不同下垫面苯系物的挥发行为研究

结合石油化工区挥发性污染物泄漏控制的需要,选取淄博地区代表性的砂土、壤土和水3种下垫面,对苯系物的挥发行为进行试验研究,得到了不同类型下垫面中苯系物单组分及其混合物的挥发动力学曲线、最优拟合公式和挥发动力学模型.结果表明,3种下垫面中,苯系物组分及混合物的挥发速率大小依次为:苯>甲苯>BTEX>二甲苯>乙基苯;而苯系物在静水面上的挥发最快,砂土中次之,壤土中挥发最慢.另外,3种下垫面中苯系物的挥发速率常(系)数与蒸气压的关系均呈线性正相关,挥发速率系数随着组分蒸气压的增大而明显增大.下垫面对苯系物挥发的影响机制主要表现为对挥发面积和介质在挥发扩散过程中可利用孔隙通量的影响.     

煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征

为分析煤直接液化残渣(液化渣)燃烧处置技术的可行性和环境安全性,采用热重分析仪分析了液化渣、煤和掺烧物料的燃烧特性,并且通过管式炉模拟燃烧试验,研究了不同温度下掺烧过程中苯系物的排放特征. 结果表明:煤和液化渣的燃烧特性及二者在燃烧过程中苯系物的排放特征存在较大差异,液化渣主要失重过程的温度区间为560~820 ℃,明显高于煤的主要失重过程温度区间(230~625 ℃). 从燃烧过程苯系物的排放规律上看,液化渣在700 ℃燃烧时苯系物排放量达到最大值,明显高于煤的燃烧温度(500 ℃). 2种物料由于燃烧特性的差异,在掺烧过程中相互影响,使得掺烧过程苯系物的排放规律发生变化. 掺烧物料在500 ℃下燃烧的苯系物排放量为23.5 mg/kg,远小于燃烧理论值;而当温度高于700 ℃,苯系物排放量为172.6 mg/kg,远大于燃烧理论值. 总体上看,液化渣无论是单独燃烧还是掺烧,低温条件下其燃烧过程中苯系物排放量远大于高温(≥850 ℃)条件下,因此液化渣的燃烧处置或燃料化利用应选择高温炉型.      

含油污泥-煤混合燃料燃烧特性研究

利用热重分析法研究了含油污泥-煤混合燃料在不同条件下的燃烧特性,分析了不同配比下混合燃料的挥发份析出特性、着火特性和燃尽性能。研究表明:不同配比混合燃料的燃烧阶段都可分为100~450℃和500~800℃2个温度区间;升温速率对混合燃料燃烧曲线影响不大;混合燃料的燃尽温度从空气条件下的800℃降低到富氧80%条件下的600℃,燃烧曲线向低温侧移动。混合燃料的挥发分初析温度从单煤时的410℃迅速降低到油泥含量40%时的200℃,煤中继续掺入油泥混合燃料,挥发分初析温度变化不大;随油泥含量增大,混合燃料的着火温度逐渐从510℃降低到275℃,燃尽温度逐渐从900℃降低到605℃,燃尽时间逐渐从60 min降低到41 min;混合燃料的油泥含量为40%时,稳燃特性指数最大。因此,混合燃料具有较好的燃烧特性。     

顶空毛细柱气相色谱法测定水中七种苯系物研究

选用Elite-FFAP色谱柱,利用顶空-毛细柱气相色谱技术对水中的苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯七种挥发性苯系物进行同时测定,并对样品的平衡温度、保温时间、程序升温的条件控制、水中含盐量等影响因素进行了探讨,优化了检测条件,使七种挥发性苯系物得到不错的分离。样品平衡温度控制在70℃,样品平衡时间19 min,进样口温度180℃,检测器温度230℃,10 mL水样中加入4 g NaCl的条件下,分离效果最佳。     

