金属盐(SO42-/Cl-)固体酸催化剂在污泥制生物柴油中的应用

研究NaHSO₄·H₂O（布朗斯特酸位为主）和AlCl₃·6H₂O（路易斯酸位为主）两类金属盐固体酸催化剂在污泥制取生物柴油过程中的催化性能.结果表明,经过130℃脱水的NaHSO₄·H₂O较AlCl₃·6H₂O表现更为优异,两种催化剂的最优催化条件为催化剂投加量1.2g/10g冷冻干燥污泥、反应温度130℃、反应时间4h.虽然对粗脂肪的酯化率NaHSO₄·H₂O低于AlCl₃·6H₂O,分别为（63.4±2.6）％和（68.9±1.4）％（对应的生物柴油产率分别为9.73%~10.69％和10.80%~11.39％（污泥干基））,但经过GC-MS分析发现NaHSO₄·H₂O催化的生物柴油纯度更高,品质更好;两种催化剂的重复使用性<3~5次.两种催化剂均可实现低成本、高性能且环境友好的催化污泥制备生物柴油.     

氯化剂对垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性的影响

以南方某生活垃圾焚烧厂飞灰及其水洗灰为原料进行高温热处理,考察氯化剂(CaCl2、MgCl₂·6H₂O、AlCl₃、NaCl 和FeCl₃·6H₂O)对飞灰和水洗灰中重金属的挥发作用.结果表明,除NaCl 外,其他氯化剂均可促进飞灰和水洗灰中重金属的挥发,对于不同的重金属,其氯化剂的影响效果不同.在原灰中,Zn 的挥发率受氯化剂影响最大,其次是Cd 和Cu,在未添加氯化剂的情况下,飞灰中的Pb 几乎全部挥发.水洗灰中重金属的挥发率受氯化剂影响更明显,其中Zn 和Cu 最为显著,添加氯化剂后,水洗灰中4 种重金属的挥发率最高均达到95%以上.     

焚烧飞灰熔融过程重金属迁移特性中试研究

通过中试试验研究垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属Cd、Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的迁移特性,着重研究重金属在熔渣中的固化效果,考察了温度（1 290℃、1 320℃、1 360 ℃）、助熔剂（10 %的玻璃粉）、冷却方式（水冷、空冷）对重金属固定率的影响.结果表明,温度的提高使Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的固定率都有一定的提高;加入10%的玻璃粉使各种重金属的固定率都有显著提高,只有Zn例外;对Zn、Cu、Cr和Ni,空气冷却方式下的重金属固定率比水冷方式下的高.     

焚烧飞灰高温过程中重金属的挥发及其氯转化特征

研究了垃圾与污泥掺烧后的焚烧飞灰在900℃、1 000℃高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性,并研究了添加剂氯化物(CaCl2、MgCl2、NaCl、FeCl3、AlCl3)对重金属转化与挥发特性的影响.结果表明,没有添加氯化剂情况下,污泥焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别,其中Pb的挥发率超过80%,而Cu的挥发率<30%,重金属的挥发性大小依次为:Pb>Cd>Zn>Cu.热处置过程中重金属的挥发率受温度的影响较大,而停留时间的延长对重金属挥发促进效果较小,并且易挥发元素Pb和Cd表现尤为明显.飞灰中添加氯化剂后,重金属的挥发性有显著的改变,并且难挥发元素Cu和Zn的挥发性增加较Pb和Cd显著.随着Cl含量的增加,重金属挥发率有增加的趋势,但不同种类的氯化物对重金属氯转化差异较大,其中NaCl对重金属Cd、Zn和Cu挥发特性的促进效果小于其它氯化剂.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

