1 广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004
2 南宁师范大学化学与材料学院，南宁 530001
3 湖南大学土木工程学院，长沙 410082
当地下水含较高浓度的碳酸和氯离子时，碳酸水溶液对地下混凝土结构的腐蚀会导致氯离子在混凝土中的迁移更快。本工作研究了碳酸水溶液环境里氯离子在砂浆中的迁移特性，用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析了碳酸水溶液-氯离子侵蚀下净浆侵蚀产物以及微观形貌的变化。结果表明：碳酸水溶液侵蚀前期，氢氧化钙和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙碳化生成碳酸钙填充了砂浆的孔隙结构，抑制了氯离子在砂浆中的迁移；侵蚀后期，由于碳酸钙的溶解以及低钙硅比的C-S-H凝胶转变为无定型硅胶共同导致了砂浆孔隙率增大，氯离子在砂浆中的迁移加快；碳酸水溶液侵蚀导致了水泥基材料中Friedel’s盐的分解以及C-S-H凝胶吸附氯离子能力的下降；降低水灰比能增加砂浆抗碳酸水溶液侵蚀能力及降低氯离子的迁移速度。
碳酸水溶液 氯离子迁移 氯离子结合 水灰比 carbonic acid solution chloride ion migration chloride binding water-cement ratio
1 广西大学土木建筑工程学院，南宁 530004
2 南宁师范大学化学与材料学院，南宁 53000
3 湖南大学土木工程学院，长沙 410082
本工作研究了碳化养护对水泥基材料早期抗碳酸水溶液腐蚀性能的影响。测试了经碳化养护后的试件在碳酸水溶液中不同浸泡龄期的抗压强度和腐蚀深度的变化，并采用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)、低场核磁共振仪(LF-NMR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段，对碳酸溶液腐蚀后试件微观结构和腐蚀机理进行了分析。结果表明：碳化养护提高了砂浆试件在碳酸水溶液腐蚀前的初始抗压强度，碳化形成的方解石填充了孔隙，使得结构更加致密，从而阻碍碳酸水溶液向内的扩散速率；另外，致密且溶解速率更慢的方解石层包裹着水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，减少了钙的溶出。碳化养护从这两方面减缓了碳酸水溶液的腐蚀速率，提高了水泥基材料的抗碳酸水溶液腐蚀性能，这使得砂浆试件浸泡90 d后的腐蚀深度降低了51%~68%，并减轻碳酸水溶液腐蚀后的强度损失。碳酸水溶液腐蚀前期，以C3S、C2S和CH的腐蚀为主，伴随CaCO3的脱钙；腐蚀中后期，以CaCO3的脱钙为主，伴随C-S-H凝胶的脱钙。
岩溶地区 碳化养护 水泥基材料 碳酸水溶液腐蚀 kart area carbonation curing cement-based materials carbonic acid solution corrosion
本文采用电光系数的粉末测试方法，探索发现了新型电光晶体KLi(HC3N3O3)·2H2O。根据粉末样品的红外反射光谱和拉曼光谱，计算获得晶格振动对电光系数的贡献值，再加上粉末倍频效应推算的有效非线性光学系数，最终计算出KLi(HC3N3O3)·2H2O的电光系数为2.37 pm/V，与商用电光晶体β-BBO相当。采用水溶液法进行晶体生长，测试不同原料生长晶体时的过热和过冷曲线，优化生长工艺，获得35 mm×25 mm×10 mm透明晶体。采用X射线定向技术辅以压电系数测量，确定了晶体形貌与各向异性生长速率的对应关系。
电光晶体 电光系数 水溶液法 红外反射光谱 拉曼光谱 晶体生长 KLi(HC3 N3O3)·2H2O KLi(HC3 N3O3)·2H2O electro-optic crystal electro-optic coefficient aqueous solution method infrared reflectance spectrum Raman spectrum crystal growth
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
医用同位素生产水溶液堆（Medical Isotope Production aqueous Reactor，MIPR）具有尺寸小、功率低和固有安全性高等优点，是99Mo和其他医用同位素生产的较佳候选堆型之一。本文重点研究低富集铀启堆模式下的提取方式以及处理能力对MIPR生产99Mo效率的影响。采用SCALE6.1蒙特卡罗程序、ENDF/B-Ⅶ 238群数据库进行计算。首先，根据已有的实验数据对MIPR中子学计算方法进行了验证，并对堆芯设计进行了中子学优化。然后，根据优化的堆芯模型对不同提取方式以及处理能力下的99Mo生产效率进行了研究，确定了可实现临界的铀浓度与富集度范围。结果表明：在不同富集度下存在最小临界质量，且随235U富集度的增加，最小临界铀质量时的铀浓度减小；有效倍增因子随硝酸浓度增加线性减小，相应的硝酸反应性系数约为-1.400×10-2 L·mol-1；随着铀浓度的增加，空泡和温度反应性系数减小，对应反应性系数分别约在（-100 ? -250）×10-3 ℃-1和（-18 ? -30）×10-5 ℃-1范围。MIPR生产99Mo的效率在线提取方式略高于离线批处理方式，5 d生产周期下，生产效率提高约16%。后处理能力对在线提取方式的生产效率影响较大，5 d生产周期下，后处理速率提高5倍，生产效率提高约113%。
