凝聚态物理十篇

凝聚态物理篇1

一、凝聚态物理的重要性

凝聚态物理主要从两个方面体现其重要性：一方面体现为与相邻学科（如粒子物理学）之间在概念、方法、技术等方面的渗透，促进材料科学、能源科学、环境科学等交叉学科的发展，并日益显现出其强大的发展潜力。另一方面为研发和制备新型材料提供了强有力的理论数据和实验支持，同时也为开发和拓展新领域提供了极具实用性的科学理论依据。

二、凝聚态物理的主要研究方向

随着交叉学科的发展和技术需求的提高，凝聚物理的研究范围更加广阔，技术要求更加精密。凝聚态物理的主要研究方向有以下几种。

1.软物质物理学

软物质概念于1991年提出，也称为复杂液体。软物质一般是由大分子或基团组成的，介于固体和液体之间的物相。一些常?的物质，如液晶、胶体、膜，生命体系物质诸如蛋白质、DNA、细胞等，都属于软物质。和由内能驱动的硬物质不同，软物质的组织结构变化主要由熵驱动，变化过程中内能的变化很微小。

2.宏观量子态

宏观量子态是指用量子力学来描述宏观体系的状态，如超导中的电子库珀对。宏观量子态具有典型的量子力学性质，当前宏观量子态领域研究的重点为耗散现象和退相干现象。

3.介观物理与纳米结构

介观是指介于宏观和微观之间的体系。介观物理学所研究的物质大小与纳米科技的研究尺度有很大重合，所以这一研究方向也常称之为“介观物质和纳米科技”。

4.固体电子论中的关联区

凝聚态物理的前身――固体物理学研究的核心问题，就是固体中的电子行为。固体中的电子行为可根据电子间相互作用的大小分为三个区域，分别是强关联区、中等关联区和弱关联区。现今研究固体电子论的大部分学者研究方向都是强关联系统。

三、凝聚态物理的主要研究现象及其理论依据

目前凝聚态物理的主要研究现象有超导、光谱、弱相互作用、磁性研究（微磁学、铁磁学、相图、磁阻、巨磁阻抗效应等）、多向异性、子晶格、态密度、能隙、强关联、激发态、量子通信、冷原子、霍尔效应等。

凝聚态物理所用的理论依据主要源于相变与临界现象的理论，成熟完备的量子力学则是其坚定可靠的理论基石，在这两种理论之下，凝聚态物理根植于相互作用的多粒子理论。凝聚态物理的前身――固体物理学中的一个重要理论依据是能带理论。目前来说一些常用的理论方法有很多，比如蒙特?卡洛方法、波尔茨曼模型、分子动力学模拟、伊辛模型、有效场、平均场，等等。

四、目前凝聚态物理研究取得的一些成就

凝聚态物理篇2

1凝聚态物理学与材料概述

凝聚态物理学，是指研究凝聚态物质的物理性质、微观结构等之间的关系。简而言之，通过对构成凝聚态物质电子、离子等运行形态、规律进行探索，充分认识物质的物理性质。随着研究不断深入，针对凝聚态物理学的研究已经由初级层面朝着高级层面发展。如有固体形态向外拓展上升至液氮、熔盐等液态物质，甚至还有气态物质。另外，随着技术的发展，一些全新的概念体系逐渐渗透，产生了更多新的研究成果，赋予材料新特点，在很大程度上帮助学者解决疑难问题提供了极大的支持。

就广义角度来看，材料是帮助人类生产和生活，制造有用器件的物质。随着人类社会发展，自然资源和能源日益减少，对于材料概念的理解也发生了变化，因此材料是人类社会能够接受、且经济性地创造有用器件的物质，更加强调资源、环境等因素。从实用层面来划分，材料分为金属、无机及有机3种。

2凝聚态物理学与材料研究前沿问题分析

2.1表面与界面方面

表面与界面作为物理学与材料学交叉的重要领域，很多相互作用都建立在材料表面和界面基础之上。物体自身状态直接决定材料热力学效应。作为重点研究领域，界面与表面是当今该领域研究的一大难点。凝聚态物理学研究成果，在很大程度上为材料界面与表面理论发展提供了支持，如离子束的提出，使得人们自20世纪60年代开始运用离子束，注入到材料表面，对材料表面特性进行优化和调整，使其在具体实践中能够更好地发挥积极作用，为人们生产和生活提供便利。

催化和腐蚀是表面控制的2个主要过程。截止到今天，催化和腐蚀机理尚未得到完善的研究成果。此外，薄膜功能材料的提出，也成为该领域研究的重点。如光的干涉效应能够引起透射和反射。表面与界面在为电子学方面也具有非常重要的作用，如半导体和金属界面等，能够对器件性能的发挥产生不同程度的影响。综合来看，表面和界面的研究处于前沿地位，且每个关键问题的有效解决都能够给相关领域带来巨大的经济价值。

2.2微结构方面

凝聚态物理学很多基本理论，如固体能带理论、元级法理论等都是建立在粒子数无限大基础之上。这些理论证明了铜、铝具有导电性，为实践生产奠定了理论基础。现如今，运用能带理论，能够对晶体的参量进行计算，并获取准确的结果。由于该项理论非常成熟，要想进一步突破难度非常大。对此要想发现全新的结果，需要从不同的道路着手。正如R.Feynman曾指出当我们得以对细微尺度的事物进行操控，将会在很大程度上拓展我们获得的范围，其所要強调的是未来新材料的发展和研究动向，即通过设计和控制材料在细节上的差异性，从而在现有材料中探索出意想不到的物理性能。

2.3理论与模型方面

理论与模型对材料科学贡献较大。计算物理学是材料科学家运用的主要工具，定量模型的发展是物理学与材料科学交叉的产物，通过构建模型能够对物品的物理性质等进行分析和了解。目前，很多物理学概念在材料研究中应用较广。如相变、裂变等，与之相对应的仪器设备也层出不穷。如今空间分辨率能够在特定环境下观察到单个原子，因此可以说，没有这些研究成果，材料科学就不能够获得更大的进步。但是微结构的定量描述始终是材料科学的主要课题，也是物理学家和材料学家合作的重点方向。

2.4材料方面

凝聚态理论日渐完善，使得我们能够更加明确材料的物理特性，但是随着人类社会的发展，仍然面临着很多疑难问题。如强关联体系中的材料宝藏。电子关联，是电子之间形成的库仑作用。就现有理论研究成果来看，处理固体电子系统时，需要适当忽略电子之间的相互作用，在理想条件下进行研究。但得出的结论依旧不能够掩盖这一缺陷，且不能够适用于实践当中。可见，电子之间的库伦作用关联重要性受到了广泛关注。

通常来说，强关联物质存在于特定范围当中，如金属与绝缘体界限附近，即电子处于完全离域化拓展状态。因此要想实现对电子具体状态的有效判断，研究人员需要从其他方面入手，分析各个元素之间的关系，然后对其形态进行排序，最后获取到相应的规则。值得关注的是，现阶段，我们针对强关联体系的认知水平处于初级阶段，无论是理论、还是实践方面都有待进一步深入。而从材料方面来说，多元复杂结构的氧化物尚未得到开发和研究，因此，可以将此作为未来全新的研究课题，并利用强关联理论，进而实现对新材料的勘探和开发，为人类社会进一步发展提供更多支持和参考。

2.5工艺方面

凝聚态物理学发展建立在新技术及传统工艺优化进程当中。如上文提到的离子束技术，能够对材料表面的相互作用进行分析。针对处于温度较低的条件下，能够建设成为不同的材料。因此可以广泛应用于高性能、功能丰富的薄膜当中，从而形成全新的材料。另外，激光技术的提出为科学研究带来了诸多发展契机。如激光拉曼光谱与XRD技术的有机整合，能够帮助我们重新认识晶体结构，进而为半导体的进一步探索提供相应的技术支持。外延作为一种制作单晶薄膜的技术，其之所以能够发展起来，究其根本是在凝聚态物理学的支持存在密不可分的联系。随着社会进步，人们对技术将会提出更高要求。因此还应加大对全新工艺的研究，与此同时，加大对现有工艺不足和缺陷的优化和改正，进而为实践研究做好充分的准备。