不同材料对铅锌冶炼渣中Zn、Cd和As的稳定化效应

采用典型硫化物、含磷材料、含钙碱土类材料、黏土矿物等,对2种含锌（Zn）、镉（Cd）复合污染废渣进行稳定化,考察了各种材料对废渣中共存砷（As）的作用效应,利用H₂SO₄-HNO₃浸提法评估稳定化效果,以GB 18598—2001《危险废物填埋污染控制标准》为达标限值,达到高效安全处置废渣的目的。1号废渣稳定化结果表明:Na₂S·9H₂O、Na₃PO₄·12H₂O、CaO、MgO、钠基膨润土均适用于废渣Zn和Cd的稳定处理,但含磷材料的施加使As浸出有所检出。2号废渣结果表明:各材料对Zn、Cd、As的综合稳定效果顺序为Na₂S·9H₂O > Na₃PO₄·12H₂O > （NH₄）₂HPO₄,Na₃PO₄·12H₂O和（NH₄）₂HPO₄对Zn的稳定率虽高,但易使As活化;MgO优于CaO,1% MgO对Zn、Cd、As的稳定率分别达到86.99%、91.37%、90.88%。优选MgO和Na₂S·9H₂O作为2种废渣的稳定化材料。研究可为国内含Zn、Cd、As废渣的高效稳定化技术提供数据支持。     

新疆地表水体重金属生态风险评估

系统分析新疆主要地表水体中重金属暴露特征,并基于可利用的毒性数据,采用安全阈值法（MOS₁₀）评价了水体中6种典型重金属对水生生物的生态风险.结果表明：新疆地表水重金属暴露浓度平均顺序为Ni > Zn > Cu > Cr > Cd >Pb,均值都未超过世界卫生组织（WHO）饮用水健康标准.重金属生态风险评价结果表明,短期暴露下,6种重金属的MOS₁₀均大于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为9.95%、9.40%、9.40%、1.72%、6.08%和0,说明6种重金属对水生生物的短期生态风险较小;长期暴露下,Zn的MOS₁₀大于1,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni的MOS₁₀均小于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为15.40%、12.01%、24.80%、15.70%、98.25%和0,说明Zn的生态风险较低,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni对水生生物具有长期潜在的生态风险,且6种重金属对水生生物的生态风险大小依次为Ni > Cu > Pb > Cr > Cd > Zn.     

污泥灰渣煅烧过程重金属氯化脱除特性研究

市政污泥中含有丰富的磷资源，焚烧能实现污泥中磷的富集，但灰渣中重金属的潜在环境风险大大限制了其实际应用。文章以CaCl₂为氯化剂，研究不同煅烧温度(800～1 000℃)下，CaCl₂添加量对富磷灰渣中重金属Zn、Cu脱除的影响，以及煅烧对富磷灰渣磷的固定和磷形态转化的影响。结果表明，CaCl₂能有效促进煅烧过程重金属Zn、Cu的脱除，且温度越高，CaCl₂的添加对Zn、Cu的脱除越有效。CaCl₂添加量为0时，重金属Zn、Cu的脱除率均低于5%，当CaCl₂的添加量从0增加到50 g Cl/kg SSA时，Zn、Cu的脱除率分别提高到97.8%和83.4%(1 000℃时)。相比原污泥，煅烧后富磷灰渣中重金属Zn、Cu的浸出浓度大幅降低，残渣态和可氧化态占比增加，具有较低的生态环境风险。800～1 000℃条件下，富磷灰渣中磷的固定率皆在90%以上，且CaCl₂的加入促进了富磷灰渣中非磷灰石无机磷(NAIP)向AP磷形态的完全转化，...     

咸水浸泡对珠江口滩涂围垦土壤重金属的去除效果

利用浸泡离心的方法,通过室内模拟实验,研究了浸泡时间、NaCl溶液浓度对土壤中6种重金属去除效果的影响,同时测定了NaCl浸泡前后土壤中重金属的形态变化.结果表明,浸泡时间为60d时达到最大去除率,分别为Cd30.3%、Zn22.0%、Pb9.4%、Cu8.0%、Cr12.6%、Ni9.9%;NaCl浓度为16 g/L时达到最大去除率,分别为Cd41.9%、Zn19.9%、Pb9.3%、Cu6.3%、Cr14.8%、Ni16.8%.重金属形态分析显示,NaCl浸泡能有效去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态的重金属,而对有机态和残渣态的重金属作用效果不明显.     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

