卧式球磨机处理高浓度HCHs污染土壤工艺参数优化

为了对自主研发的卧式机械化学球磨设备的工艺参数进行优化,为设备的完善、放大及应用积累基础数据,以某有机氯农药污染地块高浓度六六六(HCHs)污染土壤为供试土壤,利用普通生石灰作为球磨药剂进行机械化学脱卤,以不同球磨时间土壤中HCHs的去除率为指标,通过正交试验对球料比和物料比两个影响球磨效果的重要参数进行优化. 结果表明:①卧式机械化学球磨设备处理HCHs的最佳工艺参数组合为球料比10∶1、物料比1∶2,且物料比1∶5和1∶2两种水平对去除率的影响无显著差异,因此实际应用时物料比可选择1∶5,以减少药剂添加量. 验证试验得出,在球料比10∶1、物料比1∶5的工艺参数组合下,0.5 h的HCHs去除率平均值为91.1%,1.0 h时为96.04%,表明优选的工艺参数组合稳定可行. ②球磨0.5 h后,正交试验的各组处理中HCHs的去除率为65.21%~99.94%,1.0 h后为72.44%~99.98%,证实自主研发的球磨机能有效处理污染土壤中的HCHs. 研究显示,卧式球磨设备可高效处理HCHs污染场地土壤,并且具有操作简单、处理流程短等优势,具有较大的应用潜力,可进一步放大设备体积,优选的工艺参数可进行实际应用.      

高浓度DDTs污染土壤机械化学球磨试剂筛选

为了筛选DDTs(包括DDT及其衍生物——DDE、DDD)高污染土壤无害化处理的机械化学球磨试剂,以某退役DDT生产场地高污染土壤为研究对象,将不添加任何球磨试剂处理作为对照,分析添加不同球磨主剂(CaO、CaO₂和Fe粉)、球磨助剂(SiO₂、Al₂O₃)组合以及双金属(Fe-Ni、Fe-Zn)试剂对土壤中DDTs的去除效果. 结果表明:①对照处理下土壤w(DDTs)随球磨时间的延长而不断降低,8 h后降至404.0 mg/kg,仍远超过GB 5085.6—2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》标准限值〔w(DDTs)为50 mg/kg〕;单一添加CaO₂处理球磨8 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)仍为118.0 mg/kg;而单一添加CaO和Fe粉处理分别于球磨4和6 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)低于GB 5085.6—2007标准,因此,CaO和Fe粉是较好的DDTs机械化学球磨主剂. ②与单一添加CaO处理相比,在CaO中加入球磨助剂SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中 w(DDTs)由28.55 mg/kg分别显著降至18.70或17.57 mg/kg,DDTs去除率由99.16%升至99.45%或99.48%. 与单一添加Fe粉处理相比,在Fe粉中加入SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)由193.0 mg/kg分别显著降至54.25或69.98 mg/kg,虽然仍略超过GB 5085.6—2007标准限值,但却显示出SiO₂或Al₂O₃对机械化学去除土壤DDTs具有显著的促进作用. ③Fe-Ni和Fe-Zn双金属球磨处理4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)分别为27.00和4.00 mg/kg,DDTs去除率分别达到99.21%和99.88%. 因此,Fe-Zn双金属作为去除土壤DDTs的机械化学球磨试剂,具有潜在的应用前景.      

机械球磨固化修复六价铬污染土壤

采用机械球磨法对六价铬污染土壤进行固化处理,文章研究了不同球磨工艺参数对降低土壤中六价铬浸出浓度的影响;同时,在球磨时间2 h、球磨转速500 r/min、球料比12的特定条件下,对8组不同浓度梯度的六价铬污染土壤进行球磨处理,探究机械球磨对不同污染强度土壤的固化效果。结果表明,随着球磨条件逐渐增强,土壤中六价铬浸出浓度随之减少。当保持球磨转速500r/min、球料比12不变,延长球磨时间至6 h时,六价铬浸出浓度由原始的453.16 mg/L降低至0.29 mg/L,低于固体废物浸出毒性浸出标准限定值(5 mg/L),固化率达到99.93%。而机械球磨对土壤中六价铬的固化能力是有限的,当在处理高浓度六价铬污染土壤时,则需要进一步增强球磨条件才能使六价铬的浸出浓度满足毒性浸出标准。     

机械化学法降解聚氯乙烯实验研究

目前,废旧聚氯乙烯造成的环境污染已经成为全球关注的环境问题。该工作对聚氯乙烯的机械化学法降解影响因素(球料比、转速、脱氯时间、质量比)进行了分析。同时,对球磨产物进行了SEM、XRD、IR检测分析。得出以下结论:球磨转速为550 r/min,球料比为35,CaO、PVC、SiO_2的质量比为14∶1∶1时,球磨1 h后聚氯乙烯的脱氯率即可达到100%左右。PVC在球磨过程中发生断链与氧化反应,长链逐渐断裂形成短链,并最终形成小分子物质,并随着球磨时间增加而逐渐碳化;氯离子可能以无定形形态存在;球磨过程中PVC上的C—Cl键断裂,Cl从PVC上脱除下来,从有机Cl转化为无机Cl,从而达到脱氯除毒的目的。     

