微观结构评估和与金属离子污染粘土的工程性质的联系
Yikun Chen1, Ya Chu1, Chao Yan2
1College of Transportation Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 9, 2024
概括
金属离子污染改变了粘土的微观结构和机械性能. 双价离子导致凝血,而单价离子分散土壤,降低稳定性和剪切强度.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 环境科学 环境科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 城市化和工业化增加了环境中的金属离子水平.
- 金属离子吸附在粘土颗粒上,改变表面电荷和粒子间的相互作用.
- 这些变化会影响土壤微观结构和机械稳定性.
研究的目的:
- 研究单价 (Na+,K+) 和双价 (Pb2+,Zn2+) 金属离子对粘土微观结构和机械性能的影响.
- 分析离子价值和度对这些变化的影响.
- 为了建立微观结构参数和工程性质之间的定量关系.
主要方法:
- 微观结构测试用于分析颗粒大小,粘土含量,孔腔形态和特定表面积.
- 电离子交换能力和吸附密度测量.
- 宏观机械测试包括压缩,切削强度,内部摩擦角度和凝聚力.
- 使用微孔形态指数和水孔结构参数 (HPSP).
主要成果:
- 金属离子的结合减少了颗粒大小和增加了粘土含量,结构从分层转变为蜂结构.
- 毛孔结构发生了变化,小毛孔减少,大毛孔增加,减少特定表面积和毛孔体积.
- 单价离子分散土壤结构;双价离子诱导凝血.
- 污染降低了负载下的孔隙性,增加了压缩能力,降低了剪切强度,摩擦角度和凝聚力.
- HPSP有效地表征了微观和宏观结构性质.
结论:
- 金属离子污染显著降低了粘土土的微观结构和机械性能.
- 离子价值起着至关重要的作用,双价离子会导致更明显的结构变化.
- 该研究提供了微观结构变化与工程性能之间的定量联系,这对于污染现场的整治至关重要.
相关概念视频
01:09Complexation Equilibria: Factors Influencing Stability of Complexes
343
In complexation reactions, metal cations are the electron pair acceptors, and the ligands are the electron pair donors. The stability of the metal complexes depends primarily on the complexing ability of the central metal ion and the nature of the ligands. Generally, the complexing ability of the metal ion depends on the size and charge of the ion. As the metal ion size increases, the stability of the metal complexes decreases, provided that the valency of the metal ion and the ligands remain...
343
00:56Extraction: Advanced Methods
425
Metal ions can be separated from one another by complexation with organic ligands–the chelating agent– to form uncharged chelates. Here, the chelating agent must contain hydrophobic groups and behave as a weak acid, losing a proton to bind with the metal. Since most organic ligands used in this process are insoluble or undergo oxidation in the aqueous phase, the chelating agent is initially added to the organic phase and extracted into the aqueous phase. The metal-ligand complex is...
425