苯系物污染土壤热解析实验研究

采用静态实验研究了苯系物(BTEX)污染土壤热解析的影响因素,确定了最优的热解析条件,然后通过动态实验,考察了热解析技术修复苯系物污染土壤的效果。结果表明:在加热温度为120℃、粒径水平≤2.0 mm以及加热时间为45min的条件下,污染土壤中总BTEX去除率达到97.3%,其中苯和甲苯的去除率在99%以上,乙苯、间对二甲苯和邻二甲苯的去除率在95.6%~97.2%,修复效果非常理想。     

环境水面苯乙烯挥发特性的实验研究

阐述了苯乙烯的各类特性，对环境的危害以及苯乙烯的挥发机理。对环境水面上的苯乙烯在不同气象条件（风速，水面温度）下的挥发速率进行了实验研究。分析了影响苯乙烯挥发特性的诸因素。得到了苯乙烯挥发的实验关联式。结果表明，环境水面上的风速与水面温度对苯乙烯的挥发速率均存在影响，风速对苯乙烯挥发速率的影响要大于水温。     

土壤中苯向大气挥发过程的影响因素和通量特征研究

采用通量箱(30.0 cm×17.5 cm×29.0 cm)研究砂土与黑土中苯挥发过程中的影响因素和通量变化特征.通过模拟不同空气流速、不同温度,并设定土壤类型、土壤含水量、初始浓度等条件,实时监测通量箱中各层土壤气相中和土壤上方空气中苯的浓度,来分析不同条件下苯的挥发特征.结果表明,砂土和黑土中苯的挥发通量分别随着土壤含水量的增加而降低,土壤充气空隙率相近情况下,苯在砂土中的挥发通量明显高于黑土.空气流速在300~900 mL·min-1范围内,砂土中苯挥发通量随空气流速升高而加大;在20~40℃范围内对黑土的试验结果表明,苯挥发强度受温度影响显著.苯挥发通量与土壤中苯浓度呈线性相关,其可根据土壤中苯初始浓度和水溶出浓度进行预测.     

水泥窑共处置过程中砷挥发特性及动力学研究

针对不同形态的含As化合物开展了热重实验、熟料煅烧以及熟料消解实验,研究了水泥窑共处置过程中砷在等温条件下随时间的挥发特性和可能的化学反应.结果表明,不同化学形态的砷挥发规律不尽相同,砷酸钠在水泥生产涉及的温度区间基本不挥发;硫化亚砷在水泥窑共处置的过程中,砷的挥发率随时间逐渐增大,25min以后基本不再挥发,低于1000℃时,砷的挥发率随温度的升高而增大,但高于1000℃时,挥发率随温度的增大而减小;亚砷酸钠在1000℃以上的挥发规律与硫化亚砷类似,挥发率随温度的升高而减小,25min以后基本不再挥发.硫化亚砷在1000℃以下煅烧时,挥发率随时间和温度变化的动力学方程为a =1-exp[-1.77exp(-3158/T)t],可以根据此方程计算不同温度和停留时间工况下砷挥发的理论值,进而控制含砷废物的投加量,避免对环境造成危害.     

溶剂萃取法回收4-溴-2-氟碘苯萃余废水中的碘

研究了4-溴-2-氟碘苯萃余废水中碘的回收方法。25℃下,测定了苯、环己烷等7种萃取剂对碘萃取的分配常数及环己烷对碘萃取的分配曲线。研究选用了萃取率与分配常数相对较高,毒性相对较低的环己烷为萃取剂,并探讨了萃取剂、反应时间、溶液pH值、温度、反萃剂等因素对碘单质去除率的影响。结果表明在室温20℃,不调节废水pH值,相比为1:5、萃取时间10 min的条件下,碘的萃取率可达到88%。在室温20℃,相比为4:5的条件下,采用0.1 mol/L的氢氧化钾为反萃剂,碘的单级反萃率可达到90%。     

