其随达西流速变化特征
1
作者
赵丽
贾祥腾
张庆
许峰
朱开鹏
孔伟芳
邢明飞
金毅
无
机构
河南理工大学资源环境学院
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
焦作煤业(集团)有限责任公司
出处
《河南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第2期90-98,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(41972175)
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室开放基金资助项目(2021SKM04)
+2 种基金
河南省科技攻关计划项目(212102310502)
河南省高等学校重点科研项目(22B610002)
河南理工大学博士基金资助项目(B2022-38)。
文摘
煤矿开采过程中,煤矸石的大量堆积及其对地下水的污染影响,已成为亟需解决的生态环境和资源化利用问题。目的将煤矸石充填采空区作为矿井水净化的储水空间,既能实现煤矸石资源化利用,又有助于去除矿井水中的氟化物,是一种经济且环保的可行方案。方法本研究以矿井水中F^(-)为研究对象,以保德矿采空区煤矸石为充填介质,根据研究区水文地质条件,在25℃、达西流速6.24,3.12,1.56 cm/h下开展室内柱模拟实验。利用CDE模型和双点位模型对实验数据进行数值模拟,探讨不同流速下F^(-)运移特征。结果结果表明:Cl-作为非反应性示踪剂,其穿透时间与流速负相关,CDE模型可以较好表征其运移规律,弥散作用随着达西流速增加而增大;相较于CDE模型,双点位模型能更好地表征F^(-)运移过程,充填矸石对F^(-)吸附阻滞现象显著,且阻滞系数R和吸附量均随流速减小而增大。F^(-)在煤矸石上的平衡吸附点位占总吸附点位的比值(f值)和分配系数β值随流速减小而增加,而一级动力学吸附速率常数α随流速减小而降低,这表明溶质运移过程中平衡吸附作用随着流速减小逐渐增强。此外,随着淋滤液持续注入,矸石表面的OH^(-)不断被注入的F^(-)通过离子交换吸附作用置换到淋出液中,导致淋出液pH升高,且流速越低,pH升高越明显。结论研究结果为高氟矿井水净化提供了一定的理论依据,有助于提升煤矸石资源化利用途径,具有显著的环境经济效益和推广应用潜力。
关键词
煤矸石
氟化物
溶质
运移
弥散系数
阻滞系数
双点位吸附溶质运移模型
Keywords
coal gangue
fluoride
solute transport
dispersion coefficient
retardation coefficient
two-site model
分类号
X75 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
非平衡吸附条件下双分子反应性溶质运移规律研究
被引量：
2
2
作者
王浩越
陈宏信
冯世进
王文韬
机构
同济大学地下建筑与工程系
同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期2547-2555,共9页
基金
国家重点研发计划项目(2020YFC1808103)
国家自然科学基金项目(41725012,41931289,42077250,42277148)
上海市青年科技启明星计划(22QA1409700)。
文摘
针对溶质非平衡吸附特征,建立了非平衡吸附条件下双分子反应性溶质一维运移模型,考虑了在对流、弥散、吸附(平衡和非平衡)、反应(氧化反应和自然需氧量反应)耦合作用下的溶质运移过程,选用COMSOL对模型进行数值求解。研究结果表明:①非平衡吸附条件下污染物去除的第一阶段为氧化反应主导的快速修复,第二阶段为非平衡吸附主导的慢速修复;②考虑非平衡吸附可以更加精准刻画污染物拖尾效应;③化学反应速率影响数k、平衡吸附比例影响数f以及非平衡吸附速率影响数a均对污染物的去除效率产生显著影响,且a的影响程度与平衡吸附占总吸附比例f相关,佩克莱数Pe影响较小;④在k,a,f较小且Pe较大的情况下,拖尾效应较为严重,必须考虑非平衡吸附。
关键词
非平衡
吸附
两点
模型
双分子反应
溶质
运移
拖尾效应
Keywords
nonequilibrium sorption
two-site model
bimolecular reaction
solute transport
tailing effect
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
污染物在黏土中的非线性扩散特性
被引量：
4
3
作者
李振泽
陈云敏
唐晓武
唐强
勝見武
机构
京都大学地球环境学堂
浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室
出处
《浙江大学学报（工学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期2337-2341,共5页
基金
国家自然科学基金重点资助项目(50538080)
国家杰出青年基金资助项目(50425825)
文摘
针对溶质运移测试中运移参数提取困难、方法不统一的现状,基于溶质在土粒上的质量分数,定义了一个新的非线性吸附模型;推导了非线性吸附情况下溶质运移的控制方程,并用最小二乘法原理编制运移参数的反演程序;用一维土柱静态扩散法测试Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散特性,用非线性吸附模型成功提取出运移参数.结果表明:非线性扩散理论比线性扩散理论能更好地解释实验现象;Pb(Ⅱ)在高岭土/水之间的吸附特性近似符合Freundlich模型;Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的扩散系数为0.0868～0.1058cm2/d,且呈现出随着溶质体积浓度的减小而增大的非线性;土柱扩散法测得Pb(Ⅱ)在高岭土柱中的单层吸附容量为0.00177～0.00236,明显小于Batch法所得的吸附容量;高岭土作为Pb(Ⅱ)的屏蔽材料是可行的,但增加土样的干密度会降低土样吸附污染物的能力.
关键词
溶质
运移
吸附
模型
非线性扩散
Pb(Ⅱ)
高岭土
Keywords
solute migration
adsorption model
nonlinear diffusion
Pb（Ⅱ）
Kaolin
分类号
TU41 [建筑科学—岩土工程]
X825 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
F^(-)在煤矿采空区充填矸石中运移规律及其随达西流速变化特征
赵丽
贾祥腾
张庆
许峰
朱开鹏
孔伟芳
邢明飞
金毅
无
《河南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
非平衡吸附条件下双分子反应性溶质运移规律研究
王浩越
陈宏信
冯世进
王文韬
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
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职称材料
3
污染物在黏土中的非线性扩散特性
李振泽
陈云敏
唐晓武
唐强
勝見武
《浙江大学学报（工学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
4
在线阅读
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职称材料
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