化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

农业废弃生物质盐浸提液淋洗镉锌污染土壤

为了寻找成本低廉、环境友好、高效的重金属Cd和Zn淋洗剂,选取雅安市汉源县矿区污染土壤作为供试土壤,采用浓度0.3%KCl盐溶液提取金针菇菌渣(FVr)、茶树菇菌渣(AAr)、花生壳(AHL)和甘蔗皮(SOr)4种农业废弃生物质材料所得浸提液作为淋洗剂,通过恒温振荡淋洗实验探讨上述淋洗剂不同浓度、pH和时间条件下对污染土壤中镉(Cd)和锌(Zn)的淋洗效果。结果表明,4种生物质材料盐浸提液对Cd的淋洗率依次为FVr SOr AHL AAr;对Zn的淋洗率则依次为SOr FVr AHL AAr。随浓度上升,除FVr盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率呈线性增加外,其余盐浸提液对其淋洗率呈幂函数增长趋势。随pH增加,FVr和AAr、AHL和SOr盐浸提液对Cd和Zn的淋洗率分别呈对数、幂函数下降趋势(P0.01)。随淋洗时间延长,4种生物质盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率变化均呈对数增加趋势(P0.01)。综合淋洗率和土壤性质的变化,FVr与SOr盐浸提液在浓度为7%,pH为3的条件下持续振荡淋洗1 h可达到最佳淋洗效果,其对Cd的淋洗率分别为76.38%和49.54%;对Zn的淋洗率分别为29.24%和30.75%。FVr和SOr是具有一定潜力的重金属污染土壤修复生物质材料。     

热化学清洗法洗涤油泥-回收石油的工艺条件研究

以辽河油田落地油泥为样品,采用热化学清洗法洗涤油泥,净化土壤,回收石油,并获取工程所需的必要参数.通过筛选、复配,确定十二烷基苯磺酸钠(LAS):NazSiO3=1:2(质量比)为最佳清洗剂配比.考察了清洗温度、清洗液pH、液固比(即清洗剂与落地油泥的质量比)和清洗剂投加量等因素对清洗效率的影响,通过正交实验优化工艺参数,实验表明,当清洗时间为30min、清洗温度为75℃、搅拌器转速为200 r/min、液固比为8:1、清洗液pH为11、LAS Na2SiO3投加量为2.8 g/L时,含油率为21.2%(质量分数)的落地油泥样品经一级清洗,油泥残油率降为0.8%(质量分数,下同);经二级清洗,油泥残油率降为0.3%.清洗后,石油浮于水面,无明显乳化,易于分离.     

基于响应面法优化废弃油基钻井液的萃取方法

针对油气田钻井过程中经多次循环导致基液老化变质而无法使用的废弃油基钻井液,采用响应面法优化废弃油基钻井液萃取实验。以石油醚(60~90℃)作为萃取剂,通过单因素实验确定了编码参数,考察了液料比(萃取剂与废弃油基钻井液加量质量比,g/g)、萃取温度、萃取时间3因素5水平的中心组合设计,建立数学模型并进行验证。结果表明,对于液料比1.5∶1,萃取时间25 min,萃取温度36.5℃的最佳萃取条件,萃取率的预测值为82.97%,实测值为82.18%,相对误差仅有0.95%。     

淋洗对污染土壤重金属形态分布及生物可利用性影响研究

淋洗是一种快速高效的土壤重金属修复技术,淋洗条件的选择对不同土地利用类型的重金属污染修复具有重要意义。以Ni、Cu、Cd复合污染土壤为研究对象,在不同淋洗条件(液固比和pH)下考察6种淋洗剂(去离子水、模拟酸雨、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)和氨三乙酸(NTA))对Ni、Cu、Cd的淋洗效果、形态分布及生物可利用性影响。结果表明:(1)当液固比5∶1mL/g时,柠檬酸、Na2EDTA、NTA表现出良好的淋洗效果,对建设用地土壤Ni、Cu、Cd的去除率分别达到84.53%、92.30%、56.00%以上。(2)淋洗后土壤中可交换态、可还原态Ni、Cu、Cd浓度均明显降低。(3)总体上,淋洗使残余指数升高、迁移系数降低,重金属离子在液固比20∶1 mL/g时生物可利用性最低。(4)根据实际污染土壤效果,pH 5.2的柠檬酸或pH 7.5的Na2EDTA在液固比20∶1mL/g时可降低农业土壤的风险;建设用地土壤使用液固比5∶1mL/g、pH 7.5的Na2EDTA或pH 7.5的NTA对3种重金属的去除率达80.43%以上。     