凝聚态物理篇3

【关键词】胶态分散凝胶 深部调剖 注水区块 降水增油 提高原油采收率

1 前言

胶态凝胶调驱体系先期应用在国外的一项驱油技术，它适用性较强，抗温度及流动性均较高，能提高水井的波及体积和驱油效果。上世纪九十年代国内对聚丙烯酰胺的凝胶体系进行了深入探讨与研究，发现部分水解聚丙烯酰胺溶液与柠檬酸铝的胶态凝胶溶液对提高油井的原油采收率起到较大作用。

2 高246块地质概况

高246块位于高二、三区南部，开发的目的层为下第三系沙河街组莲花油层，油层埋深1430m-1690m，油层平均有效厚度57.74mt。于1977年投入开发，1998年7月扩大常温注水规模，目前注水区域总井60口。目前区块综合含水以达61.6%，进入中高含水期：

（1）储层成熟度低，成岩性差，泥质胶结疏松，蒸汽波及范围内油层渗流阻力较小，极易发生窜流。

（2）原油性质为稠油，地下油水粘度比高达200，水线推进速度快，达到8.33-26m/d。

（3）注水开发后，长期注入水对油层的冲刷，油藏孔隙结构和物理参数发生很大变化，大大降低了水驱油的效率。

（4）采用常规化学调剖，有效期短，增产效果差。

3 胶态分散凝胶深部调驱技术驱油机理

胶态分散凝胶的优点是粘度低、流动性好、稳定性强，在现场注入的过程中大部分分散凝胶首先进入渗透率相对较高的地层，而少量进入相对含油的低渗透地层。胶态分散凝胶在大渗透孔道的流动中，交联聚合物线团会发生滞留、积堆、表面吸附，使交联后的聚合物线团首先停留在大孔道的吼喉部，流动阻力逐步增加，将原油从低渗透带中驱出。

4 污水配制胶态分散凝胶研究

在了解高升油田对凝胶体系的影响因素前提下，研究污水配制分散凝胶体系，使研究的胶态分散凝胶配方完全符合高升油田污水区块的注水现状，从而提高注水效果。

4.1 水质影响

分散凝胶中聚合物线团与水矿化度的强弱相关，它是可溶联聚合物在水中的分散体。由于凝胶溶液中的电解质占的比例不同，离子强度也不同，聚合物线团大小会将会变化。所以水质的矿化度对分散凝胶的岩心封堵效果会有影响。按聚丙烯酰胺和铝（AlCit）的质量比20比1，用离子水配制一定浓度的胶态分散凝胶溶液，充分混合后在恒温水浴中40℃中反应12 小时，用于室内的岩心封堵试验。实验温度为60℃。然后测定阻力系数到达5时再注入胶态凝胶的所占比例为封堵分散凝胶体积。

表明在高矿化度下，随着参与形成线团的聚合物分子的数量加大使聚合物线团由小增大，或聚合物线团的平均间距变小，线团之间交联的几率随之增加，形成交联体系的速率也随之加大。

可以看出，水质的矿化度、岩心有效渗透率及聚合物溶液的浓度与在其它条件一定的状况下，是相关联的。在使用油田污水时，分散凝胶体系的配方主要决定于水质和试验油井及区块的地层渗透率情况。

4.2 水中离子影响

在油田污水中较常见的钙离子、镁离子，以及铁二价离子、碳酸氢根离子、硫酸根离子等。实验如下结论：

（1）在2000毫克/千克之下的实验状态下钙离子、镁离子能有效提高体系对油层岩心封堵外，无任何其他影响。

（2）三价铁离子对胶态分散凝胶的性能影响较大；三价铁离子浓度较高时，不能形成有效的胶态分散凝胶。

（3）交联体系中添加HCO3-离子100 mg/ kg时，不能封堵岩心。

从实验结果看出，污水中的某些常见离子对HPAM / AlCit浓度应该控制有效范围内，对凝胶的影响比较小。

4.3 油田水处理药剂对其影响

油田在污水中加入各种添加剂，主要有破乳剂，絮凝剂，缓蚀阻垢剂、杀菌剂等。实验考察表明，几乎所有这些有机添加剂没有加强胶态分散凝胶封堵能力的，只是降低胶态分散凝胶封堵能力的程度有所不同。水处理化学剂多数不利胶态分散凝胶体系的封堵能力，要注意水处理化学剂的选择。

4.4 现场参数确定

4.4.1注入浓度

室内试验筛选了不同交联比例HPAM / AlCit体系的微孔滤膜滤过时间变化，以得到其体系配方。当聚合物浓度为200-300mg/ kg，聚合物与铝离子比为5：1-10：1时，能配制相对较稳定的凝胶体系。

4.4.2注入参数

具有堵塞和驱油效果的聚合物溶液的浓度应在200-300mg/l范围内，形成胶态凝胶的临界浓度为280mg/l。聚合物浓度将采用200-250mg/l。又根据高246块的地质状况及水井生产情况所进行数值模拟表明，当交联聚合物溶液注入0.1PV时效果相对较差，当注入0.015PV时封堵岩心渗透率效果相对较好。

4.4.3方式选择

为了使聚合物溶液混合均匀，增加其流动性，减少流动阻力，柠檬酸铝母液在注入水的泵出口与注入水相混合，聚丙烯酰胺母液也在注水前加一静态混合器与注入的水混合。

5 现场试验情况

于2012年开始在高246块5个井组进行现场试验，试验井组产油上升，含水下降。油层纵向上吸水得到改善。通过高2-4-72侧井组措前与措后吸水剖面现场录取的数据来看：吸水厚度由4.8m增加到15m；高渗透部位吸水比例100%下降到56.31%，油层相对低渗透吸水层得到提高。增产效果明显，截止2009年11月，五井组累计增油达15954.8吨，增油效果十分明显。

6 结论

（1）胶态分散凝胶深部调驱技术能有效提高高246块水井的注水效果，驱油增强，增加了水井的注水波及体积。

（2）该技术对油层经多年冲刷形成的高渗层具有较好的封效果，研制的配方对高升油田注水区块246块适用性较强。

参考文献

[1] 彭勃，李明远，吴肇亮，等，聚丙酰胺胶态分散凝胶微观形态研究.油田化学，1998.15（4）：258-361

凝聚态物理篇4

关键词：絮凝剂 电解法 聚合氯化铝 水处理

Experimental Study on Application of PAC Produced Electrochemically in Water and Wastewater Treatment

Abstract：A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The results show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and traditional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior to other coagulants.

Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment

在现代絮凝剂的研究中，已从形态学方面证明聚合氯化铝(PAC)主要由3种形态构成［1～3］：Ala形态(主要包括铝的自由离子、单体、低聚物)、Alb形态(铝的聚合物)和Alc(三羟化铝溶液或凝胶)，并可分别求得各自的含量及比例：AlT＝Ala+Alb+Alc(1)一般认为Alb部分是最佳的凝聚絮凝形态，并证明Alb即为Al13的聚合形态(化学式为Al13O4(OH)7+24)［4］，它实际上是一定控制条件下铝离子的水解—聚合—沉淀过程的动力学中间产物。采用电化学方法制备絮凝剂主要是采用电解法制备碱式氯化铝和电渗析法制备一般概念上的聚合氯化铝。在前期的研究中［5～7］，一种以Alb为优势形态的聚合氯化铝采用电解法制备成功，它具有高碱化度、高Alb形态等特点，具备高效净水最佳絮凝的化学形态条件。

1　E—PAC的制备

连续进料、出料的电解制备反应系统见图1。

电解液采用三氯化铝溶液，阳极为金属铝，电流为600 A，电压为1.4 V，E—PAC为无色透明液体，产量为100 kg/d，W(Al2O3)＝10%，W(Alb)＝67.6%，W(碱化度)＝64.5%。

2　试验方法

2.1烧杯试验

采用烧杯搅拌试验考察E—PAC对水中的浊度、腐殖质、COD、油的去除效果。模拟的浑浊水和含腐殖质水分别采用高岭土和富里酸(山西产)加1∶1的自来水和去离子水配制，生活污水和含油废水均为实际水样。烧杯搅拌试验在美国产六联搅拌器上进行，使用2 L烧杯，内充1.5 L水样，在280 r/min混合搅拌1 min，然后在40 r/min下混合反应10 min，静置沉淀15 min，取上清液测定。