温度和含水率对村镇垃圾焚烧烟气中有机物排放的影响

使用管式炉模拟村镇生活垃圾焚烧过程,研究不同焚烧温度和不同垃圾含水率条件下,村镇垃圾焚烧烟气中多环芳烃（PAHs）、氯苯及苯系物的生成和分布特性.结果表明,焚烧温度为550℃时,烟气中多环芳烃和氯苯的释放量最大,当温度小于550℃时,多环芳烃和氯苯的释放量随温度升高而增加,温度大于550℃时,多环芳烃和氯苯的释放量随温度升高而降低.高温焚烧不仅可以抑制烟气中多环芳烃的浓度及减少大分子量PAHs的排放,还能降低氯苯的释放量和氯代数,从而减小村镇垃圾焚烧烟气中的毒性;苯系物随着温度升高,由热解转变为高温合成,释放量也随着增加.水分对多环芳烃和氯苯有较大影响,对苯系物的影响较小.在400℃条件焚烧时,水分含量对多环芳烃总体上是促进的,而在850℃焚烧条件下则表现出抑制作用;而水分对氯苯则均表现出抑制作用,并且可以降低氯苯化合物的氯代数.     

海水条件下Cd-CaCO3共沉淀过程的动力学表达:方解石

采用稳定加液系统对海水中方解石(CaCO3)沉淀形成时镉元素(Cd)的共沉淀现象进行了实验模拟,并对Cd-Ca-CO3共沉淀过程中Cd的分异行为进行了定量评估。实验结果显示:Cd在共沉淀过程中发生了明显的分异,基于方解石沉淀和海水溶液各自Cd/Ca比值计算得出的分异系数分别为33.0～61.8(5℃)、31.8～55.0(15℃)和17.4～31.8(25℃)。在各个温度下,DCd值都随着方解石沉淀速率的增加而有规律的下降。进一步分析表明温度和碳酸根浓度是影响Cd分异行为的根本因素。这一实验结果对于Cd/Ca古海洋指标的应用具有重要的参考价值。     

海水环境因子对聚乙烯微塑料吸附锌离子行为的影响研究

聚乙烯（PE）微塑料是一种新型海洋污染物,易与海水中的锌离子（Zn2+）吸附产生复合生态毒性,危害海洋生态系统。不同海水环境因子对PE微塑料吸附Zn2+行为的影响不同,本文探究了Zn2+浓度、微塑料的投加量、盐度和pH等对3种不同目数的PE微塑料吸附Zn2+行为的影响,并对其吸附动力学和热力学进行了讨论。结果表明,3种不同目数的PE微塑料对Zn2+的最佳吸附时间均为4 h;吸附能力为30目<100目<500目,最大平衡吸附量分别为1.428 mg/g、1.454 mg/g和1.498 mg/g;盐度（0～10）对吸附量的抑制率为7%;吸附量随pH的增加而增加,3种目数PE微塑料的最佳投加量均为0.1 g。Freundlich模型为最佳等温吸附方程,3种目数PE微塑料的拟合相关系数R2均大于0.982（p < 0.01）,说明存在多层化学吸附。准二级动力学方程为最佳吸附动力学方程,3种目数PE微塑料拟合相关系数 R2均大于0.991（p < 0.01）,表明该吸附过程主要为化学吸附。吸附热力学 ?G < 0, ?H > 0,说明PE微塑料对Zn 2+的吸附为自发吸热过程。     

电解锰渣基方沸石的制备及其对Pb2+的吸附性能

以电解锰渣为原料,经过"弱酸除杂-碱融活化-室温陈化-晶化"水热合成反应体系,在分别外加铝源和硅源的条件下制备方沸石ANA-A及ANA-S,运用XRF、XRD、SEM-EDS和BET等表征手段对2种方沸石的化学组成、晶相结构、微观形貌和比表面积进行分析。结果表明:在煅烧温度750℃、合成温度180℃、水热反应时间8 h的条件下,外加铝源和硅源均可合成方沸石。进一步研究2种沸石对水溶液中Pb2+的静态吸附性能,其所合成的电解锰渣基ANA-A及ANA-S方沸石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为161.29,185.19 mg/g,对初始浓度为100 mg/L的Pb2+去除率分别为93.69%和95.47%,且均符合Lagergren准二级动力学模型,属于化学吸附;两者中ANA-S的吸附效果更好。     