机械化学预处理干污泥快速热解产气特性研究

针对干化污泥热解致密结构破解及催化剂注入难、活性低的问题,采用温和条件下机械化学预处理方法实现CaO催化剂的活化和掺入。为优化机械化学预处理条件,使污泥在热解过程中产生更多高品质热解气,该试验研究不同磨球直径、球磨时间、剂料比(催化剂与污泥质量比)对污泥快速热解气组分分布和产气率的影响。结果表明:剂料比为1∶1的情况下,单独采用小球(直径6mm)球磨3 h的污泥产气率最高,达30.35%,其中CH_4、H_2、CO所占比例之和高达88.42%,产气热值为152.3 kJ/m~3。     

荧光灯管芯柱玻璃中金属铅的机械化学硫化

以硫化钠为硫化剂,机械化学硫化荧光灯管芯柱玻璃中金属铅,实现金属铅向硫化铅快速转化.通过单因素实验,考察了不同机械化学硫化条件,即球磨时间、球磨转速和球料比对硫化率的影响,并通过XRD、SEM和粒度对硫化产物进行表征.结果表明,硫化率随球磨时间和球磨转速的增大而增大,随球料比的增大先增大后减小,当球磨转速为750r/min、球磨时间为120min、球料比为50：1g/g时,荧光灯管芯柱玻璃中金属铅的硫化率可达96.18%.XRD结果表明,荧光灯管芯柱玻璃中金属铅的机械化学硫化产物为PbS、SEM和粒度结果表明,荧光灯管芯柱玻璃的粒径随球磨转速和球磨时间的增加而减小.     

Fenton试剂氧化去除土壤洗脱液中DDTs的研究

以表面活性剂Tween80对DDTs污染土壤的洗脱液为目标,研究了Fenton试剂对洗脱液中DDTs的氧化去除效果及影响因素。结果表明,对于浓度为50 mg/kg的DDTs的单一污染土壤,Tween80显示出较好的洗脱效果,2.0 g/L的Tween80对DDTs的洗脱率可达到30%以上。Fenton试剂可以有效处理DDTs污染土壤的洗脱液,Fe~(2+)浓度、H_2O_2添加量、pH值、温度以及反应时间均对DDTs的去除率产生一定的影响。综合考虑处理效率与处理成本,其最佳反应条件为:Fe~(2+)浓度为20 mmol/L,H_2O_2添加量为10 mL/L,pH值为3,温度为30℃,反应时间为30 min,该条件下单一污染土壤洗脱液中DDTs的去除率均达到70%以上;对于DDTs复合污染土壤的洗脱液,该条件下Fenton试剂对DDTs的总去除率可达到50.2%。研究结果表明利用Fenton试剂氧化处理DDTs污染土壤洗脱液是可行的。     

典型农药生产场地DDTs和HCHs残留水平及垂直分布特征

采集我国西南某农药厂场地内不同深度的土壤样品,使用GC-MS分析了土壤中六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)的残留水平和垂直分布特征。结果表明,土壤HCHs浓度变化范围为nd~90.80mg/kg之间(平均值为3.65mg/kg),土壤的DDTs含量介于nd~465.00mg/kg之间(平均值为11.22mg/kg)。垂向土壤样品分析结果显示,HCHs和DDTs的检出率普遍偏高,检出有机氯农药的最深土层达到了1100cm;虽然HCHs和DDTs在不同采样点的剖面变化规律差异明显,但均表现出较强的垂直迁移能力,这可能与本场地企业生产过程中的车间建设改造有关。总体看来,本研究场地土壤环境遭受了明显的HCHs和DDTs污染,在后续的再开发利用中必须采取相应的控制措施或者治理修复,从而保障环境安全。     

