加压电渗脱水后泥浆水分组成鉴别研究

【字体: 时间:2025年05月23日 来源:Environmental Geotechnics

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  在建筑泥浆脱水过程中,渗透系数、抗剪强度等岩土特性随毛细水、吸附水等水分组成的含水率变化。本研究利用热重分析(TGA)和动力学分析,对加压电渗脱水(PEOD)后泥浆水分组成鉴别与量化。发现 PEOD 可有效去除毛细水及部分吸附水,为泥浆处理等提供新视角。

  
在建筑工程领域,泥浆的有效脱水处理一直是个棘手难题。泥浆中水分组成复杂,像毛细水(靠毛细管力保持在土壤孔隙中的水)和吸附水(土壤颗粒表面因分子引力吸附的水)等不同类型水分,其含水率会对泥浆的渗透系数(反映水在土中渗透能力的指标)、抗剪强度(土体抵抗剪切破坏的极限强度)等岩土特性产生显著影响。传统的机械脱水方法往往只能去除部分水分,难以精准针对不同类型的水分进行有效处理,导致脱水效果不佳,不仅影响工程进度,还可能带来环境问题。为了深入了解泥浆脱水过程中水分组成的变化规律,提高脱水效率,来自相关研究机构的研究人员开展了加压电渗脱水(PEOD)后泥浆水分组成鉴别与量化的研究。该研究成果发表在《Environmental Geotechnics》上,为泥浆脱水处理及岩土工程相关领域提供了重要的理论支持和实践指导。

研究人员主要采用了热重分析(TGA)和动力学分析这两种关键技术方法。对经过加压电渗脱水处理后的泥浆样本进行热重分析,设定加热速率为 9°C/min,在不同含水率(Mc)水平下进行实验,以确定动力学参数并精准量化泥浆中的水分组成。

水分组成分类及活化能差异


通过动力学分析,研究人员将泥浆中的水分组成分为吸附水和毛细水。研究发现,去除吸附水所需的活化能(分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量)显著高于去除毛细水所需的活化能。这表明吸附水与土壤颗粒的结合更为紧密,难以通过常规方法去除。

不同脱水方式对水分去除的效果


动力学分析结果显示,机械脱水主要去除的是毛细水,而加压电渗脱水(PEOD)则能有效去除大部分毛细水和相当一部分吸附水。这说明加压电渗脱水技术在处理泥浆水分方面具有明显优势,能够更深入地去除多种类型的水分,提升脱水效果。

加压电渗脱水的具体效果


当在 20V 电压下进行加压电渗脱水处理后,虽然吸附水仍是主要成分,但脱水效果得到了显著提升,最终含水率从 120% 降低至 32.6%。这一数据直观地体现了加压电渗脱水技术在降低泥浆含水率方面的有效性。

综合研究结果表明,加压电渗脱水技术能够有效去除泥浆中的毛细水和部分吸附水,显著降低泥浆的含水率,提升脱水效果。该研究通过热重分析和动力学分析,成功鉴别和量化了泥浆中的水分组成,揭示了不同类型水分的去除机制及活化能差异。研究成果不仅为泥浆脱水处理提供了新的技术思路和方法,也为土壤改良及岩土工程领域的相关应用提供了有价值的参考,有助于推动该领域在泥浆处理、工程施工及环境保护等方面的发展,具有重要的理论意义和实际应用价值。
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