CaO对烟气中砷的形态和分布的影响

采用热力平衡分析方法研究了在一个大气压下，1300K-400K温度范围里痕量元素砷在煤燃烧过程的形态及分布以及添加剂CaO对砷的形态和分布的影响．为探讨规律，研究的系统只考虑煤中的主量元素和砷．分析结果表明，在煤燃烧和气化的高温区域里，大部分的砷元素蒸发以一氧化砷的形式存在于气相中，随着温度的降低，一氧化砷将发生化学反应生成固相As2O5和As2S2．CaO可以大大地增强砷元素的沉积趋势，烟气中CaO的含量越大，砷酸钙作为稳定相的温度范围越宽。     

砷超富集植物的热解特征及其与砷含量的关系

不同热解气氛和升温速率的比较研究表明,在空气气氛条件和25℃·min-1的升温速率下,砷超富集植物的热解曲线特征明显且实验速度适中,因此,是适用于砷超富集植物的热解实验条件.在该实验条件下,不同含砷浓度的蜈蚣草(Pteris vittata L.)和大叶井口边草(P.cretica L.)的热解温度主要集中在200～500℃之间.与低砷蜈蚣草相比,高砷蜈蚣草在300℃附近热解减弱,而在450℃附近热解加剧,蜈蚣草体内的砷有促使其热解过程向高温方向偏移的趋势;而大叶井口边草体内的砷则促使其在300℃附近热分解程度加剧,而对450℃附近的热解程度影响不明显.     

蜈蚣草中芘与砷的赋存特征及其相互作用

超富集植物蜈蚣草能够累积土壤环境中的砷,为探明蜈蚣草植株中芘的赋存特征及其与砷的相互作用,采用双光子激光共聚焦扫描显微技术检测观察芘在该植物中赋存和分布规律.结果表明,添加芘导致蜈蚣草各部位砷含量显著降低,其中叶部和茎部砷含量下降幅度达35%左右,根部砷含量减少20.5%.芘的添加使得植物各部位三价砷比例下降,五价砷比例升高,蜈蚣草叶部三价砷和五价砷赋存浓度下降幅度最大,下降幅度分别为42.2%和32.49%.添加砷可促进蜈蚣草根部和茎部中芘的积累,每株分别增加了9.8μg和139 ng,但对叶部中芘的积累无显著影响.芘主要分布于蜈蚣草细胞膜与细胞内部的细胞器膜结构及细胞核核膜附近,但细胞质中芘的含量较少,茎部韧皮部与皮层以及叶部栅栏组织和海绵组织中几乎没有检测到芘.     

高温改性凹凸棒土钝化城市污泥中重金属研究

针对一些城市污泥中重金属镉、锌、砷超过污泥排放A级标准的问题,以高温改性凹凸棒土为钝化材料,考察了煅烧温度、掺杂比对凹凸棒土钝化重金属效果的影响,探讨了钝化机理。结果表明:在煅烧温度为700℃、掺杂比为15%时,凹凸棒土对污泥中重金属的钝化效果最佳,对镉、锌、砷的钝化率最高分别可达99.6%、92.7%和87.6%;凹凸棒土经700℃煅烧后,晶体结构发生断键,同时分解生成CaO和MgO等碱性氧化物,使污泥碱性升高,其中的镉、锌因赋存形态被改变而得到钝化。砷的钝化可能是凹凸棒土上的Al—OH键断裂后,Al与亚砷酸根形成络合物而实现的。     

冶炼铜烟囱灰焙烧脱砷实验研究

通过炼铜烟囱灰的焙烧脱砷实验,研究了粒径、温度以及双氧水等对脱砷效果的影响,结果表明:未经过筛选的烟渣焙烧后砷含量最低,即砷的去除率最高;铜烟囱灰焙烧去砷的最佳温度为700℃,焙烧时间2h,砷去除率可达82. 75%。     