肥料配方对向日葵提取修复U、Cd效率的影响

为研究肥料对U、Cd复合污染土壤中植物生长及对U、Cd吸收、转运和富集能力的影响,找出促进向日葵富集铀及伴生重金属镉的适宜肥料配方,该试验以向日葵为材料,研究了在U和Cd处理浓度分别为5U+10Cd和10U+15Cd(mg/kg)的模拟污染土壤中N、P、K肥不同比例及其施用量的9个肥料配方对向日葵生长、铀、镉吸收、转运和富集能力的影响。试验结果表明:3号配方肥料处理(其配方为:0.046N+0.172P+0.136K((g/kg),使N∶P∶K的比例为13∶49∶38)是低浓度U、Cd污染土壤中(5U+10Cd,mg/kg)有利于向日葵提取U、Cd的最适宜配方处理;9号配方处理(其配方为0.184N+0.172P+0.068K(g/kg),N∶P∶K的比例为43∶41∶16)是较高浓度U、Cd污染土壤(10U+15Cd,mg/kg)中有利于向日葵提取U、Cd的适宜配方处理。在U、Cd复合污染土壤中向日葵Cd的主要积累部位是茎,U的主要积累部位在低浓度下是花,在高浓度下是根。在U、Cd复合污染土壤中植物同时吸收、提取U和Cd及U+Cd的含量及其吸收量应作为主要的考核指标。土壤中较高浓度U、Cd含量能刺激向日葵生物量的增长。     

武汉某废弃农药厂土壤中DDT及其代谢产物的空间分布特征研究

以武汉某多年生产滴滴涕(DDT)的废弃农药厂为研究对象,通过采集不同深度的土壤样品进行分析,研究了污染场地土壤中DDT及其代谢产物(DDTs,包括p,p′-DDT、o,p-DDT、p,p-DDD、o,p-DDD、p,p′-DDE和o,pDDE)的空间分布特征。结果表明:污染场地不同深度土壤中DDTs的浓度范围为0.01~24 107.29mg/kg,平均值范围为0.93~1 404.97mg/kg;表层土壤DDTs污染相对严重,污染集中在生产车间和原料库;生产车间和原料库及周边区域DDTs浓度随着土壤深度的增加而急剧下降;DDTs污染物垂直下渗但迁移不显著,其中污水处理站区域DDTs存在显著垂向迁移,5m深度处仍能检测出DDTs浓度为7.81mg/kg,表明已造成深层土壤污染,但总体上DDTs在深层土壤中迁移能力较弱,其迁移方向与地下水流方向一致。     

热解吸修复污染土壤过程中DDTs的去除动力学

采用热解吸修复技术对北京某农药厂旧址的DDTs(滴滴涕)污染土壤进行修复试验,优化了土壤中DDTs的热解吸温度,对DDTs热解吸动力学过程以及土壤水分对热解吸修复效果的影响进行了研究. 结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中DDTs,在340℃时土壤中∑DDTs的去除率达到99%,此时土壤中的w(∑DDTs)为0.598mg/kg,低于HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(1.0mg/kg),但继续升温∑DDTs去除率的变化不明显. 土壤中∑DDTs的热解吸动力学符合二级动力学方程(R2为0.9914),热解吸过程受土壤中w(∑DDTs)的影响较大,即随时间的增加,w(∑DDTs)下降,热解吸速率会迅速降低. 土壤含水率对热解吸效果有一定的影响,特别是当土壤含水率超过16%时p,p-DDE的去除率明显降低,而土壤含水率对其他组分的影响较小.      

难降解多环芳烃污染土壤的机械力化学修复

利用机械力化学法修复多环芳烃污染土壤,以四环芳烃芘为代表污染物,研究了球磨时间和球磨转速对土壤中芘去除率的影响。当球磨时间为6 h,球磨速度为500 r/min时,土壤中芘去除率为93.78%。利用SiO₂作为模拟土壤,通过对球磨前后模拟土壤的GC-MS、红外光谱和拉曼光谱分析,探索芘的降解途径和机理。机械力化学修复过程中,芘的苯环被破坏,部分中间产物为环数较少的多环芳烃(PAHs)、碳链较短的烷烃,还有部分被碳化成石墨和不定形碳。利用机械力化学法对实际污染土壤进行修复,修复后土壤中芘和荧蒽浓度分别为21.45,35.68 mg/kg。机械力化学法修复多环芳烃污染土壤具有可行性和广泛的应用前景。     

固废基土壤调理剂的制备及其矿区生态修复效果

我国煤矸石产量大,利用率偏低,大量堆积没有得到合理利用,造成了土地资源浪费和严重的环境污染。以煤矸石为主要原料,通过添加铝粉发泡养护得到多孔材料,再将其与废弃有机质以及含碳辅料发酵制成固废基土壤调理剂。对比探究喷播固废基土壤调理剂(SWSC)、丛枝菌根真菌(AMF)和固废基土壤调理剂耦合菌根真菌(SWSC+AMF)的土壤理化性质以及对矿区典型植物生长的影响,研究不同处理下植物中重金属的累积量。结果表明:固废基土壤调理剂的优选配方为:当煤矸石和水泥掺比为85%∶15%时,制备的多孔材料性能最优;优选鸡粪和风化煤作为有机质和含碳辅料;当多孔颗粒、鸡粪与风化煤的质量配比为4∶2∶4时,制备的固废基土壤剂调理剂最优。对土壤调理剂的制备及应用全流程进行重金属安全性评价,重金属含量均低于国家标准中重金属的限定值。喷播SWSC+AMF的土壤中有机质含量为35.24 mg/kg,速效钾含量为261 mg/kg,有效磷含量为278 mg/kg,碱性磷酸酶含量可达到293.07 mg/kg,且喷播SWSC+AMF对披碱草的株高和根长生成具有促进作用,可有效减少对披碱草中重金属Cd、Pb、Ni的累积,同时对改善土壤结构,提升土壤肥力方面有积极作用。     