2.2　中试

E—PAC的中试在高效絮凝集成系统上进行，系统构成见图2。

该系统采用絮凝—拦截沉淀工艺，建在北京第九给水厂的导示水厂，原水浊度为1.0～87.5 NTU，混凝药剂为九厂目前使用的ZB—PAC(淄博产液体聚合氯化铝)、DY—PAC(唐山产液体聚合氯化铝)、AS(硫酸铝)和E—PAC。系统运行的主要参数，混合：t＝60 s，v＝3m/s，G＝613s-1；反应：T＝15 min(t1＝t2＝t3＝5 min)，v1＝0.5 m/s，v2＝0.3m/s，v3＝0.1m/s，G＝80s-1(G1＝125.5s-1、G2＝57.5s-1、G3＝10.4s-1)，GT＝7.2×104；沉淀：t＝0.4～2 h。试验用水为北京市第九水厂的原水。

3　E—PAC净水效果

3.1静态效果

将电解法制备的E—PAC与电渗析法制备的聚合氯化铝(ED—PAC)、市售聚合铝、三氯化铝和硫酸铝进行絮凝效果对比试验，结果如图1、2所示。

结果表明，药剂投加量相同时，几种絮凝剂对水中的浊度均有一定的去除效果，硫酸铝和三氯化铝的去除效果最差，DY—PAC和ED—PAC明显优于硫酸铝等，但E—PAC在絮凝过程中对浊度的去除率均远高于其他絮凝剂。对富里酸的去除率也有类似的结果，E—PAC对富里酸的絮凝去除效果最好，DY—PAC和ED—PAC也优于硫酸铝等传统混凝剂，这种结果主要是由于其具有较高的Alb含量。

摘要：通过电解法制备了一种Alb含量达67.6%、碱化度达64.5%的优质聚合氯化铝(E—PAC)产品，并将其用于水处理试验。静态试验和现场中试的研究结果表明，与普通PAC和几种传统混凝剂比较，E—PAC对水中的浊度和腐殖质、污水中的SS和COD及油类污染物等具有优异的去除效能，投加10 mg/L E—PAC(以Al2O3计)，可以去除污水中99.1%的SS和57.6%的COD，明显高于同类产品的水处理效率。

关键词：絮凝剂 电解法 聚合氯化铝 水处理

Experimental Study on Application of PAC Produced Electrochemically in Water and Wastewater Treatment

Abstract：A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The results show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and traditional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior to other coagulants.

Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment

在现代絮凝剂的研究中，已从形态学方面证明聚合氯化铝(PAC)主要由3种形态构成［1～3］：Ala形态(主要包括铝的自由离子、单体、低聚物)、Alb形态(铝的聚合物)和Alc(三羟化铝溶液或凝胶)，并可分别求得各自的含量及比例：AlT＝Ala+Alb+Alc(1)一般认为Alb部分是最佳的凝聚絮凝形态，并证明Alb即为Al13的聚合形态(化学式为Al13O4(OH)7+24)［4］，它实际上是一定控制条件下铝离子的水解—聚合—沉淀过程的动力学中间产物。采用电化学方法制备絮凝剂主要是采用电解法制备碱式氯化铝和电渗析法制备一般概念上的聚合氯化铝。在前期的研究中［5～7］，一种以Alb为优势形态的聚合氯化铝采用电解法制备成功，它具有高碱化度、高Alb形态等特点，具备高效净水最佳絮凝的化学形态条件。

1　E—PAC的制备

连续进料、出料的电解制备反应系统见图1。

电解液采用三氯化铝溶液，阳极为金属铝，电流为600 A，电压为1.4 V，E—PAC为无色透明液体，产量为100 kg/d，W(Al2O3)＝10%，W(Alb)＝67.6%，W(碱化度)＝64.5%。

2　试验方法

2.1烧杯试验

采用烧杯搅拌试验考察E—PAC对水中的浊度、腐殖质、COD、油的去除效果。模拟的浑浊水和含腐殖质水分别采用高岭土和富里酸(山西产)加1∶1的自来水和去离子水配制，生活污水和含油废水均为实际水样。烧杯搅拌试验在美国产六联搅拌器上进行，使用2 L烧杯，内充1.5 L水样，在280 r/min混合搅拌1 min，然后在40 r/min下混合反应10 min，静置沉淀15 min，取上清液测定。

2.2　中试

E—PAC的中试在高效絮凝集成系统上进行，系统构成见图2。

该系统采用絮凝—拦截沉淀工艺，建在北京第九给水厂的导示水厂，原水浊度为1.0～87.5 NTU，混凝药剂为九厂目前使用的ZB—PAC(淄博产液体聚合氯化铝)、DY—PAC(唐山产液体聚合氯化铝)、AS(硫酸铝)和E—PAC。系统运行的主要参数，混合：t＝60 s，v＝3m/s，G＝613s-1；反应：T＝15 min(t1＝t2＝t3＝5 min)，v1＝0.5 m/s，v2＝0.3m/s，v3＝0.1m/s，G＝80s-1(G1＝125.5s-1、G2＝57.5s-1、G3＝10.4s-1)，GT＝7.2×104；沉淀：t＝0.4～2 h。试验用水为北京市第九水厂的原水。

3　E—PAC净水效果

3.1静态效果

将电解法制备的E—PAC与电渗析法制备的聚合氯化铝(ED—PAC)、市售聚合铝、三氯化铝和硫酸铝进行絮凝效果对比试验，结果如图1、2所示。

结果表明，药剂投加量相同时，几种絮凝剂对水中的浊度均有一定的去除效果，硫酸铝和三氯化铝的去除效果最差，DY—PAC和ED—PAC明显优于硫酸铝等，但E—PAC在絮凝过程中对浊度的去除率均远高于其他絮凝剂。对富里酸的去除率也有类似的结果，E—PAC对富里酸的絮凝去除效果最好，DY—PAC和ED—PAC也优于硫酸铝等传统混凝剂，这种结果主要是由于其具有较高的Alb含量。

3.2中试效果

①低浊时期经几种絮凝剂处理后的沉淀池出水效果对比见图3、4。

原水浊度为1.0～4.0 NTU时，在同样的铝投加量下，E—PAC的水处理效果明显比其他絮凝剂好，不仅表现在对浊度的去除效率高，而且投加药量所允许的范围也大。

②较高浊度水经几种絮凝剂处理后的沉淀池出水效果对比见图5。

原水浊度为10.5～87.5 NTU时，在3种PAC中，E—PAC对浊度变化的适应性最好，在同样的铝投加量下，分别比DY—PAC和ZB—PAC对浊度的去除效率高约10%～20%，表现出明显的优越性。

3.3处理生活污水

取生态环境研究中心家属区生活污水，比较E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC 3种聚合絮凝剂对水中COD和SS的去除效果。试验用水的SS为321 mg/L，COD为250 mg/L，处理效果见表1。

E—PAC对生活污水中的SS和COD的去除效果均明显好于其他两种絮凝剂。当投加量均为10 mg/L(以Al2O3计)时，E—PAC可将原水中321 mg/L的SS和250 mg/L的COD分别去除至3 mg/L和116 mg/L，去除率分别为99.1%和57.6%；而其他两种PAC对SS和COD的去除率明显低于E—PAC。

表1　对生活污水的处理效果比较

mg/L

药剂 E—PAC DY—PAC ZB—PAC 投加量(Al2O3) 3 5 10 3 5 10 3 5 10 水中残余SS 52 24 3 78 31 13 89 42 23 水中残余COD 187 142 106 194 153 119 210 165 126 3.4处理含油废水

含油废水为锦州采油厂斜板除油后的出水，含油为120mg/L，COD为450mg/L，SS为275 mg/L。采用烧杯试验比较E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC三种聚合絮凝剂对COD、SS、油的去除效果，结果如表2所示。

表2　处理含油废水的效果对比 mg/L

药剂 E—PAC DY—PAC ZB—PAC 投加量(Al2O3) 5 10 20 5 10 20 5 10 20 SS 143 72 14 161 93 28 172 105 33 COD 398 266 182 418 297 221 425 308 246 油 86 45 9 92 54 18 98 49 17

当投加量均为20mg/L(Al2O3)时，E—PAC可将原水中275 mg/L的SS、450 mg/L的COD和120 mg/L的油分别去除至14 mg/L，182 mg/L和9 mg/L，去除率分别为94.9%，59.6%和92.5%，明显优于其他两种絮凝剂。