不同气氛下蜈蚣草热处理过程中砷的迁移规律

蜈蚣草是砷(As)的高富集植物,为研究在不同气氛下蜈蚣草热处理过程中As的迁移规律,利用管式炉在不同气氛(空气、N_2、CO_2)下对蜈蚣草进行热处理,实验发现:当温度在400~800℃之间时,3种气氛下蜈蚣草热处理过程中As的挥发率均随温度的升高先增加后减小,空气气氛下在500℃达到最高,占总含量的43%,N_2、CO_2气氛下,在600℃达到最高,占总含量的60%.As挥发率先随温度升高而增加是甶于低温区无机As的挥发,之后下降可能是甶于蜈蚣草中碱金属和碱土金属元素对As的固定作用.当温度高于800℃时,空气气氛下As的挥发率继续下降,而N_2和CO_2气氛下As挥发率迅速升高到90%,可能是甶还原性气氛中As化合物的稳定性下降造成的.FactSage软件模拟结果表明,随着温度的升高,蜈蚣草中As在空气气氛下主要以Ca_3(AsO_4)_2的形式存在,而在CO_2和N_2气氛下,主要存在的形式分别为As单质和AsN.模拟As形态的转化趋势能很好的验证真实的实验结果.     

高炉旋风灰作为自产喷吹煤粉添加剂的相关研究

为了提高高炉干法除尘布袋的寿命,在重力除尘器和布袋除尘器之间加入旋风除尘装置,得到的旋风灰可以作为煤粉添加剂。对首秦高炉旋风灰进行粒度和化学成分分析,研究发现高炉旋风灰可以降低煤粉着火温度,提高燃烧效率,且其粒度分布与喷吹煤粉相似,可以作为高炉喷吹煤粉添加剂。通过实验室测定煤粉添加不同比例旋风灰后的燃烧率,确定在富氧率为3%,旋风灰添加比例为6%的条件下,可达到最佳的煤粉燃烧效果。旋风灰作为高炉自产的喷煤添加剂,与煤粉混合喷吹可以为企业减轻固废处理负担,同时带来可观的经济效益和社会效益。     

砷-菲对蜈蚣草根部不同碳基团的影响

采用离体鲜根实验和固态13C核磁共振技术(13C-NMR)研究蜈蚣草根部对砷和菲的吸收特征及根部碳基团的影响作用.结果表明,蜈蚣草根部在无蒸腾作用的条件下能够有效地吸收砷和菲,添加菲能够促进离体鲜根对砷的吸收,添加砷也可提高菲的吸收,与对照相比,菲提高了15%~53%.蜈蚣草离体鲜根中以烷氧基C为主,羧基C比例最低,且主要为羧酸、酯和酰胺类羧基C,添加砷和菲会显著增加蜈蚣草离体鲜根中羧基C的比例.蜈蚣草离体鲜根为应对砷和菲的胁迫形成了分子结构更为稳定和复杂的芳香类有机质,从而提高离体鲜根的抗性和适应性.     

废旧锂电池电极活性材料真空热解固氟研究

以废旧锂离子电池电极活性材料为研究对象,在真空热解过程中加入CaO作为固氟剂,用以吸收电极活性材料在真空热解的回收工艺中产生的氟磷化合物,能有效减轻二次污染。研究了温度、CaO添加量、停留时间等热解条件对真空热解固氟效果的影响。结果表明固氟效果随温度的增加而增加,在温度500℃以上变化不大,并略有下降;CaO添加量对固氟效果有促进作用,30%可达到很高的固氟效果;30 min的停留时间对于含氟化合物的分解已经足够。得到CaO固氟工序的最佳操作参数:CaO添加量30%左右,温度500~600℃,停留时间30 min。     

砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布及其与耐砷毒的关系

为了在研究砷超富集植物蜈蚣草中磷和钙的亚细胞分布,并探讨其与蜈蚣草耐砷毒的关系进行了试验研究.结果表明,蜈蚣草吸收的磷主要分布在胞质组分中(平均占各部位总磷含量的44%以上),吸收的钙主要分布在细胞壁组分中(平均占各部位总钙含量的48%以上).与低钙(0.03和2.5 mmol·L-1)处理相比,高钙(5.0 mmol·L-1)处理时,根部的胞质组分和叶柄的细胞器组分中磷含量较高.各器官的亚细胞组分中钙含量随着介质中添加钙浓度的提高而增加.介质钙浓度过高会抑制蜈蚣草的生长.在加砷处理下,根部和叶柄细胞壁组分的磷含量有所减少,但地上部细胞器组分的磷含量及其含磷总量占植株含磷总量的相对比例、根部细胞壁组分的钙含量增加.蜈蚣草自主调节磷和钙的亚细胞水平分布可能是其耐砷毒的机制之一.     

Arsenic uptake and transport of Pteris vittata L.as influenced by phosphate and inorganic arsenic species under sand culture

In order to understand the similarity or difference of inorganic As species uptake and transport related to phosphorus in As-hyperaccumulator,uptake and transport of arsenate(As(V))and arsenite(As(III))were studied using Pteris vittata L.under sandculture.Higher concentrations of phosphate were found to inhibit accumulation of arsenate and arsenite in the fronds of P.vittata.The reduction in As accumulation was greater in old fronds than in young fronds,and relatively weak in root and rhizome.Moderateincreases,from 0.05 to 0.3 mmol/L,in phosphate reduced uptake of As(III)more than As(V),while the reverse was observed at highconcentrations of phosphate(1.0 mmol/L).Phosphate apparently reduced As transport and the proportion of As accumulated in frondsof P.vittata when As was supplied as As(V).It may in part be due to competition between phosphorus and As(V)during transport.Incontrast,phosphate had a much smaller effect on As transport when the As was supplied as As(III).Therefore,the results from presentexperiments indicates that a higher concentration of phosphate suppressed As accumulation and transport in P.vittata,especially inthe fronds,when exposed to As(V);but the suppression of phosphate to As transport may be insignificant when P.vittata exposed toAs(III)under sand culture conditions.The finding will help to understand the interaction of P and As during their uptake process in P.vittata.     

CaO对城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气的影响

为高效资源化利用城市生活垃圾,提出了一种城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气方法. 在城市生活垃圾原位水蒸气气化过程中添加CaO,对CO₂进行高温吸收,促进H₂产生. 考察了n(Ca)/n(C)(CaO与垃圾原料中碳元素的摩尔比)、反应温度及垃圾含水率等因素对H₂产率以及气化特性的影响. 结果表明:随着n(Ca)/n(C)由0增至1.5,φ(H₂)和H₂产率(以w计)分别由25.89%、10.86g/kg增至45.90%、31.56g/kg;水蒸气的引入提高了CaO的碳酸化反应活性,促进了H₂的产生,但当含水率高于39.45%时,则会降低产气品质;反应温度高于750℃时,虽能强化城市生活垃圾、焦油的热分解等反应产生更多的H₂,但不利于CaO的碳酸化反应,最佳的操作温度为700～750℃;对固体残留物进行XRD和SEM分析可知,反应温度高于750℃会降低CaO的活性,不利于CaO对CO₂的吸收. 以CaO为添加剂的城市生活垃圾原位水蒸气气化制备富氢燃气是一种有效的城市生活垃圾资源化利用方式.      