湖南东部地区稻田土壤中有机氯农药残留及分布

2006年3月,在湖南省东部7个地区的城市近郊和工业区附近稻田中多点采集土壤样品,参照EPA8081A标准方法对样品进行处理和分析,以研究20种有机氯农药残留及分布状况.结果表明:稻田土壤中残留的有机氯农药主要为六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)类,共占有机氯农药残留总量的84.6%,2种污染物残留量均低于《食用农产品产地土壤环境质量指标》(HJ332-2006)限值,其中,w(HCHs)为1.7～25.3 μg/kg,平均值为18.2 μg/kg;w(DDTs)为10.5～40.4 μg/kg,平均值为23.8 μg/kg.残留水平较高的是β-HCH,DDT和DDE,w(β-HCH),w(DDT)和w(DDE)的平均值分别为12.9,11.4和9.8 μg/kg;其他13种农药也不同程度地被检出.同国内外其他地区同类农田土壤相比,该残留量处于中等水平,表明湖南东部地区稻田土壤中六六六和DDT的残留具有一定的生态风险.      

苏州、无锡和南通城市地表灰尘中的有机氯农药

2009年7月在江苏省南部城市苏州,无锡和南通采集了58个城市地表灰尘样品, 使用加速溶剂萃取、气相色谱质谱法测定了样品中的22种有机氯农药(OCPs).结果表明,样品中有19种OCPs被检出,总OCPs含量为76.6mg/kg.六氯苯(HCB)、总滴滴涕(DDTs)和氯丹是样品中检测出的主要OCPs,检出率分别为100%、100%和82.8%,含量分别为26.8mg/kg(0.432~348mg/kg)、39.6mg/kg(1.95~559mg/kg)和6.17mg/kg(ND~145mg/kg).城市地表灰尘样品与中国城市大气样品中检测出OCPs的种类基本一致,而各化合物之间的比例不同.与郊区农田土比较,地表灰尘中检测出的OCPs种类多且含量高.样品中(DDD+DDE)/DDTs的比值显示地表灰尘中的DDT大部分已经降解.城市地表灰尘中的HCB含量较高,工业污染来源可能性较大,工业污染源释放的HCB已经通过大气传输影响到了城区.城市地表灰尘中的反式-氯丹与顺式-氯丹的比值平均为1.94,表明城市中仍有新近使用氯丹的现象.     

苏州吴中区农田土壤中持久性有毒污染物调查

研究了江苏省苏州吴中区农田土壤中持久性有毒污染物(PTS),包括六六六(HCHs)、滴滴涕(DDTs)、多氯联苯(PCBs)和多环芳烃(PAHs)的现状。土壤样品用微波萃取后分别用GC、GC/MS和HPLC方法进行分析。结果表明,HCHs、DDTs、PCBs和PAHs的浓度分别在<0.10μg/kg~916μg/kg、<0.10μg/kg~113μg/kg、5.53μg/kg~22.4μg/kg和3.40μg/kg~36.6μg/kg。HCHs和DDTs的含量与23年前比,已有显著降低;PCBs和PAHs的毒性效应评估处于低水平。β-HCH、PCB28以及4环、5环和6环的PAHs检出率较高,4环和5环的PAHs含量之间还具有较好的相关性。总体而言,吴中区农田土壤中的上述污染物含量较低,但具有较长农耕历史的地区污染情况仍值得关注。     

北京地区土壤中有机氯农药类POPs残留状况研究

2004年5—7月采集了北京地区115个土壤表层样品,利用ASE萃取技术,使用GC/MS方法测定了样品中的六氯苯、氯丹、滴滴涕(DDT,DDE和DDD)、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯和灭蚁灵的检出率及残留量.结果表明,北京土壤中六氯苯、滴滴涕的检出率很高,狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵未检出.总有机氯农药类POPs物质质量分数平均值为77.7 μg/kg.其中滴滴涕占总有机氯农药类POPs物质的98.9%,是北京地区土壤中残留有机氯农药类POPs物质的主要成分,城市公园、园林土壤是城市滴滴涕的主要污染源.六氯苯是北京地区土壤中普遍存在的一类持久性有机污染物,但残留量很低.氯丹检出率和残留量均很低,六氯苯和氯丹没有对土壤质量造成危害.