4　成本估算

电解法制备聚合氯化铝的主要成本来自于铝板的消耗，如铝板价格按13.5元/kg计算(包括三氯化铝、电耗与人员工资等)，则制备含10%Al2O3液体PAC的成本约为800元/t，投加铝量按10-5 mol/L计，则吨水处理成本约0.16元。与目前市场上质量较好的液体PAC的产品(750～800元/t)相比，其制备成本略高，估算结果如表3所示。

表3　E — PAC的制备与水处理成本估算 药剂的制备成本

(元/t) 含铝量

(%) 折合成铝价格

(元/kg) 水处理成本

(元/t) 投加铝量

(10-5 mol/L) 800 5 16 0.16 3.7 5　结论

电解法制备的聚合氯化铝由于其最有效的絮凝成分Alb远高于普通聚合氯化铝和传统混凝剂，所以对水中的浊度、腐殖质以及污水中的COD、SS、油类污染物具有优异的去除效果。电解法制备聚合氯化铝设备简单，参数易于控制，适合于各种规模和水质的给水和污水处理，并有利于水处理过程的自动化控制，具有很好的应用前景。

电解制备聚合氯化铝的主要问题是其采用金属铝作为铝的主要来源，由于金属铝价格较高，增加了药剂的制备成本，但由于其较高的Alb含量和高效的净水性能，其综合制水成本应与普通PAC相当。

参考文献：

［1］汤鸿霄.无机高分子絮凝剂的基础研究［J］，环境化学，1990，9(3)：1-12.

［2］Parthasarathly N,Buffle J.Study of polymeric aluminum(Ⅲ)hydroxide solutions［J］.Water Research,1985,19(1):25-35.

［3］Bottero J Y.et al Mechanism of formation of aluminum trihydroxide from Keggin Al13 polymers［J］.Colloid Interface Sci,1987,117(1):47-57.

［4］Fitzgerald J J et al.Temperature effect on the27Al NMR spectra of poymeric aluminum hydrolysis species［J］.Magn Reson,1989,(84):121-129.

［5］曲久辉，路光杰，汤鸿霄.电解制备高效聚合铝的溶液化学因素［J］.环境化学，1997，16(6)：521-526.

凝聚态物理篇5

【关键词】D-二聚体；临床检测；临床意义

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（x）.2013.07.110文章编号：1004-7484（2013）-07-3603-01

血浆D-二聚体是交联纤维特异性降解产物，也是继发性纤溶特有代谢物，可作为临床鉴别机体高凝状态及纤溶亢进状态的敏感性指标，也可作为溶栓治疗效果的观察指标[1]。近年来，随着D-二聚体临床研究的不断深入，D-二聚体检测已经深入到心血管疾病、DIC、抗凝治疗等领域，在临床上的应用愈加广泛，并且在肝脏疾病、恶性肿瘤、妊高症、糖尿病血管病变等疾病的诊断、治疗、预后和转归中发挥着极为重要的临床价值，现已成为深静脉血栓形成和肺栓塞临床诊断的“金标准”。

1D-二聚体形成机制与检测方法

D-二聚体是在各种病理或生理状态下，凝血系统激活导致凝血活酶将纤维原蛋白转化成纤维蛋白单体，并在活化因子XⅢ的作用下形成交联纤维蛋白。交联纤维蛋白的生成进一步激活了机体纤溶系统，形成各种大小不同FDP碎片降解产物[2]。D-二聚体是交联纤维蛋白在纤溶酶降解过程中所释放碎片进一步降级产生的含有γ链的片段，因纤维蛋白原与可溶性纤维蛋白无γ链交联存在，所以只用纤溶酶降解交联纤维蛋白才能够产生D-二聚体。受到病理因素影响，机体凝血及纤溶动态平衡遭到破坏，凝血倾向不断增加，从而导致纤维蛋白降解产物增加。因此，D-二聚体含量升高，表明机体内存在纤维蛋白血栓形成和纤溶发生，临床上也将D-二聚体含量的变化作为机体高凝状态与纤溶亢进状态的分子标志物[3]。

D-二聚体的检测是临床对继发性纤溶灵敏度较高、特异性强的检验项目，是目前判断机体高凝状态和鉴别原发性与继发性纤溶、观察溶栓治疗效果等方面具有重要临床价值的指标。D-二聚体检测方法主要有乳胶凝集法、酶联免疫吸附法、胶体金免疫渗滤法、荧光抗体法等。乳胶凝集法是将抗D-二聚体的单克隆抗体置于乳胶颗粒上，使其与血浆中D-二聚体发生抗原抗体反应。乳胶凝集法特异性较低，对于有血块形成的出血均可检验为阳性，因此在临床检测过程中只适用于定性。酶联免疫吸附法是将抗D-二聚体的单克隆抗体置于聚苯乙烯板上，并采用另一种辣根过氧化酶用于标记单抗，加入样本后可在孔内形成一种特异抗体-抗原-抗体复合物，使底物显色，其颜色深浅与血液检测样本中的D-二聚体含量成正比。这种检测方法检测操作较为繁琐。胶体金免疫渗滤法是将抗D-二聚体的单克隆抗体置于多孔膜测试卡上，加入血液检测样本后进行洗涤，再加入胶体金标记单抗，形成一种特异抗体-抗原-抗体复合物，使底物显示红色，其红色显示程度与血液检测样本中D-二聚体的含量成正比。胶体金免疫渗滤法操作简便，可用于单个或批量血液标本的检测。

2D-二聚体临床应用价值

血浆D-二聚体升高是由于继发性纤溶亢进所引起的，因此D-二聚体临床上诱发纤维蛋白增多的相关疾病或疾病进展过程中均可出现D-二聚体增高，但对于不同疾病，D-二聚体在阳性值程度上也有所区分。在各种打破凝血纤溶平衡而导致继发性纤溶亢进的疾病中，D-二聚体的定量检测在临床诊断、治疗、疗效观察及预后评价等方面具有重要临床意义，极大提高了相关疾病诊治及评价水平。

在恶性肿瘤的临床诊断中，因肿瘤患者存在不同程度的凝血异常，D-二聚体检测可对患者病情进展情况及是否形成血栓进行明确判断。临床研究表明肿瘤患者凝血异常是由于肿瘤组织生长对患者的机体损伤、患者对肿瘤组织的炎症反应、肿瘤组织直接或间接诱导凝血酶产生、组织坏死等原因导致[4]。恶性肿瘤患者常并发学血栓栓塞性疾病，是导致患者死亡的主要原因之一。因此利用D-二聚体检测预测肿瘤患者血栓发生、监测患者病情具有重要意义。

除了在常规肺部疾病、肝脏疾病、DIC、溶栓疗效观察及恶性肿瘤疾病诊断与治疗中发挥重要的临床价值，近年来，大量临床研究证实D-二聚体检测对于急性胰腺炎、糖尿病血管性病变、荨麻疹及系统性红斑狼疮也具有重要临床意义[5]。急性胰腺炎患者因胰腺微循环障碍与大量炎症介质的作用，易导致胰腺局限性炎症迅速发展成为SAP，造成血管损伤或组织缺血，凝血系统激活引起的纤维蛋白降解物增加会进一步加重患者病情，出现严重并发症，因此对于SAP的早期诊断与治疗十分关键。D-二聚体检测可预测急性胰腺炎患者是否合并多器官损伤，对急性胰腺炎及SAP病情监测、治疗和预后均有一定意义。

荨麻疹是临床常见皮肤、黏膜血管反应性疾病，其致病因素较多，病理特点为肥大细胞激活后释放多种因子，导致凝血系统激活。临床研究表明，急、慢性荨麻疹患者与正常人血浆中的D-二聚体含量明显不同，且荨麻疹患者血浆中的D-二聚体含量与病情发展显著相关。因此，通过对急、慢性荨麻疹患者血浆D-二聚体进行检测，对于判断患者病情进展情况及给予相应治疗具有重要意义。

系统性红斑狼疮是一种自身免疫性疾病，可引起全身多发性脏器损害，常伴发凝血、纤溶异常等情况。临床研究通过测定系统性红斑狼疮患者血浆D-二聚体水平，发现患者血浆D-二聚体水平明显高于正常人，且经临床治疗后患者血浆D-二聚体水平较治疗前明显降低。表明，血浆D-二聚体水平与系统性红斑狼疮活动性呈正相关，对系统性红斑狼疮患者进行血浆D-二聚体检测有助于对疾病活动性与临床疗效准确评价。总之，D-二聚体检测在相关疾病临床诊治过程中具有敏感性高、特异性明显、检测迅速、经济方便的特点，可准确反应机体高凝状态，为临床诊断治疗提供客观可靠的依据，对治疗方法选择及预后评价均有重要意义。

参考文献

[1]梁亚嘉，陈艳.肿瘤患者血浆D-二聚体检测的临床意义[J].福建医药杂志，2009，31（3）：100-101.