添加剂和水洗对焚烧飞灰烧结过程中重金属迁移特性的影响

研究了添加剂（粘土和粉煤灰）、水洗预处理对焚烧飞灰烧结过程重金属（Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）迁移特性的影响.水洗时间为8、 16、 24 h.烧结实验条件为成型压力3 kN,烧结温度1 100℃,烧结时间4 h.结果表明,在飞灰中粘土添加比例增加到70%时,重金属Cd的固化率从16.96%升高到28.42%,Pb的固化率从10.58%升高到37.02%, Cu的固化率从46.38%上升到55.14%,Zn的固化率从42.14%上升到64.47%,Ni和Cr的固化率总体上呈现下降的趋势.总体上添加粘土对焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定效果有限.当粉煤灰在烧结前样品中的比例增加时,Cd的固化率从16.96%下降到4.67%,Cu的固化率从46.86%上升到81.43%.粉煤灰的加入对于Zn和Pb的影响不大,对于Ni和Cr的影响规律也不明显.水洗预处理可以把Cd、Cu和Pb的固化率提高到80%以上.焚烧飞灰烧结体TCLP浸出测试表明,添加粘土和粉煤灰以及水洗预处理后,焚烧飞灰烧结试体的重金属浸出浓度普遍较低.     

CaCl2对垃圾焚烧飞灰热处理特性的影响

以华东某城市生活垃圾焚烧厂飞灰为原料,对飞灰中重金属进行了高温热处理研究,主要考察了CaCl₂对重金属蒸发的影响,并对蒸发物化学形态及成分进行了分析.结果表明:CaCl₂能有效促进飞灰中Pb和Cd的蒸发,当温度为1 050℃,CaCl₂的添加比例为15%时,Cd的蒸发率由原灰的43.8%剧增到88.3%,而重金属Cu的蒸发率则随着CaCl₂添加比例的增加有所降低;当CaCl₂的添加比例为10%时,各重金属的蒸发率均随温度的升高而有不同程度的增加;对所收集的蒸发物进行成分及物相分析显示,蒸发物主要以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物(KPb₂Cl₅)形式蒸发.      

典型进口废铜废铝初级加工原料模拟熔炼烟气中重金属产生特性研究

随着我国全面禁止固体废物入境,如何从传统的进口废铜废铝中甄别高品质再生铜再生铝原料,是精准打击固体废物入境、确保行业急需高品质原料进口的关键.选取典型进口废铜废铝初级加工原料样品,采用高温管式炉模拟不同原料类型、熔炼温度、夹杂物和熔炼剂等因素对于熔炼过程烟气中重金属产生特性的影响.结果表明:①当进口铜加工材原料熔炼温度从900℃升至1 300℃时,烟气中Cr、Ni、Zn、Pb浓度随温度升高而增加,且进口铜加工材原料熔炼过程烟气中整体上重金属的产生量比铜米、漆包线多,当夹杂物含量从0增至1.0%时烟气中重金属浓度呈增长趋势,熔炼入炉的进口铜加工材原料的夹杂物含量控制在0.5%以内,可有效减少烟气中Pb和Zn等重金属的产生.②当进口汽车铝切片原料熔炼温度从500℃升至900℃时,烟气中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu浓度均随温度升高而增加,熔炼剂中添加C₂Cl₆比添加NaCl、KCl和NH₄Cl等更利于重金属的产生,夹杂物含量从0增至1.0%时,烟气中Cr、Ni、Pb浓度均不断增加,Zn和Cu浓度则逐渐减少.研究结果为我国制定高品质再生铜再生铝原料标准、精准打击固体废物入境提供了数据支持.      