有机改性膨润土对海水中石油的吸附效果及其影响因素研究

研究了有机改性膨润土对海水中柴油的吸附作用及其影响因素。结果表明,有机改性膨润土可以较好地吸附海水中的油,在温度为25℃、盐度33‰、振荡频率150r/min、pH为8的环境下,除油率可以达97%以上。该过程的吸附等温线符合Freundlich方程。     

海水淡化浓盐水太阳能加热性能研究

实验采用真空管太阳能集热器系统,研究了太阳能对6波美度海水淡化浓盐水的加热性能。实验采用了自动采集与监测系统,主要考察了太阳能辐照度、环境温度、湿度、风速等四个气象因子以及进水流量、温度单因素对浓盐水太阳能集热性能的影响。研究结果表明,浓盐水的集热速率与太阳辐照强度关系最为密切,其他因子对浓盐水太阳能集热性能无显著影响。     

CANON生物膜载体储存及活性恢复研究

采用不同活性恢复手段研究了短期低温（20d,15℃）储存及常温（25℃）低负荷运行后,CANON-MBBR反应器的活性恢复效果.结果显示,CANON悬浮载体经短期低温储存后,通过先恢复温度后缓慢提高进水负荷的方式可使其TN去除负荷恢复率达到102%.若在温度未恢复的基础上直接将进水负荷提升至原水平运行,CANON悬浮载体生物膜将无法维持正常的EPS含量而易发生脱膜现象,致使TN去除负荷恢复率仅为84%.另外,系统有一定基质浓度的基础上,经过25d常温（25℃）低负荷SBR运行后,通过同样的恢复手段可使TN去除负荷恢复率达到96%.通过微生物菌群分析,确定CANON-MBBR系统中功能微生物优势菌属分别为Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia,采取合适的恢复手段使系统进入稳定运行阶段后,两者丰度均可分别达到11%以上及27%以上,且悬浮载体脱膜并未对微生物组成造成明显影响.     

盐酸改性松木屑生物炭吸附海洋溢油的模拟研究

海洋石油开采和运输过程中发生的溢油事故会对周边海洋生态环境造成严重威胁。以松木屑为原料,分别在300 ℃、400 ℃和500 ℃条件下,热解2 h制备生物炭,然后用盐酸对其改性,分析了改性前后生物炭对海水中石油的吸附性能。结果表明,热解温度和盐酸浓度对生物炭吸油性能的影响较显著,当热解温度为400 ℃、盐酸浓度为5 mol/L时生物炭对海水中石油的吸附量最大,达到1.96 g/g;改性后的生物炭比表面积和总孔容减小,表面官能团种类未发生明显改变,含氧官能团数量减少;改性生物炭对海水中石油的吸附符合准二级动力学方程（R2=0.998）和Freundlich等温模型（R2>0.999）。研究结果将有助于开发经济、环保和除油效率高的海洋溢油吸附材料。     

甲基对硫磷在水-气界面挥发的动力学研究

研究了挥发时间、温度和气流量对农药甲基对硫磷在水-气界面挥发行为的影响.研究结果表明,随着温度升高、气流量增大甲基对硫磷挥发量明显增大,温度和气流量是影响甲基对硫磷挥发的主要因素;挥发时间在0～8 h内甲基对硫磷挥发量的变化较大,8h之后甲基对硫磷的挥发量基本不变化.研究了农药甲基对硫磷在水-气界面的挥发动力学.建立了甲基对硫磷在水-气界面挥发的动力学模型,模型计算所得的预测值与实测值基本吻合,相对误差≤5%,表明可用该动力学模型来预测甲基对硫磷在水-气界面的挥发行为.