[2]刘旭峰，叶剑飞.血浆D-二聚体与结直肠癌转移的关系[J].临床医学，2009，29（12）：103-104.

[3]张云平，辛晓敏，毕莉.D-二聚体检测在DIC诊断及治疗中的应用[J].哈尔滨医科大学学报，2008，42：179-180.

凝聚态物理篇6

论文摘要:在诸多的水处理方法中，混凝法是一种最常用的水处理物化方法。这种方法是通过向水中加入混凝剂而使胶体脱稳产生絮凝，从而去除污染物的方法。影响混凝的因素有很多，比如温度、PH值、水力条件、絮凝剂投加量和性质等，调节好这些因素能达到很高的去除效果。

0 引言

在工业废水和生活废水处理中，有一种很重要的物化处理方法:混凝法。这种水处理方法应用广泛，各种污染指标去除率高。下面对这一方法进行简单介绍。

1 混凝法

1.1 混凝法的概念 在天然水中和各种废水中，物质在水中存在的形式有三种:离子状态、胶体状态和悬浮状态。一般认为，颗粒粒径小于1nm的为溶解物质，颗粒粒径在1~100nm的为胶体物质，颗粒粒径在100nm~1mm为悬浮物质。其中的悬浮物质是肉眼可见物，可以通过自然沉淀法进行去除;溶解物质在水中是离子状态存在的，可以向水中加入一种药剂使之反应生成不溶于水的物质，然后用自然沉淀法去除掉;而胶体物质由于胶粒具有双电层结构而具有稳定性，不能用自然沉淀法去除，需要向水中投加一些药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒脱稳而互相聚合，增加至能自然沉淀的程度而去除。这种通过向水中加入药剂而使胶体脱稳形成沉淀的方法叫混凝法，所投加的药剂叫混凝剂。

1.2 混凝的基本原理 废水中的胶体物质具有巨大的比表面积，可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等，使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布，在界面两边产生电位差，这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团，整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本身，称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性，原因在于胶体粒子之间的静电斥力(胶体常常带有同种电荷而具有斥力)、胶体表面的水化作用及胶粒之间相互吸引的范德华力共同作用。胶体微粒带电越多，其电位就越大，带电荷的胶粒和反离子与周围水分子发生水化作用越大，水化壳也越厚，越具有稳定性。向水中投加药剂，使胶体失去稳定性而形成微小颗粒，而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒，从液体中沉淀下来，这个过程称为凝聚。凝聚有以下几方面的作用:

1.2.1 压缩双电层与电荷的中和作用。加入电解质，使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小，从而范德华力占优势而达到彼此吸引形成凝聚;或者加入电不同电荷的固体微粒，使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引，最后达到凝聚。

1.2.2 高分子絮凝剂的吸附架桥作用。高分子絮凝剂的碳碳单键一般情况下是可以旋转的，再加上聚合度较大，即主链较长，在水介质中主链是弯曲的。在主链的各个部位吸附了很多固体颗粒，就象是为固体颗粒架了许多桥梁，让这些固体颗粒相对地聚集起来形成大的颗粒。

1.2.3 絮体的网捕作用。有些混凝剂(如铝盐或铁盐)有水中形成高聚合度的多羟基化合物的絮体，在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共同沉淀，此过程称为絮凝剂的网捕作用。

2 几种常见的混凝剂

常用的混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、生物絮凝剂等。无机絮凝剂主要产品有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合硫酸铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁和聚合硫酸氯化铝等。有机高分子絮凝剂以聚丙烯酰胺类产品为代表，生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝能力的高分子有机物，主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核酸。下面简单介绍几种常用的混凝剂。

2.1 硫酸铝(AS) 无水硫酸铝是无色结晶，易溶于水，常温下硫酸铝以含十八水合物最为稳定。Al2(SO4)3·18H2O是具有光泽的无色颗粒或粉末晶体，极易溶于水，水溶液呈酸性(PH

2.2 聚合氯化铝(又称碱式氯化铝PAC) 聚合氯化铝是应用最广泛的一种絮凝剂，它的固体呈无色至黄色树脂状，易潮解，溶液为无色至黄褐色透明状液体，聚合氯化铝易溶于水并易发生水解，水解过程中伴随有电化学、凝聚、吸附、沉淀等物理化学现象。聚合氯化铝一般是由铝矿土与酸经过酸溶、水解、缩聚等复杂的过程而制成的。相对于硫酸铝而言，聚合氯化铝混凝效果随温度变化较小，形成絮体的速度较快，絮体颗粒和相对密度都较大，沉淀性能好，投加量较小。聚合氯化铝适宜的PH值范围在5-9之间，过量投加一般不会出现胶体的再稳定现象。长期的实践证明，作为絮凝剂，聚合氯化铝优于硫酸铝，很多净水场的硫酸铝已经逐步被聚合氯化铝所替代。聚合氯化铝水溶液呈弱酸性，PH值在5.5-6.0，对设备的腐蚀性很小。 转贴于

2.3 聚合硫酸铁(PFS) 聚全硫酸铁有固体和液体两种形式，液体为红褐色粘稠液，固体为淡黄色或浅灰色的树脂状的颗粒。在产品的储存的使用过程中，聚合硫酸铁对设备基本无腐蚀作用。聚合硫酸铁投药量低，而且基本不用控制液体的PH值。与铝盐相比，聚合硫酸铁絮凝速度更快，形成的矾花大，沉降速度更快;另外，它还具有脱色、除重金属离子、降低水中COD、BOD浓度的作用;但是其出水容易显黄色。

2.4 聚丙烯酰胺(PAM) 按离子特殊性分类，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性酰胺四种。阳离子酰胺主要用于水处理，阴离子酰胺主要用于造纸、水处理，两性酰胺主要用于污泥脱水处理。聚丙烯酰胺易溶于冷水，分子量对溶解度影响不大，但高分子量的酰胺浓度超过质量分数10%以后，会形成凝胶状态。溶解温度超过50度，PAM发生分子降解而失去助凝作用。因此溶解聚丙烯酰胺时要用45-50度的温水最为适宜。配制聚丙烯酰胺溶液一般配成质量浓度为0.05-2%，阳离子酰胺粘度较小，可配制成浓度较大的溶液，阴离子酰胺粘度较大，可适当配制成浓度较小的溶液。配制溶液时不可浓度过大，否则不容易控制加药量，容易造成加药过量。聚丙烯酰胺的加入量很小，一般加药量在0.1-2ppm。聚丙烯酰胺溶液用于处理废水时，加药后的絮凝效果与搅拌时间与搅拌有关。当已经形成大块絮凝时，就不要再继续搅拌，否则会使已经形成的较大矾花被打碎，变成细小的絮凝体，影响沉降效果。

3 影响絮凝效果的因素

絮凝作用是复杂的物理和化学过程，絮凝处理效果是由多种因素综合作用的结果。影响絮凝效果的因素主要有以下几点:

3.1 温度的影响:水温升高絮凝效果则会提高，在低温条件下，必须增加絮凝剂用量。另一方面，水温过高，形成的絮凝体细小，污泥含水率增大，难以处理。所以，水温过高或过低对絮凝均不利。一般水温条件宜控制在20-30℃。

3.2 水体PH值的影响:每种絮凝剂都有它适合的PH值范围，超出它的范围就会影响絮凝效果。比如聚丙烯酰胺，阳离子型适用于酸性和中性的环境中使用，阴离子型适用于在中性和碱性的环境中使用，非离子型适用于从强酸性到碱性的环境中使用。

3.3 絮凝剂的性质和结构影响:对于高分子絮凝剂来说，其结构和性质对絮凝作用影响很大。无机高分子絮凝剂的聚合度越大，其电中和能力和吸附架桥功能越强。而对于有机絮凝剂来说，除了聚合度的影响外，线性结构的絮凝剂絮凝作用大，而环状或支链结构的有机高分子絮凝剂絮凝效果就差。

3.4 絮凝剂投加量的影响:各种絮凝剂都有在相应条件下的最佳投加量，低于或者超过这个最佳量都会使絮凝效果变差。用量不足时，絮凝不彻底，用量过量则会造成胶体的再稳定，降低絮凝效果。所以，不同的絮凝剂要在使用之前做小试确定其最佳加入量。

3.5 水力条件的影响:为了使絮凝剂与水体充分接触，增加颗粒碰撞速率，往往要进行机械搅拌，而搅拌的速度和时间必须适当。搅拌时间太短，絮凝不充分;搅拌速度太快，时间太长，会使已经形成的絮凝被打碎，降低高分子链的架桥吸附能力。

参考文献

[1]上海环境保护局.废水物化处理.同济大学出版社.2000:47~52.