钒钛磁铁矿尾矿库复垦土地及周边土壤-玉米重金属迁移富集特征

选取承德中部典型钒钛磁铁矿集中区为研究区,分尾矿库复垦土地、尾矿库周边农用地和对照区农用地系统采集了土壤样品和玉米样品各86件,尾矿砂样品50件,矿石和矿石围岩样品33件.在分析土壤和玉米籽实样品Fe、Cu、Ni、Cd、Cr、Pb、Zn、Hg、Ti、Mn和Mo元素含量和土壤、尾矿砂和矿石围岩重金属赋存形态基础上,采用描述性统计、地累积指数、RDA分析和生物富集系数等方法论述了钒钛磁铁矿尾矿库复垦土地及周边土壤和玉米重金属迁移富集特征.结果表明,尾矿库复垦土地及周边土壤元素地累积程度由强至弱为：P > Cu > Fe₂O₃ > Cr > Ti > V > Ni > Mn > Cd > Zn > Mo > As > Pb > Hg,重金属地累积程度总体属无累积-中度累积水平,土壤Cr和Cu元素超农用地土壤污染筛选值比例为2.32%和1.16%.尾矿库及周边地区玉米籽实Fe、Ti、As、Pb和Mn元素相对较高,对照区玉米籽实Mo、Ni、Cu、Zn、Cd和Cr元素含量相对较高.玉米籽实Pb、As和Ni含量超国家食品限量标准比例分别为18.60%、11.63%和1.16%,均位于尾矿库及其周边区域.尾矿库复垦土地玉米籽实As、Pb、Cd、Cr、Ti和Mn元素生物富集强度相对最高,对照区玉米籽实Cu、Zn和Mo生物富集程度相对较高.尾矿库及周边土壤重金属生物有效态占比Cd元素最高,达50.17%;其次为Ni、Zn和Cu,平均占比为13.61%、13.23%和5.17%.与对照区土壤样品相比,尾矿库复垦土地土壤样品Pb、As和Hg元素表现为总量低,但生物有效性含量和土壤pH高;Cu和Zn总量高但生物有效含量和pH较低特点,使得尾矿库及其周边土壤As和Pb生物富集强度相对增大.在研究矿区尾矿库复垦土地和矿区周边土壤重金属污染生态风险和修复目标值时,宜以重金属生物有效态限值为评价标准.     

An experimental and thermodynamic equilibrium investigation of the Pb, Zn, Cr, Cu, Mn and Ni partitioning during sewage sludge incineration

The effects of different chlorides and operational conditions on the distribution and speciation of six heavy metals (Pb, Zn, Cr, Cu, Mn and Ni) during sludge incineration were investigated using a simulated laboratory tubular-furnace reactor. A thermodynamic equilibrium investigation using the FactSage software was performed to compare the experimental results. The results indicate that the volatility of the target metals was enhanced as the chlorine concentration increased. Inorganic-Cl influenced the volatilization of heavy metals in the order of Pb > Zn > Cr > Cu > Mn > Ni. However, the effects of organic-Cl on the volatility of Mn, Pb and Cu were greater than the effects on Zn, Cr and Ni. With increasing combustion temperature, the presence of organic-Cl (PVC) and inorganic-Cl (NaCl) improved the transfer of Pb and Zn from bottom ash to fly ash or fuse gas. However, the presence of chloride had no obvious influence on Mn, Cu and Ni. Increased retention time could increase the volatilization rate of heavy metals; however, this effect was insignificant. During the incineration process, Pb readily formed PbSiO₄ and remained in the bottom ash. Different Pb compounds, primarily the volatile PbCl₂, were found in the gas phase after the addition of NaCl; the dominant Pb compounds in the gas phase after the addition of PVC were PbCl₂, Pb(ClO₄)₂ and PbCl₂O₄.     