固体添加剂对煤气化过程中痕量元素的控制研究

基于改进的地球化学富集因子(MGEF),采用氢化物发生器和原子荧光光谱法联用(HD-AFS)和电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定了原煤和气化产生的灰焦中AS、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Hg、Pb、V、Se、Sr、Zn12种痕量元素含量,研究了石灰石、白云石、碳酸钠3种固体添加剂对痕量元素的控制规律,发现不同添加剂对痕量元素具有不同的抑制效果．向煤中添加石灰石和白云石后,几乎所有痕量元素在灰焦中的MGEF都增加．石灰石分解形成的CaO对AS、Co、Cr、Se、Zn的吸附既有物理吸附,也有化学吸附;对Cd、Cu、Hg、Pb、V、Sr的吸附主要是物理吸附,并且CaO对Cd、Cu、V的吸附能力大于Hg、Pb、Sr．白云石对AS、Co、Cr、Hg、Pb、V、Zn的抑制效果比石灰石好,但对Cu、Se、Sr抑制效果不及石灰石．向煤中添加碳酸钠后,灰焦中AS、Cd、Cr、Pb、Se的MGEF减少,Zn的MGEF增加,Co、Cu、Hg、V、Sr的MGEF变化不大．     

Arsenic uptake and transport of Pteris vittata L. as influenced by phosphate and inorganic arsenic species under sand cu｜ture

In order to understand the similarity or difference of inorganic As species uptake and transport related to phosphorus in As-hyperaccumulator, uptake and transport of arsenate (As(Ⅴ)) and arsenite (As(Ⅲ)) were studied using Pteris vittata L. under sand culture. Higher concentrations of phosphate were found to inhibit accumulation of arsenate and arsenite in the fronds of P. vittata. The reduction in As accumulation was greater in old fronds than in young fronds, and relatively weak in root and rhizome. Moderate increases, from 0.05 to 0.3 mmol/L, in phosphate reduced uptake of As(Ⅲ) more than As(Ⅴ), while the reverse was observed at high concentrations of phosphate (≥ 1.0 mmol/L). Phosphate apparently reduced As transport and the proportion of As accumulated in fronds of P. vittata when As was supplied as As(Ⅴ). It may in part be due to competition between phosphorus and As(Ⅴ) during transport. In contrast, phosphate had a much smaller effect on As transport when the As was supplied as As(Ⅲ). Therefore, the results from present experiments indicates that a higher concentration of phosphate suppressed As accumulation and transport in P. vittata, especially in the fronds, when exposure to As(Ⅴ); but the suppression of phosphate to As transport in the root or rhizome may be insignificant when P. vittata when exposure to As(Ⅲ) under sand culture conditions. The finding will help to understand the interaction of P and As during their uptake process in P. vittata.     

Potential of Pteris vittata L. for phytoremediation of sites co-contaminated with cadmium and arsenic： The tolerance and accumulation

Field investigation and greenhouse experiments were conducted to study the tolerance of Pteris vittata L. （Chinese brake） to cadmium （Cd） and its feasibility for remediating sites co-contaminated with Cd and arsenic （As）. The results showed that P. vittata could survive in pot soils spiked with 80 mg/kg of Cd and tolerated as great as 301 mg/kg of total Cd and 26.8 mg/kg of diethyltriaminepenta acetic acid （DTPA）-extractable Cd under field conditions. The highest concentration of Cd in fronds was 186 mg/kg under a total soil concentration of 920 mg As/kg and 98.6 mg Cd/kg in the field, whereas just 2.6 mg/kg under greenhouse conditions. Ecotypes of P. vittata were differentiated in tolerance and accumulation of Cd, and some of them could not only tolerate high concentrations of soil Cd, but also accumulated high concentrations of Cd in their fronds. Arsenic uptake and transportation by P. vittata was not inhibited at lower levels （〈20 mg/kg） of Cd addition. Compared to the treatment without addition of Cd, the frond As concentration was increased by 103.8% at 20 mg Cd/kg, with the highest level of 6434 mg/kg. The results suggested that the Cd-tolerant ecotype of P. vittata extracted effectively As and Cd from the site co-contaminated with Cd and As, and might be used to remediate and revegetate this type of site.     

