有机质对粘性泥沙絮凝和粒间作用力影响的实验研究

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1、有机质对粘性泥沙絮凝和粒间作用力影响的实验研究ExperimentalStudyontheEffectofOrganicMatterontheFlocculationofCohesiveSedimentandInteractionForcebetweenParticles工程领域：水利工程研究生：马宇晨指导教师：张金凤教授企业导师：张娜副研究员天津大学研究生院二零一七年十二月摘要河口海岸水环境中含有大量的有机质，大部分的粘性泥沙颗粒表面都覆盖了由腐殖酸物质和生物膜组成的有机裹层，改变了泥沙本身的物理化学特性，因此有机质对粘性泥沙

2、絮凝过程的影响不可忽视。本文将围绕有机质对粘性泥沙絮凝沉降速度的影响和有机裹层颗粒间作用力展开实验研究，得到了以下结论：（1）进行了高岭土在不同盐度和有机质条件下的静水沉降实验，结果表明，在淡水和较高盐度（5ppt）时，随着有机质含量的升高，泥沙沉速呈减小趋势；较低盐度（1ppt）时，沉速呈现先增加后减小趋势，且在有机质含量为30mg/L时沉速最大。根据高岭土静水沉降实验结果，给出了考虑有机质影响的高岭土静水沉速的经验公式。（2）进行了聚苯乙烯微球在不同有机质含量水体中培养有机裹层的实验，结果表明，随着水体有机质含量的增加微球粒

3、径呈现先增大后减小的规律。（3）利用原子力显微镜（AFM）进行粒间相互作用力的测量，认为：附着有机裹层的微球与裸球间相互作用的排斥力较XDLVO理论计算值偏大；随着有机质含量的增加，有机球和裸球间的近距离范德华引力逐渐减小，颗粒间排斥力逐渐增加。（4）根据粒间作用力测量结果，针对盐度为200mmol/L和300mmol/L情况在XDLVO理论公式的基础上进行回归分析，增加考虑有机质的修正项，得到考虑有机质影响的颗粒间近距离作用力计算公式。关键词：粘性泥沙，有机质，絮凝沉降，有机裹层，粒间作用力，XDLVO理论IABSTRACTA

4、largeamountoforganicmatteriscontainedinthewaterenvironmentoftheestuarineandcoasts.Mostofthecohesivesedimentcoveredbytheorganiccoatingcomposedofhumicacidsubstancesandbiofilmswhichcanchangethesurfacephysicalandchemicalcharacteristicsofthesedimentparticles.Therefore,the

5、influenceoforganicmatterontheflocculationprocesscannotbeignored.Thisarticlecarriedouttwopartexperimentswhichfocusontheimpactoforganicmatterontheflocculationandsettlingvelocityofcohesivesedimentsandtheinteractionforcebetweenparticlescoveredbytheorganiccoating.Themainc

6、onclusionsareasfollows:(1)ThesettlingexperimentofKaoliniteinthequiescentwaterunderthevarioussalinityandorganicmatterconditionswereconductedinthesettlingcolumn.Itcanbeconcludedthatthesettlingvelocitydecreasedwiththeincreaseoforganicmattercontentwhenatthefreshwaterorth

7、esalinewaterwiththerelativehigh(5ppt)salinity.Whenatthelowsalinity(1ppt),thesettlingvelocityincreasedfirstandthendecreased,andthesettlingvelocityreachedthepeakvaluewhentheorganicmattercontentwas30mg/L.Anempiricalformulaofsettlingvelocityconsideringorganicmatterandsal

8、inityisproposedbyfittingtheexperimentalresults.(2)Anexperimentonthecultivationoforganiccoatingonthepolystyrenelatexparticlesinwater