皂角苷和柠檬酸联合对市政污泥中重金属的去除与风险评价

污泥的重金属污染严重制约其资源化利用,为探讨皂角苷和柠檬酸联合淋洗去除污泥中重金属的效果,为污泥的资源化利用提供理论依据,以武汉市4个市政污泥样品(S₁、S₂、S₃、S₄)为研究对象,选取1%的皂角苷和0.1 mol/L的柠檬酸联合淋洗1~4次,对淋洗前后污泥中重金属Cu、Ni、Pb、Zn、Cd和Cr的含量和形态进行了分析,并运用M_F指数法和潜在生态风险指数法对淋洗后污泥中重金属的迁移性和环境效应进行了评价。结果表明:经过1次淋洗后,污泥中Zn的去除率最高,为71.04%(S₁),而Ni的去除率较低,为20%左右(S₂),污泥中Cr、Cu、Pb和Cd的最大去除率在23.16%~43.00%之间;经过4次淋洗后,污泥中Zn、Pb、Cr、Cu、Cd和Ni的去除率最高分别为84.79%、81.73%、80.77%、78.89%、56.71%和55.51%;经过淋洗后污泥中各重金属酸溶态所占的比例降至5.41%以下,污泥中Cu以残渣态和可氧化态为主,其他重金属以残渣态为主;皂角苷与柠檬酸联合淋洗后,污泥中重金属的M_F(移动性指数)和E_i(潜在生态风险指数)值下降,说明污泥中重金属的移动性、生物有效性和潜在生态风险减弱,其中污泥中Ni、Pb、Zn的潜在生态风险均由中降为低,污泥中Cu、Cr和Cd的潜在生态风险也有所降低;1.5 g/L的熟石灰对污泥淋洗废液中Cu、Ni的回收率在25%左右,对Pb、Zn、Cd、Cr的回收率在58%~80%之间。皂角苷和柠檬酸联合淋洗可以较好地去除供试污泥中的重金属,降低重金属的移动性和潜在生态风险。     

福州地区垃圾焚烧飞灰中矿物组分和重金属污染特征

采集福州某焚烧发电厂飞灰,分析和对比不同地区矿物组分和重金属污染特征。结果表明:此飞灰主要矿物组分除CaCO₃和SiO₂外,还包含可溶性氯盐(NaCl、KCl)和不可溶氯盐(AlOCl)。重金属总量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Ni。与全国不同地区的飞灰一致,Zn和Pb总量均较高;Pb超出GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染物控制标准》的浸出毒性标准限值。形态分析结果表明,Cd(83.3%)和Cu(66.2%)的不稳定态占比高,Zn(47.0%)和 Pb(36.6%)的不稳定态也具有一定占比。相比于短期浸出和浸提剂种类(纯水、醋酸和盐酸),5 mol/L盐酸长时间重金属浸出效果显著,Zn和Pb浸出浓度明显增强,且Zn最大;受形态和总量影响,Cu、Cd、Cr和Ni浸出浓度相对较低。因此,飞灰长期堆积在环境中仍具有较高的潜在风险。不同区域飞灰的矿物相及其重金属污染特征存在一定普遍规律,并具有地域特征。该研究成果可为后期飞灰固定稳定化方法提供数据支撑。     

渗滤液浸沥下稳定化飞灰中重金属的浸出行为

稳定化飞灰与生活垃圾混合填埋过程中,在渗滤液浸沥作用下,存在稳定化飞灰中重金属溶出的风险.为探究渗滤液浸沥环境下稳定化飞灰中重金属的浸出行为,基于浸提实验,以填埋场早期、晚期渗滤液为浸提剂,研究了不同液固比（10：1、20：1、30：1、50：1、100：1、150：1、200：1）条件下磷酸稳定化飞灰、螯合剂稳定化飞灰中重金属（Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）的浸出行为.结果表明：随着液固比的增加,浸出液中Cd、Cu和Zn浓度先上升后下降,在液固比20：1时达到最大值,Pb的浸出浓度随液固比的升高整体呈现缓慢增加的趋势,Cr、Ni浸出浓度变化较小,液固比对其影响不显著;Cd和Cu在早期渗滤液浸沥环境下更容易浸出,Zn、Pb、Cr、Ni在早期、晚期渗滤液浸沥环境下差别不大.在两种渗滤液浸沥环境下,螯合剂稳定化飞灰比磷酸稳定化飞灰具有更好的稳定性.