水溶液堆 医用同位素 铀质量 99Mo 反应性系数 Aqueous reactor Medical isotopes Uranium mass 99Mo Reactivity coefficient
1 中国科学技术大学核科学技术学院合肥 230026
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥 230029
铜与铜合金广泛应用于核材料领域，对于材料腐蚀控制和氢爆风险评估，含铜离子水溶液辐解的影响必须予以考虑。本工作开展了含铜离子水溶液γ辐解实验，探究了不同吸收剂量、吸收剂量率和Cu2+浓度对H2O2、O2和H2生成的影响。实验结果表明：随着吸收剂量的增加（0~1.80 kGy），H2O2和气相中H2的浓度先增大后趋于稳态，其稳态浓度分别为5.41×10-6 mol/L和7.91×10-5 mol/L，而气相中O2的浓度则维持在9.04×10-4 mol/L。Cu2+的存在使H2、H2O2的平衡浓度分别提升一个和两个数量级，对H2O2、H2的生成起到促进作用，但对O2的生成基本没有影响。H2O2和H2的平衡浓度随着吸收剂量率的增大而升高，当吸收剂量率从1.40 Gy/min增大到46.93 Gy/min，其平衡浓度分别从4.56×10-6 mol/L和1.78×10-5 mol/L升高到2.46×10-5 mol/L和3.81×10-4 mol/L，而在此吸收剂量率范围内O2基本不受影响。同时，基于水辐解反应动力学和气液两相传质双膜理论，我们构建了含铜离子水溶液辐解计算模型。模拟结果与实验数据相比，标准化平均偏差的绝对值基本在1%~7%之间，最大约24%，证明了计算模型的有效性和正确性。在此基础上，运用该模型计算了C6+离子辐照下含铜离子水溶液的辐解行为，模拟结果与文献报道的实验数据吻合良好，表明模型具备可扩展性。
含铜离子水溶液 γ射线 辐射分解 化学动力学模拟 Aqueous solution containing copper ion γ-rays Radiolysis Chemical kinetics modeling 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(4): 040201
随着全球核能的开发利用, 铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物, 从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石, 系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征, 揭示了其相关去除机理。结果表明: 在温度为308 K, pH=3, 固液比为0.12 g/L, 平衡时间为120 min, 初始铀浓度为100 mg/L的条件下, 氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g, 其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型, 且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化, 吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O], 准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此, 氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂, 用于含铀废水的净化和固体化处理。
氟磷灰石 铀(VI) 去除 酸性水溶液 表面矿化机制 fluorapatite uranium (VI) removal acidic aqueous solution surface mineralization mechanism
1 安徽师范大学物理与电子信息学院, 安徽 芜湖 241002
2 光电材料科学与技术安徽省重点实验室, 安徽 芜湖 241002
为提高激光诱导击穿光谱技术 (LIBS) 对水中重金属元素含量的检测精确度, 将 LIBS 技术分别与单变量定标 (SVCC) 和偏最小二乘法 (PLS) 分析方法相结合, 对 Cr、Mn、Ca 混合水溶液中的金属元素进行了定量分析。利用 PLS-LIBS 技术研究了样品中共存元素对分析元素的影响, 研究结果表明分析元素的检测精确度受共存元素的影响较大, 将共存元素与分析元素的分析线强度同时作为 PLS 模型的输入变量, 得到的分析元素浓度总预测相对误差明显减小。利用 SVCC-LIBS 方法检测 Cr、Mn、Ca 元素的浓度总预测相对误差分别为 14.3%、8.46%、6.35%, 而利用 PLS-LIBS 方法各相对误差分别改善至 2.30%、0.74%、0.03%, 其中 Mn 元素的浓度预测相关曲线线性度 R2 由 SVCC-LIBS 方法的 0.985 改善至 0.999, 表明 PLS-LIBS 技术能有效提高混合水溶液中微量金属元素的检测精确度。