[2]杨学富.制浆造纸工业废水处理.化学工业出版社.2001:48~49.

凝聚态物理篇7

关键词：二次凝聚法 去除原水TOC

关于常规凝聚对有机物的去除，一般认为原水有机物浓度的升高引起凝聚剂投加量明显增加［1～2］，研究较多的为强化混凝法［3～4］。一些研究结果表明，优化混凝条件可将TOC去除率提高到60%以上［4］。进一步的研究认为混凝时的pH影响最大，当pH≥7.0时有机物去除主要是金属氢氧化物吸附的结果；而当pH＜7.0时则需足够有效地使凝聚剂与原水迅速接触，发生电性中和反应［5～6］。本文据此，试验研究了二次凝聚工艺对原水总有机碳(TOC)的去除效率。

1　试验

1.1　试验装置

试验装置采用六联烧杯搅拌试验装置。二次凝聚的工艺过程为：原水第1次加药凝聚 第2次加药凝聚絮凝沉淀。

1.2　试验原水

试验原水取自江苏省某市郊区河流，试验原水水质参数数值如下：

浊度(NTU) 12～446

TOC(mg/L) 9.3～14.4

碱度(以CaCO3计mg/L) 92～126

pH 6.78～8.06

溶解氧(mg/L) 2.8～3.1

1.3　试验过程

试验分两部分。

(1)二次加药凝聚试验；同时作为对比，做常规凝聚试验。比较常规凝聚与二次凝聚效果。

(2)试验研究二次凝聚沉淀出水比常规凝聚沉淀出水水质优的原因。试验采用3种不同水样，除原水外，另配制2种浊度与原水相同的水样：①原水；②稀释水(50%原水+50%配制水)； ③配制水。其中，配制水为蒸馏水+粘土搅拌的悬浊液。分别进行3种水样的常规凝聚试验和二次凝聚试验。

凝聚剂采用硫酸铝(化学纯)，分子式为?Al2(SO4)3·18H2O。试验采用6种凝聚剂投加量，分别为40 mg/L，50 mg/L，60 mg/L，70 mg/L，80 mg/L，90 mg/L。二次凝聚采用与常规凝聚等量的投加量，每次投加量分别为其1/2。

二次加药凝聚时间共为60 s，每次30 s，絮凝与沉淀时间和为20 min，采样测定沉淀出水 TOC和浊度；常规加药凝聚时间为30 s，絮凝与沉淀时间和为20 min，采样测定沉淀出水TOC 和浊度。

1.4　水质分析

水质测定项目有：原水TOC、浊度、碱度、pH、溶解氧，混凝沉淀出水TOC、浊度。

2　结果与讨论

2.1　试验数据分析

2.1.1　TOC去除与加药量的关系

试验结果见图1，原水TOC为11.4 mg/L，浊度为139 NTU。结果显示用二次凝聚比常规凝聚的沉淀出水TOC有明显改善。常规凝聚当凝聚剂投加量为50 mg/L时取得最佳TOC去除效果，当投加量继续增加时TOC的去除效果反而下降。而二次凝聚的最佳TOC效果出现于 80 mg/L。两种试验方式都有最佳效果点的存在，但绝对去除效果有明显差别。试验表明原水有机物的去除率不仅与凝聚剂的投加量密切相关，也与凝聚方式密切相关。

图1　二次凝聚与常规凝聚沉淀出水TOC比较

2.1.2　浊度去除与加药量的关系

试验结果见图2，原水TOC为11.4 mg/L，浊度为139 NTU。对于浊度，常规凝聚当凝聚剂投加量为50 mg/L时取得最佳凝聚效果，沉淀出水浊度为4.2 NTU。相应地，二次凝聚沉淀出水为3.5 NTU。而二次凝聚最佳凝聚效果的投加量为80 mg/L，此时出水浊度为2.1 NTU 。相应的常规凝聚沉淀出水浊度为10.2 NTU。

图2　二次凝聚与常规凝聚沉淀出水浊度比较

由上述试验结果可以发现，原水TOC的去除与浊度的去除有非常好的相关性，这是一个值得关注的现象，本文将在阐述TOC去除机理时解释这个现象。尽管加药量不同，但在绝对意义上二次凝聚能取得更好的效果。这是因为常规凝聚在微观上存在部分凝聚剂过量，胶体颗粒再次稳定的缘故。从试验结果可以看出，二次凝聚对浊度的去除效果明显高于常规凝聚。比较试验结果有两个特征：①二次凝聚沉淀出水的浊度曲线基本上处于常规凝聚下方；② 二次凝聚最佳加药量范围明显宽于常规凝聚。

2.1.3　凝聚方式对TOC去除效果的影响

第二部分试验的目的在于确定二次凝聚法去除有机物效果的改善是否由于二次凝聚方式有利于去除原水有机物，以及常规凝聚效果差的原因是否由于原水有机物引起。试验结果见图 3，图4。试验的原水浊度与另2种水样浊度同为127 NTU，而TOC分别为11.2 mg/L，5.6 mg/L，0mg/L。从试验结果看，由于3种水样的有机物(TOC)含量不同，经混凝试验后其沉淀出水TOC也明显不同。常规凝聚工艺的原水有机物去除率较低，而二次凝聚法确有比常规凝聚法优越的去除原水有机物(TOC)的功能。

图3　不同有机物浓度的常规凝聚沉淀出水TOC比较

图4　不同有机物浓度的二次凝聚沉淀出水TOC比较

2.2　二次凝聚机理分析

通常原水中的胶体杂质为无机类如粘土，有机类如腐殖质、细菌、病毒、藻类等。原水有机物(NOM)在水中存在的形式有3种，即颗粒的、胶体的和溶解的。颗粒有机物包括有机残渣和微生物，与水中的其它浊度物质一样能通过混凝、沉淀而被容易地去除。关于胶体有机物质的粒径范围目前尚无统一标准。一般认为溶解性有机物粒径小于0.45 μm。胶体有机物与溶解性有机物的区别是，胶体有机物能通过电性中和脱稳凝聚，而溶解有机物则不能。大部分溶解性有机高分子物质通常被认为是一些水生腐殖质(AHSs)。在原水中一般颗粒性的有机物很少，以溶解性有机物为主［3］。

在常规凝聚法中可用沉淀和共沉淀原理解释原水有机物去除过程。它们的本质区别在于沉淀作用时水中溶解性有机颗粒已转化为结晶颗粒，而共沉淀作用时水中有机物呈溶解状态。

原水经过加药快速混合后，部分溶解性有机物被吸附到凝聚剂水解产物表面，成为颗粒性有机物。这个特征对于解释二次凝聚的作用机理是重要的。

设Al2(SO4)3·18H2O溶于水后立即可离解出［Al(H2O)6］3+的水合形态。在一定条件下，［Al(H2O)6］3+经过水解、聚合或配位反应可形成多种形态的配合物或聚合物以及Al(OH)3。因试验中原水pH=7.5，故水解产物以Al(OH)3为主。假定Al3+水解为Al(OH)3胶体，在非理想混合条件下，带正电荷的铝盐水解溶胶并不立即与疏水性的有机类物质反应。在常规凝聚工艺中，无机物的负电基团-COO-和有机物的负电基团-COO-都同时与Al(OH)3发生反应，但有研究认为，有机物与?Al(OH)3?结合的速度较无机物快［5］。如此就造成了有机物分子吸附到光滑的氢氧化铝表面，由于有机物的负电基团-COO-数较大，所以在发生电中和作用后又产生空间稳定作用。此时即发生了氢氧化铝的再稳现象。由于凝聚剂的投加是充分的，所以与此同时无机物颗粒与Al3+水解物的电中和依然发生。但由于再稳的氢氧化铝胶体的存在，有效地阻止了已脱稳的无机物颗粒的进一步凝聚，导致大量小而稳定的、难以沉淀的微絮体存在。这些现象的发生，在相当程度上降低了吸附架桥、网捕机理的有效性。国外亦有在混凝出水中观察到再稳胶体中含有原水有机物的文献报道［7］。

