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不同尺度下颗粒活性炭表面分形特征的研究
  • ISSN号:1001-4160
  • 期刊名称:计算机与应用化学
  • 时间:0
  • 页码:1231-1238
  • 语言:中文
  • 分类:O647.3[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京林业大学资源与环境学院环境科学,省部共建森林培育与保护教育部重点实验室,北京100083,China, [2]中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(20407004,50578012);霍英东青年教师基金资助项目(91078);北京林业大学研究生基金资助项目(05jj006) 致谢:感谢中国矿业大学岩码分行研究所周宏伟教授指导.
  • 相关项目:ABR颗粒污泥的多尺度结构形态、理化特征与分子生态学解析
中文摘要:

采用图象法、染料吸附和N2吸附-脱附实验分别确定颗粒活性炭的表面分形维数,探讨不同尺度下颗粒活性炭的表面分形特征,为描述环境污染物在颗粒活性炭介质微界面上的传质、反应的非线性规律提供支撑。结果表明,颗粒活性炭的表面从分子尺度(几个A)到微观尺度(几个微米)之间一般都具有多分形特征,且不同尺度范围内的表面分形维数差异较大,在研究尺度的范围内,图象分辨率的增大,相应的D一般呈变小的趋势,但图象法确定的纳米尺度下的D0值远小于吸附法确定的A尺度下的D0值。SEM图象计算出的D0为2.04~2.39,AFM图象计算出的D0为2.00~2.43。N2吸附-脱附法确定颗粒活性炭孔表面分形维数D0为2.97以上,比分形吸附等温线确定的外表面和部分孔表面综合的表面分形维数值D0=2.59高出许多。另外,图象法确定的表面分形特征的尺度变化范围约为10^0~10^2量级之间,确定的表面分形维数是纯粹几何意义上的表面粗糙特征的描述,可能需要多角度的大量代表性图片来综合分析;而吸附法是描述颗粒特定尺度下整个表面的粗糙程度。它们在同一尺度下的分形维数值是否相关或相等,依然是需要我们进一步的探讨。

英文摘要:

The surface fractal properties and surface fractal dimensions of granular activated charcoal on different scales were studied by image-method, dye adsorption-method and N2 adsorption-desorption-methed, which could provide some proofs on the non-linear law a- bout pollutants mass-transfer and reaction on the micro-interface between granular activated charcoal and environmental medium. In general, the multifratal properties of granular activated charcoal surface existed from molecule scale(A) to micro-scale(μm), and much difference had been found in surface fractal dimensions(D0) among different scale ranges. In the range of images, the surface fractal dimensions(D0) calculated from the images decreased with the increase of their resolution, but the surface fractal dimensions (D0) of nano-scale by image methods were much ]ess than ones of molecule scale(A) by adsorption methods. The D0 values of SEM images were 2. 04-2. 39, and those of AFM images were 2. 00 ~ 2. 43. The pore surface fractal dimensions(D0) of granular activated charcoal by N2 adsorption-desorption method were more than 2. 97, and much higher than the I)s value of 2. 59 by fractal adsorption isotherm methed, which depicted the average roughness of exterior surface and part pore surface of granular activated charcoal. The scale range for surface fractal dimensions was 100 ~ 102 by images method, which determined the surface rugesity on the pure geometry meaning, and should be comprehensively analyzed from many symbolic images, especially for the surface with multifractal properties. For absorption method, the molecular yardstick could contact total particle surface in special scale. It should be further discussed that the relations between the surface fractal dimensions(D0) from this two methods.

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期刊信息
  • 《计算机与应用化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院过程工程研究所
  • 主编:王基铭
  • 地址:北京中关村北二街1号
  • 邮编:100080
  • 邮箱:jshx@home.ipe.ac.cn
  • 电话:010-62558482
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4160
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3763/TP
  • 邮发代号:82-500
  • 获奖情况:
  • 1991年中国科学院优秀期刊三等奖,2000年中国科学院优秀期刊三等奖,1998年中国科技期刊影响因子工程类第二名,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:9060