光谱学 激光诱导击穿光谱 混合水溶液 金属元素 偏最小二乘法 共存元素 检测精确度 spectroscopy laser-induced breakdown spectroscopy mixed aqueous solution metal element partial least-squares regression coexisting element detection accuracy
华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州 510640
研究蛋白质水溶液的红外光谱(IR)谱时, 由于溶剂水的强吸收与蛋白质的吸收峰会发生严重重叠, 极大地干扰对蛋白质吸收峰的识别、 定性、 定量和结构分析。 尝试利用杂化光谱法扣除溶剂水峰。 采用双背景方法, 用空白ATR晶体(背景样品1)与ATR水层(背景样品2)合成了单光束杂化背景谱, 通过控制对背景样品1和背景样品2的扫描次数, 合成的单光束杂化背景谱中水的信号强度可任意调节, 成功实现了牛血清白蛋白(BSA)水溶液中溶剂峰的在线扣除。 与光谱差减技术比较, 杂化光谱扣除法具有显著的优势: 水3 400 cm-1峰强度接近于零, 1 700~1 800 cm-1区间得到近似平滑直线, 水1 640 cm-1峰彻底扣除, 观察到了高质量的酰胺I带吸收峰。 将杂化谱法获得BSA红外光谱二次微分, 得到蛋白质二级结构大量信息, 与文献报道高度吻合。 杂化光谱法应用到蛋白质热变性研究中, 成功获得没有溶剂水峰干扰的蛋白质红外光谱, 变性前后, 酰胺Ⅰ带光谱发生明显改变, 峰形变化显著, 吸收峰往低波数方向移动, 吸收强度显著减小。 杂化光谱ATR法扣除溶剂水峰简单、 易操作、 效果令人满意。
牛血清蛋白水溶液 溶剂水峰 杂化光谱法 双背景 Bovine serum albumin aqueous solution Water peak Hybrid spectroscopy Double background samples
1 上海理工大学材料科学与工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体中心, 上海 200050
采用水溶液法合成了钼酸锂多晶粉体,该方法相比高温烧结合成工艺有效提高了粉体的均匀性及纯度。采用水溶液法在室温下生长了钼酸锂晶体,晶体外形规则,尺寸约为20 mm×30 mm× 40 mm;该晶体按晶面方向规则生长,其主晶面为(100)面和(110)面。利用金相显微镜观察了钼酸锂晶体的微观形貌,晶体呈现台阶形式生长。钼酸锂晶体吸收边截止波长约为292 nm,室温下激发峰波长为370 nm,发射峰波长为445 nm,低温(10 K)下的激发峰波长为275 nm,发射峰波长为520 nm;随着温度降低,晶体的发射峰波长逐步红移,同时发光强度逐步明显增大。
材料 光谱分析 水溶液法 Li2MoO4 粉体制备 晶体生长 光学学报
2021, 41(11): 1116004
华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州 510640
氯化钠水溶液中, 水分子之间的氢键相互作用随氯化钠浓度变化而发生改变, 导致不同浓度的水溶液光谱形状也不同, 因此NaCl溶液的光谱不满足朗伯比尔定律。 如果浓度c与吸光率A不满足朗伯比尔定律, 则利用光谱差减技术扣除溶剂水的吸收峰问题就会遇到瓶颈, 差减效果不能令人满意。 利用二元线性回归分析法和双边夹原理合成杂化光谱, 期望在偏离朗伯比尔定律体系, 可以理论上获得各种浓度的NaCl水溶液的杂化光谱, 并且保证杂化光谱与其代表的真实光谱高度相似。 主要结论如下: (1)浓度c1和c2的NaCl水溶液的红外光谱分别为$A_{c_1}$和$A_{c_2}$, 则浓度介于c1和c2之间的溶液光谱, 均可用Ahc(c1, c2)=$\hat{a}A_{c_1}+\hat{b}A_{c_2}$来表示。 Ahc(c1, c2)与浓度为c(c1<c<c2)的溶液的真实光谱Ac高度类似。 (2)c2和c1间隔越小, 杂化光谱Ahc(c1, c2)与真实光谱Ac的相似度越高, 因此可根据精度要求选择合适的$A_{c_1}$和$A_{c_2}$来拟合Ahc 。 (3)杂化光谱Ahc(2%, 30%)=$\hat{a}$A2%+$\hat{b}$A30%, 适用浓度区间2%~30%, 涵盖浓度范围宽, 效果令人满意。 (4)回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$与浓度c关系为$\hat{a}$=-3.592c+1.058 9, $\hat{b}$=3.565c-0.0551 5。 在2%~30%浓度范围内, 选取浓度c数值, 即可获得相应回归系数$\hat{a}$和$\hat{b}$, 再将$\hat{a}$和$\hat{b}$代入方程Ahc(2%, 30%)=$\hat{a}$A2%+$\hat{b}$A30%, 即可获得NaCl水溶液的杂化光谱。 杂化光谱与相对应的真实光谱高度近似, Ahc(2%, 30%)≈Ac, 完全可替代真实光谱。
NaCl水溶液 朗伯比尔定律 线性回归分析 杂化光谱 NaCl aqueous solution Lambert-Beer law Linear regression analysis Hybrid spectra