CaO对含砷废渣烧结过程砷的形态及释放特性的影响

为揭示CaO对含As废渣烧结陶粒过程中As挥发和结构形态变化的影响规律,对添加CaO前、后含As废渣在不同温度下烧结体中的As残留量、形貌、结构形态和环境释放行为的变化进行了研究. 结果表明:①在400~1 000 ℃,CaO对As的挥发有很强的抑制作用,As的固化率均大于85%;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的挥发抑制作用减弱. ②在400~1 000 ℃,CaO对烧结体As的浸出释放抑制作用显著;当温度>1 000 ℃时,CaO对As的浸出释放抑制作用随温度升高显著降低. ③在1 000 ℃时,CaO与As化合生成了稳定的砷酸钙,残留于烧结体中,大幅降低了As的挥发和浸出释放特性,As的固化率最高可达95.14%;As的浸出浓度(以ρ计)也达到最小值,其中水平振荡法、硫酸硝酸法和TCLP法处理后的浸出值分别为1.33、130和0.85 μg/L;温度升至1 300 ℃时,砷酸钙消失,As以溶解度高的As₂O₃形式存在,导致As的浸出浓度增大.      

污泥制陶粒技术可行性分析与烧结机理研究

研究了污泥烧结陶粒轻骨料的建材性能,分析了污泥制陶粒轻骨料的技术可行性和存在的难题,并从烧结过程的结构形态变化和晶体相反应机理角度讨论了可行的解决办法. 结果表明,当烧结温度为1　050 ℃,烧结时间为30 min时,烧结体的内部产生熔融液相导致烧结体收缩致密化,建材性能显著提高,但抗压强度仍达不到建材标准要求. 其主要原因是污泥中的有机物含量较高,烧结过程中有机物的挥发导致烧结体内部产生较大孔隙,使产品开裂. 污泥烧结体中的主要晶体相是石英、钙黄长石、钙镁磷酸盐和磷酸铝,污泥中磷的含量很高,因此,可添加高铝无机材料促进钙镁磷酸盐和磷酸铝高强晶体相的形成,提高烧结体抗压强度,经调质后利用污泥烧结陶粒轻骨料技术可行.      

氧化钙燃烧固硫添加剂的研究

在寻找钙基燃烧固硫加剂，并探讨其机理的试验中，研究了碱金属化合物在不同含量，不同温度下对氧化钙固硫率的影响，试验结果表明，一些碱金属化合物能使固硫率增加约１０个百分点左右，采用ＳＥＭ和热天平分析了固硫率提高的原因，提出碱金属化合物提高固硫率的机理在于：低熔点液相共熔物的形成导致ＣａＯ微观结构的改变。     

基于光谱色谱分析热解温度对沼渣生物炭DOM组成特性的影响

为探究沼渣基生物炭溶解性有机质（DOM）的组成特性,以厌氧发酵沼渣为原料,在300、400、500、600和700℃热解温度下制备了生物炭,利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱以及反相高效液相色谱等手段,研究了生物炭中DOM的组成特性.结果表明:热解温度影响生物炭DOM的组成,随着热解温度的升高,生物炭DOM中溶解性有机碳含量出现大幅降低,由300℃时的33.2 mg/g降至700℃时的0.7 mg/g.生物炭DOM的芳香性和分子量呈先增后减的变化趋势,400℃时其芳香性和分子量最大;在300~500℃热解范围内,生物炭DOM主要与类腐殖质有关,在600~700℃热解温度范围内,生物炭DOM主要是类色氨酸物质;液相色谱分析显示,在254 nm波长处洗脱出4种芳香物质,280 nm波长处洗脱出5种醌基物质,其中4种醌基结构物质赋存在芳香结构中.研究显示,沼渣生物炭DOM的组成与热解温度密切相关,不同的热解温度会影响DOM的芳香性、分子特性、腐殖化程度、亲水性及极性等特征,光谱和色谱分析法可有效表征DOM的不同结构性质.