不同条件对湿地土壤溶解性有机质提取的影响

为获得提取土壤中溶解性有机质(DOM)的最佳条件,基于有色可溶性有机质(CDOM)紫外/可见光谱,利用单因素实验、正交实验探讨了提取剂种类、土水质量比、振荡时间、离心速率及时间、滤膜种类等不同条件对鄱阳湖典型消落带南矶山湿地土壤及沉积物中DOM提取的影响。结果表明,CDOM与溶解性有机碳(DOC)具有很好的线性正相关性,可用波长355nm处的吸光系数(ag(355))来表示CDOM浓度。振荡时间16h,水为提取剂时提取效果最佳。正交实验分析可知,土水质量比为1∶10,4 000r/min离心30min,选用0.45μm玻璃纤维滤膜,所得DOM提取效果最佳。各因素影响体现为:土水质量比滤膜种类离心速率离心时间。     

响应面分析法优化纳米零价铁铜双金属修复土壤浸提液中Cr(Ⅵ)

采用液相还原法制备出纳米零价铁铜双金属,研究纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中Cr(Ⅵ)的修复作用。利用响应面分析方法,以处理时间、土壤浸提液的pH值和温度3个影响因素,纳米零价铁铜双金属对土壤浸提液中的Cr(Ⅵ)的去除率为响应值进行了3因素3水平的实验设计,得到响应曲面模型。对得到的响应曲面和方差进行分析。结果表明,模型的方差分析得到的F值和R2分别为15.18和0.951 3,处理时间、土壤浸提液的pH值和温度对土壤浸提液中Cr(Ⅵ)去除率的影响是显著的,模型在整个回归区域内拟合程度好,其影响顺序为处理时间土壤浸提液的pH值反应温度。     

盐酸浸出提取赤泥中铝和铁的工艺条件优化

系统研究盐酸浸出赤泥中铝和铁的过程,考察酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间、液固比以及赤泥粒度对铝、铁浸出率的影响。单因素实验和正交实验结果得出,在影响浸出率的酸浸温度、盐酸浓度、酸浸时间和液固比对铁、铝的浸出率的影响几个因素中,酸浸温度和盐酸浓度的影响最大,液固比和浸出时间其次。盐酸酸浸的最佳工艺条件为:赤泥粒度150μm、酸浸温度80℃、盐酸浓度10 mol·L~(-1)、液固比8∶1(V/m)、浸出时间150 min,此时铝的浸出率为96.7%,铁的浸出率为95.1%,铁铝总浸出率96.0%。     

产黄青霉浸出修复重金属污染土壤

采集铅锌冶炼厂周边表层土壤,分析其污染情况,并用产黄青霉菌浸出修复,用正交法考察温度、培养基pH值和浸出时间对浸出率的影响,拟寻找最佳修复方案。结果表明:根据GB 15618-95二级土标准值,铅锌冶炼厂周边表层土壤中Zn和Cd已达重度污染程度,Cu达中度污染,Pb为轻度污染,Cr未污染;综合污染指数表明铅锌冶炼厂周边表层土壤已达严重污染程度;Pb和Zn的最适浸出温度为30℃,Cd和Cu的最适浸出温度为20℃;当培养基pH值为7.0时,Pb、Zn、Cd和Cu的浸出率之和最高,Pb和Zn的浸出率之和均在浸出7 d时最高。极差分析表明,培养基pH值和浸出时间是影响产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的主要因素;方差分析表明,培养基pH值和浸出时间对Zn的浸出率影响显著,3种因素对Pb、Cd和Cu浸出率的影响均不明显。当温度为30℃,pH值为7.0,浸出7 d时各重金属的浸出率均最高,故产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的最优方案为A2B2C3。     

超声波强化EDTA-Na_2对土壤中Pb、Cd去除效果及形态变化的影响

通过3种洗脱方式(TE,EDTA-Na2传统洗脱方式;UE-1,超声波先作用于土壤后再加入EDTA-Na2洗脱;UE-2,超声波强化EDTA-Na2洗脱)对湖南典型矿区周边重金属复合污染农田土壤进行洗脱处理,研究了3种洗脱方式对土壤中Pb和Cd的洗脱效果及洗脱前后土壤中Pb和Cd的形态分布。结果表明:3种洗脱方式均对土壤中Pb和Cd有较好的洗脱效果,其中UE-2对土壤中Pb和Cd洗脱率均大于TE和UE-1;在作用时间为5~480 min时,UE-2对郴州土壤中Pb和Cd的洗脱率分别为43.9%~55.9%和63.6%~74.4%,对衡阳土壤中Pb和Cd的洗脱率分别为63.1%~80.9%和74.7%~86.7%,相对于传统萃取方式(TE),UE-2洗脱方式使土壤中Pb和Cd的洗脱率提高了将近25%;与未洗脱土壤相比,UE-2洗脱方式能显著降低土壤中Pb的Fe-Mn氧化物结合态和残渣态含量,显著降低Cd的残渣态、Fe-Mn氧化物结合态和酸可提取态含量;UE-2洗脱方式能显著降低土壤中Cd的TCLP提取态含量,而使Pb的TCLP提取态含量有所增加。     