在此基础上分析，第一次凝聚生成的再稳有机物胶体必然在第二次凝聚时将再度脱稳，此时因吸附有机物的絮凝颗粒已处于电中性且无多余有机物负电基团存在，故微小颗粒能凝聚到一定尺寸，同时无机性的微絮体在无再稳的有机胶体干扰下发生更有效的吸附架桥及网捕作用。由此可见，在常规凝聚工艺中原水有机物的存在对颗粒无机物的凝聚产生拮抗作用。而通过二次凝聚既能降低凝聚沉淀出水浊度。又能提高对原水有机物的去除率。这说明了第二次凝聚的必要性，也显示了二次凝聚工艺的合理性。同时也说明了第三次凝聚已无必要。

进一步解释试验结果，可分析出原水有机物从溶解性转变为颗粒性的过程，但这种转变不是传统意义上的。事实上，原水有机物在二次凝聚步骤里依然分为溶解性的和颗粒性的有机物。原水里颗粒性的有机物含量是可以忽略不计的，但在快速混合后颗粒性有机物含量立即变得重要起来，因为部分溶解性的有机物吸附在氢氧化铝颗粒表面，使得颗粒性的有机物分数变大。第二次凝聚不增加颗粒性的有机物分数，但在这里由于吸附架桥和网捕作用能将颗粒性的有机物几乎去除。显然，为取得较高的有机物去除率，必须在第一次凝聚里投加足够量的凝聚剂为有机物提供足够的金属氢氧化物表面。

3　结论

1)二次凝聚工艺比常规混凝工艺具有明显优势。当采用二次凝聚工艺时，TOC去除率可提高30%以上，试验沉淀出水浊度可降低2.0 NTU。

(2)在二次凝聚工艺中原水有机物的去除是分两步完成的。原水有机物的存在对无机物颗粒的凝聚起拮抗作用。

(3)对受轻度有机物污染的原水，二次凝聚工艺能显著地改善水处理能力。

参考文献

1　Croué J? P. Removal of dissolved hydrophobic hydrophilic organic substances during coagulation of surface waters.Water Sci Tech,1993,27(11):143～152

2　Edwards? M. Predicting DOC removal during enhanced coagulation.AWWA,1997, 89(5),78～89

3　曹春秋.强化混凝法去除饮用水天然有机物质评介.给水排水，1998，24(6)：65～70

4　黄廷林,王锦，石宏志，等.强化絮凝去除水中DBP先质研究(I).西安建筑科技大学学报，1998，30(4)：328～352

5　Licsko? I. Realistic coagulation mechanisms in the use of aluminum and iron(III) salts.Water Sci Tech,1997,36(4):103～110

凝聚态物理篇8

1 资料与方法

1.1 一般资料

患者79例，>60岁的39例，

2 方法

2.1 仪器与试剂 血小板聚集率检测采用美国CHRONOLOG540VS 检测仪，试剂为美国CHRONO-PAR公司生产的ADP REAGENT。D-二聚体测定：使用日本Sysmex CA-6000测定仪，试剂为美国DADE BEHRING 公司生产的D-Dimer Plus。

2.2 检测方法 所有患者均于术后第3天空腹采取肘部静脉血待测。（1）、血小板聚集率检测：取3.6ml血样本，加入抗凝剂，经离心处理，经二磷酸腺苷诱导光学法进行检测。（2）、D-二聚体检测：取血样1.8ml，加抗凝剂，离心处理，用免疫法测定。所用检测均在采血后2h内完成。

3 统计分析方法

计量资料以均数±标准差表示，采用独立样本t检验。

3 结果

不同年龄颅脑外伤术后并发脑梗塞患者血小板聚集率和D-二聚体测定结果的比较（x ±s）

注*P

由表可以看出，>60岁组在颅脑外伤术后脑梗塞患者中，血小板凝集率、D-二聚体高于

3 讨论

颅脑外伤术后机体凝血功能处于亢进状态，并伴有继发性纤溶活性改变[3]。血小板凝集率的增高对动脉附壁血小板――纤维型血栓形成起着重要作用，本组观测结果提示老年人具有血小板凝集功能增强的特点，对此类人群颅脑外伤术后可适量运用抗凝药物（如低分子肝素钙 5000u,2次/日，或5000u一次/日。），并检测凝血功能。

血浆D-二聚体是交联纤维蛋白在纤溶酶降解时产生纤维蛋白降解产物（FDP）的代谢物质，其血浆水平的增高反映继发性纤溶活性的增强，可作为体内高凝状态和纤溶亢进的特异性分子标志物[3]。本组观测结果表明，>60岁老年颅脑外伤术后D-二聚体明显增高，处于高凝状态，提示D-二聚体可作为颅脑外伤术后发生脑梗塞的敏感指标之一[4]，它比CT出现形态学异常改变的时间早，对早期发现颅脑外伤术后脑梗塞有重要意义。

综上所述，对颅脑外伤术后监测血小板凝集率、D-二聚体的变化，早期药物干预，可减少老年患者颅脑外伤术后梗塞的发生率。

参考文献

[1] 刘海波，力明洙，武文元，等.颅脑外伤并发脑梗塞的临床研究.内蒙古医学杂志，2006,38（4）：32-35.

[2] 汤敏，王晓强，崔竞飞.脑外伤后腔隙性脑梗塞28例分析.中国综合临床，2004,20(12):1121-1123.

[3] Feiberg WM，Bruck DC,Ring ME,et al.Hemostatic markers in acute stroke.Stroke,1989,20:592-597.

凝聚态物理篇9

关健词脑梗死；D-二聚体；临床应用

脑梗死是我国中老年人神经系统的常见病、多发病，目前脑梗死的诊断及病情观察多依据头颅CT，核磁共振（MRI）,脑电图及经颅多普勒脑电图检查。有研究表明，D-二聚体是交联纤维蛋白的特异性降解产物，可作为反应血液高凝状态和纤溶亢进的分子标志物之一。凝血和纤溶是血栓性疾病的主要病理过程，高凝状态与纤溶亢进有直接关系。本文对脑梗死患者血浆中D-二聚体进行定量检测，并与健康对照组进行分析，旨在探讨血浆中D-二聚体水平高低与脑梗死之间的关系。

1、材料与方法

1.1研究对象来自2011年5月至2013年5月我院神经内科脑梗死患者81例为脑梗死组，其中男性50例，女性31例，年龄40岁至86岁，平均年龄62岁，全部病例均经临床及头颅CT或MRI扫描确诊，排除其它病因引起的脑梗死。同时选择同期在我院健康体检者70例作为健康对照组，其中男性45例，女性25例，年龄40岁至76岁，平均年龄58岁。

1.2检测方法抽取住院患者及健康体检者早晨空腹静脉血至抗凝管2ml，该抗凝管用109mmol/l枸橼酸钠抗凝，于3000r/min离心10min，取血浆进行D-二聚体定量测定，本测定所采用的仪器为法国stago Compact全自动血凝仪，试剂由日本积水医疗株式会社提供。

1.3统计学分析实验数据以均数±标准差（X±S）表示，两组间数据比较用2样本均数比较的t检验，p

2、结果

脑梗死组与健康对照组血浆D-二聚体检测结果比较，脑梗死组血浆中D-二聚体含量明显高于健康对照组，有显著差异（p

表1脑梗死组与健康对照组D-二聚体含量比较（X±S）

组别nD-二聚体(ug/ml)

脑梗死组814.25±0.51

健康对照组700.31±0.06

P-

3、讨论

正常人血浆中不含或含少量D-二聚体，当机体发生凝血时，凝血酶作用于纤维蛋白原，使其转变为交联纤维蛋白，同时纤溶系统被激活，降解交联纤维蛋白形成各种FDP碎片，由于r链的交联，使便产生了包含r链相连的2个D片段，即D-二聚体。D-二聚体测定是诊断活动性纤溶较好指标，对脑梗死有重要诊断价值。目前，脑梗死发病率占老年人脑血管疾病的75%~80%【1】，严重影响老年人的身体健康，也受到了社会的广泛关注。凝血和纤溶是血栓疾病的主要病理过程，D-二聚体测定含量升高提示体内继发性纤溶的提高，是高凝状态和继发纤溶亢进的分子标志物【2】。有研究发现，当患者血浆D-二聚体水平升高时，预示血管内血栓形成和继发纤溶出现，脑梗死急性期患者体内血液凝固增强，继发纤溶活性亢进。本研究结果显示：脑梗死组患者血浆D-二聚体含量明显高于健康对照组，两组间存在显著性差异（p

