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悬浮颗粒促进下重金属污染物的渗透迁移及耦合过程求解

批准号:
51678043
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
白冰
依托单位:
学科分类:
建筑与土木工程
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李涛、田亚护、陈佩佩、张鹏远、郭志光、许韬、杨光昌、饶登宇、张一柯

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项目成果

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中文摘要
利用自行设计的可控制温度的污染物渗透迁移试验装置,研究悬浮颗粒对重金属离子渗透迁移的促进效应及水动力学耦合过程。建立悬浮颗粒最大沉积浓度函数的概念及其数学表达式,揭示悬浮颗粒迁移过程中诸如悬浮颗粒粒径、浓度、渗透速度、温度效应等对重金属离子迁移过程的影响机制。考虑沉积过程中的水动力学弥散效应及再释放效应,建立悬浮颗粒与重金属离子耦合迁移过程的控制方程,并基于源函数法发展一种注入浓度随时间变化的理论求解方法。利用室内土柱试验穿透过程,提出悬浮颗粒与重金属离子耦合迁移参数的确定方法。将已有一维情形下的解答推广到半无限体表面作用污染物浓度为任意区域分布和随时间任意变化的一维对流和三维弥散情形,并以轴对称边界条件为例示范性地给出污染物浓度随时间和空间的演化过程。这些研究在诸如污染物治理、地下水开采、地热资源开发和化学工业等领域有重要的应用价值。
英文摘要
The facilitation effect of the suspended particles on the seepage migration of heavy metal ions and the coupled hydrodynamic processes are studied using a temperature-controlled laboratory apparatus. The concept of maximum deposition concentration function is proposed and the mathematical model is also established. Using the breakthrough curves of suspended particles and heavy metal ions, many factors such as the size of suspended particles, concentration, seepage velocity and temperature are discussed and the affecting mechanism of suspended particles on the migration of heavy metal ions are studied. The coupled governing equations of suspended particles and heavy metal ions, which take into account the dispersion effect in the process of deposition kinetics and the release effect of sorbed particles, are established; furthermore the theory solution is derived by the source function method, in which the injection concentration of contaminants varies with time. A method of the coupled transport parameters between suspended particles and heavy metal ions is proposed using column penetration tests. The above one-dimensional solutions are then extended to the analytical method for the three-dimensional problem of contaminant migration, which account for the one-dimensional flow and three-dimensional dispersive effect, in a porous medium subjected to a local contaminant source with arbitrary geometry and intensity varying with time and coordinates on its free surface. As a typical example, an axial physical model is calculated, which gives the evolutions of contaminant migration with time in space. These studies can be widely used in various engineering fields such as the pollutant purification, exploration of groundwater, extraction of geothermal energy, and chemical industry, etc.
利用自行设计的可控制温度的污染物渗透迁移试验装置,研究了悬浮颗粒对重金属离子渗透迁移的促进效应及水动力学耦合过程。建立了悬浮颗粒最大沉积浓度函数的概念及其数学表达式,进而揭示悬浮颗粒迁移过程中诸如悬浮颗粒粒径、浓度、渗透速度、温度效应等对重金属离子迁移过程的影响机制。考虑沉积过程中的水动力学弥散效应及再释放效应,建立悬浮颗粒与重金属离子耦合迁移过程的控制方程,并基于源函数法发展一种注入浓度随时间变化的理论求解方法。利用室内土柱试验穿透过程,提出悬浮颗粒与重金属离子耦合迁移参数的确定方法。将已有一维情形下的解答推广到半无限体表面作用污染物浓度为任意区域分布和随时间任意变化的一维对流和三维弥散情形,并以轴对称边界条件为例示范性地给出污染物浓度随时间和空间的演化过程。这些研究在诸如污染物治理、地下水开采、地热资源开发和化学工业等领域有重要的应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.3969/j.issn.1000-6923.2017.02.029
发表时间: 2017
期刊: 中国环境科学
影响因子: --
作者: [郭志光, 白 冰]
通讯作者: 白 冰
A nonlinear attachment-detachment model with adsorption hysteresis for suspension-colloidal transport in porous media
多孔介质中悬浮胶体传输的具有吸附滞后的非线性附着-脱离模型
DOI: 10.1016/j.jhydrol.2019.124080
发表时间: 2019-11-01
期刊: JOURNAL OF HYDROLOGY
影响因子: 6.4
作者: [Bai, Bing, Rao, Dengyu, Guo, Zhiguang]
通讯作者: Guo, Zhiguang
DOI: 10.1007/s11242-017-0829-9
发表时间: 2017-02
期刊: Transport in Porous Media
影响因子: 2.7
作者: [B. Bai;Jiaqing Wang;Zhenqian Zhai;Tao Xu]
通讯作者: B. Bai;Jiaqing Wang;Zhenqian Zhai;Tao Xu
DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.0394
发表时间: 2018
期刊: 工 程 力 学
影响因子:
作者: [杨光昌, 白 冰]
通讯作者: 白 冰
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    基于热动力学颗粒重组思想的膨润土的热-水-力耦合机制及愈合过程
    • 批准号:
      52378321
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      白冰
    • 依托单位:
    氧化石墨烯驱动下渗透土层中重金属污染物的沉积-释放过程及净化机制
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      白冰
    • 依托单位:
    氧化石墨烯驱动下渗透土层中重金属污染物的沉积-释放过程及净化机制
    • 批准号:
      52079003
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      白冰
    • 依托单位:
    考虑结合水与自由水转化的饱和土的热固结模型及试验验证
    • 批准号:
      51878035
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      白冰
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金