有机酸对成都平原镉污染土壤的淋洗效果

以成都平原某化工厂附近受Cd污染的2种土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、固液比、振荡时间和复合淋洗条件下对重金属Cd的去除效果。实验结果表明:柠檬酸和酒石酸对Cd含量为22.78 mg·kg~(-1)的SLT-01土壤具有更好的去除效果,分别达到73%和62%,而乙酸和草酸的去除能力较低;随着固液比的降低,有机酸对Cd的去除率逐步提高;随着时间的增加,Cd的去除率波动增加;柠檬酸和酒石酸复合淋洗并没有提高Cd的去除率;振荡淋洗前后土壤结构未发生明显变化。综合考虑土壤中Cd的去除效果和成本,选择柠檬酸作为最佳淋洗剂;最佳实验条件:溶液浓度为0.10 mol·L~(-1),固液比为1∶20,淋洗时间为8 h。     

从硫化锑矿渣中回收硫实验研究

采用浸取法对硫化锑矿渣中硫单质回收进行了实验研究 ,选用特殊的有机溶剂I 做浸取剂 ,对液固比、加热时间、加热温度及冷却温度等主要影响因素进行了实验分析。正交实验表明 :当特殊的有机溶剂I 与矿渣的液固比为 1 0∶1 ,混合搅拌的加热时间为 1 5min ,加热温度为 1 5 0℃ ,冷却温度为 0℃时 ,硫的回收效果最佳 ,回收率可以达到 96 6 %。所得硫磺的粒度可达到 5 μm ,硫磺的纯度为 98%。     

响应曲面法优化炼铅高砷烟尘的浸出工艺

考察炼铅高砷烟尘中砷在水中的浸出行为。采用响应曲面法常用的中心复合设计对液固比、温度和时间工艺参数进行优化研究。结果表明,温度对砷浸出率的影响最大,时间次之,液固比最小。通过响应曲面法优化得到的最佳浸出工艺为:液固比=14∶1,温度85℃,时间120 min。该条件下3次验证实验的砷浸出率平均值为89.64%,与预测值89.88%无显著差异,表明所建模型切实可行。烟尘经过二次水浸后砷的总浸出率达到98.1%。     

利用高炉瓦斯泥中的锌制备活性氧化锌的研究

利用高炉炼铁瓦斯泥中的锌,采用火法富集和湿法浸取制取活性氧化锌。考察了温度、时间对火法富集产品中氧化锌含量和原料瓦斯泥中锌挥发率的影响,确定了富集工艺的最佳条件为:在氮气氛围下,温度从常温以10℃/min升温至1 000℃并且在1 000℃下保持1 h,得到的富集产品中氧化锌含量82.24%;瓦斯泥中锌挥发率97%。同时考察了温度、氨水用量、碳酸氢铵用量和液固比等因素对氧化锌浸取率的影响。确定的最佳工艺条件为:浸取温度40℃,氨水用量为理论量的2倍,碳酸氢铵用量为理论量的2倍,液固比4∶1,浸取时间2 h,氧化锌浸取率达99.9%。湿法制得的活性前驱体碱式碳酸锌,经煅烧得到纯度为98.4%的活性氧化锌产品,氧化锌的总回收率达95.3%。     

核桃果皮炭粉对3种重金属离子吸附的影响

采用均匀设计的实验方法,研究了2种核桃果皮炭粉(提取水溶性混合物和未提取水溶性混合物的核桃皮炭粉)对Cr、Cu和Cd等重金属离子的吸附最优条件以及对3种离子吸附的影响因素。结果表明,核桃皮炭粉对Cr(Ⅵ)、Cd2+和Cu2+的吸附最优条件为:pH=4,温度为60℃,浓度为150μg/mL,吸附剂用量为2.4 g,时间为120 min;pH=4.5,温度为30℃,浓度为180μg/mL,吸附剂用量为5.4 g,时间为60 min;pH=5,温度为80℃,浓度为210μg/mL,吸附剂用量为0.4 g,时间为100 min;pH和Cr(Ⅵ)浓度增大,不利于2种吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附;pH和温度增大,不利于2种吸附剂对Cu2+的吸附;温度和吸附剂用量增加,有利于2种吸附剂对Cd2+的吸附。未提取水溶性混合物比提取水溶性混合物的核桃果皮炭粉对3种金属的吸附显著。2种吸附剂的吸附率均表现为Cr>Cd>Cu。     