总之，D-二聚体对高凝状态和血栓性疾病的诊断有重要意义，可作为DIC、纤溶和血栓形成的标志物【4】。测定老年人脑梗死患者血浆中D-二聚体含量，对于脑梗死的诊断、判断严重程度及预后有重要意义，临床医生对血浆中D-二聚体含量升高的脑梗死患者要引起重视。

参考文献

[1]刘嘉眉，王建华，叶慧玲，等．超敏C-反应蛋白和D-二聚体与老年脑梗死关系的研究[J]．国际医药卫生导报，200――13，(23)：20-22

[2]李苏娅．2443例血浆D-二聚体异常的临床意义[J].中国优生与遗传杂志，200――15(5)：38-39

凝聚态物理篇10

关键词：跳蹬河；Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ；示范段治理

中图分类号：TU991.21 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

跳蹬河是长江的一条次级河流，发源于沙坪坝区凉风垭，流经沙坪坝、九龙坡、大渡口三个区，全长约26公里，流域面积68.32平方公里。全长26公里的跳蹬河曾经是风光秀美的流域，但随着改革开放、经济的发展，河流两岸沿线新增了许多企业，企业排污治理不严等原因，致使河水遭受污染。

作为跳蹬河流域治理的示范段，选择石龙桥段和华龙家苑桥段。两河段治理长度共计400m，其中：华龙家苑桥段：桥中心线上游100m及下游100m的河段，计200m；石龙桥段：桥中心线上游100m及下游100m的河段，计200m。

2 河流示范段治理原则

（1）治理河段两岸需截污；

（2）既能去除污泥污染，恢复污泥活性，又能净化河流水体水质；

（3）能够快速消除黑臭，恢复河流洁净的面貌，不产生二次污染。

（4）标本兼治，提供河流自净能力，水体生态修复，改善河流景观。

基于上述要求，我们项目组收集大量资料，了解到国内技术前沿、投资省、效果好的Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代技术，并将该技术应用于河流治理，以集成的方式对河水、污泥进行同步治理。

3 Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代技术

3.1 技术介绍

Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代是在凝聚剂Ⅰ代的基础上，根据不同河流污染因子比例差别的特点，进一步研制开发出的高效复合型物化凝聚剂。

Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代产品，是一种中性凝集固定分离剂，采用了多成分、多介质、多结构、多机能的超细粉末化技术，具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强，具有空隙率大、吸附性强、黏结性高、干体松散等优点，能有效吸附凝聚水中的游离物质和降解水中的金属矿物质，达到净化水质的目的。研究和实验结果表明，该凝聚剂同时还能起到除臭的作用，能够长时间消除异味和吸收，分解有害化学物质。

这种新型污水（污泥）修复处理剂，通过吸附、电化学和分离作用，无论处理有机系污水、还是处理无机系污水，都能使溶存在污水中的物质（其中包括金属类的污染物）和悬浊物很快凝集，与水分离，使污水转化为水质优良的清洁水。

这种新型污水、污泥同步修复处理剂，还能够快速硬化底泥，封闭废弃重金属残留物和油腻泥土，防止有害物质溶出，又能有效改良土团粒结构。该种新型污水、污泥同步修复处理剂能与污泥反应生成网状结构，能够牢固胶结土壤粒或者重金属废弃物等物质，把重金属、有机物裹入网状结构中后，封闭有害物质的溶出，既保证植物的生长，河底的污泥就会从此固化。

3.2 技术特点：

①凝集速度快。其凝集及沉降速度都是其它凝聚剂难以媲美的。使用Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代比传统凝聚剂省空间、省时间、高效能，可进行连续处理。

②凝集结块颗粒大、硬度高，分离的污泥疏水性较好，污泥含水率低，脱水比传统的容易进行。因微孔结构，具有良好的吸附性能和抗压缩性能。

③凝集、沉淀以及分离的结块都具有极高的稳定性，不易碎裂，不会发生分解、再析出、悬浊等现象。避免了以往使用有机或无机凝集剂所产生的污泥易溶于水和溶出重金属类物质的问题。

④用于水处理后不残留有机物，无二次污染。

⑤作业时占地小的优势，因而适应各型河道治理的要求。

3.3 技术优势

基于Bio-synthetic Flocculent凝聚剂技术特点和河流受污现状，采用本方案集成的河流治理技术具有下列优势：

（1）克服了传统清淤方法只能清淤不能同时净化水质，污泥处置难，容易造成二次污染的缺陷。

（2）克服了单纯的微生物制剂治理方法对淤泥污染去除慢、去除程度不高，需要长期投加生物制剂，外来菌种对环境的适应衰减后造成的新污染，难以长期坚持而往往前功尽弃的缺陷。

（3）采用Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代治理河流，在截污的前提下，日后的控制和管理容易，维护费用低；若有补水条件，其治理效果更佳，恢复后的河流生态系统更容易保持稳定。

（4）在河流两岸已经截污的情况下，治理工程完成后，已经很大程度清除了河流的污染，河流的水生生态及自净能力将逐步恢复，无需设备运行，无需专人看管。因此，也就没有电费、设备维护费、生物制剂费用，人员经费等负担。

4 工程施工方案

4.1治理工艺流程及施工流程图

工艺流程图

施工流程图

4.2 治理施工

（1）在处理黑臭河道过程中， 根据河流污染程度，水文、环境状况不同，需要进行作业区现场勘测和地理环境评估，分段采集底泥进行成分和浓度分析，监测不同断面的污染程度，根据不同污染因子的浓度情况，进行底泥处理小试，从而确定Bio-synthetic Flocculent凝聚剂Ⅱ代的投撒量。

根据小试实验，确定投加参数为：在污水、污泥同时搅拌浑浊状态下，每固化凝集1L含水率95%的底泥，需至少投撒 9.3 g絮凝剂。

因此，2河段、400m，共投撒絮凝剂3t。

（2）在作业区，定位处理设施（如，潜水搅拌机）装置，定位安全设施装置，定位保安设施装置，确定施工现场的输配电、运输通道等。

（3）在投加过程中，我们将根据实际河道水流、河床标高、以及相关水处理技术，确定反应段、絮凝沉淀段的长度比例，力求达到最合理有效地澄清河水、固化底泥。

将河流的污水连同污泥同时进行搅拌，一般1h内就可以完成污浊物质的析出、凝固，进入沉淀固化，所产生的凝固污泥即刻开始沉降，澄清水和凝固污泥迅速分离，界面十分鲜明；澄清河水效果立竿见影。

（4）达到河道长效的治理效果，只有在治理长度范围内均衡砸药包；让药包中絮凝剂逐渐释放溶解于河水中，分段絮凝、降解水中各类污染因子，才能保证河道长期有效的治理效果；若仅是投加药剂于河道中，因河水有一定流速，投加药治理方法将无法达到预期治理效果。

①华龙家苑桥段，沿河长度方向砸药剂包方式示意图。全治理段中，沿长度方向每50米，在横断面砸药剂包，共砸药包180包。

②石龙段，沿河长度方向砸药剂包方式示意图。全治理段中，沿长度方向每50米，在横断面砸药剂包，共砸药包180包

5 工程实施效果

工程实施一月后，河水透明度大大提高，从岸边观察，黑色底泥已消解成浅褐色，没有了臭味。取底泥测试氧化还原电位为580， 工程实施前的氧化还原电位为178，正常土壤可种植的氧化还原电位为600~700之间，由此说明此底泥修复接近到生态修复水平了。

6岸边绿化及水体修复生态湿地建设

对于清除了河流中多年的污染物之后，考虑恢复自然生态系统的自净能力，下一步可进行生态湿地的简单建设。

（1）生物、动物的恢复

物化技术治理完毕后放养部分动物螺丝，泥鳅等进行动物的恢复，激活原土住微生物，避免外来强势菌种的侵入造成本土原有微生物及生态遭到破坏。