烟草工业废弃物中提取氨基酸

以生产烟碱及茄尼醇后的烟叶废渣为原料,采用酸水解及活性炭脱色处理提取氨基酸,研究了酸水解中HCl用量、水解时间以及活性炭脱色处理中活性炭处理方式、pH、活性炭用量、脱色温度和脱色时间等因素对氨基酸收率和脱色率的影响。结果表明,最佳水解条件:以6 mol/L HCl溶液为水解液,在120℃、料液比1∶18条件下,水解12 h,所得水解液经以下工艺脱色处理:0.25%KOH处理活性炭、pH=10、活性炭用量为2.5%、脱色温度80℃、脱色40 min,所得产物氨基酸收率86.65%,脱色率达84.31%。     

湿法回收砷碱渣中锑的工艺研究

本研究先以水浸实现砷碱渣中的砷锑分离,再对水浸渣进行盐酸浸出,得到了可作为工业原料氯化锑溶液.研究结果表明,在液固比为6∶1,温度40℃,浸出时间40 min的条件下,可使水浸过程中锑的浸出率低于3%,砷的浸出率达到99%;盐酸浸出中,控制酸浓度为1∶1,液固比10∶1,温度60℃,浸出时间30 min,能使锑的浸出率达到88%以上.经过水浸和盐酸浸出,锑的直接回收率为85.36%.     

木质素盐在原油污染土壤清洗中的应用

木质素磺酸盐价格低廉,容易获得,若将其作为洗油剂中的牺牲剂,可较大幅度地降低洗油成本.以华北油田原油、华北平原典型表层土壤为模拟原料,配制了石油污染土壤,探讨木质素磺酸铵和木质素磺酸钠的洗油性能,以及木质素磺酸盐与壬基酚聚氧乙烯醚、曲拉通和平平加的复配效果.实验以碳酸钠和硅酸钠为助剂,经反复实验筛选,确定了4组最佳洗油剂配方:(Ⅰ)6(曲拉通):6(平平加):8(木素钠):40(硅酸钠):40(碳酸钠);(Ⅱ)6(曲拉通):6(壬酚聚醚):8(木素钠):35(硅酸钠):45(碳酸钠);(Ⅲ)9(曲拉通):3(壬酚聚醚):8(木素钠):50(硅酸钠):30(碳酸钠);(Ⅳ)6(曲拉通):6(壬酚聚醚):3(木素铵):5(木素钠):35(硅酸钠):45(碳酸钠).以此配方为基础,利用正交实验设计对搅拌温度、时间、固液比和加药浓度等工艺条件进行了优化.结果表明:当搅拌温度75℃、搅拌时间50 min、固液比1:15、加药总浓度为0.3g/L时,洗油率可达92.25%.清洗后污油无明显乳化现象,且浮于液面,只须简单刮油即可回收.     

超声强化茶皂素对污染土壤中重金属去除效果的影响

利用超声强化茶皂素修复土壤重金属,研究了淋洗剂浓度、淋洗方式及淋洗时间对土壤中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的修复效果及修复前后土壤重金属的形态变化。结果表明:茶皂素对土壤Cu、Zn、Pb和Cd的解吸率随着茶皂素浓度升高而增大,最大解吸率分别为48.60%、35.10%、28.10%和45.60%。单独采用超声导致低解吸率,而超声辅助振荡能增加重金属的解吸率(26.3%～61.6%)并缩短达到平衡状态的时间。双常数方程和Elovich方程均能较好描述3种淋洗方式下重金属的解吸动力学过程,重金属的解吸过程是非均相扩散。超声辅助作用下可以活化土壤中的重金属,并通过振荡减少重金属的酸提取态和可还原态,从而减少重金属可迁移性和生物可利用性。     

阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂PAD的合成及优化

为了提高阳离子絮凝剂的絮凝性能,选用阳离子疏水表面活性单体DBC和亲水单体AM,以EDTA-2Na为络合剂,以AIBN和APS-NaHSO3为复合引发剂,采用水溶液聚合法制得一种新型阳离子聚丙烯酰胺类絮凝剂P(AM-DBC)(PAD)。此方法具有工艺操作简单、无需添加其他模板和表面活性剂、产物的相对分子质量高和转化率高等优势。单因素实验结果表明,当总单体质量分数为40%、单体摩尔比n(AM)∶n(DBC)=7∶3、pH=4.0、反应温度为60℃、EDTA-2Na的浓度为0.5%时,产物PAD的特性黏数为1 018.7 mL·g~(-1),转化率可达97.2%。采用响应曲面法的Box-Behnken模型对实验参数进行了优化,根据预测出的实验参数,修正后进行了平行实验。当总单体质量分数为42%、EDTA-2Na的浓度为0.56%、pH=4、反应温度为60℃时,合成的PAD的特性黏数为1 027.1 mL·g~(-1),预测值与实验值的误差仅为0.497%,可以较好地吻合,从而得到PAD的最优制备方法。制备的PAD性能优良,为工业化生产提供了依据,可以广泛应用于含油废水的处理。