复掺粉煤灰吸附剂碳化固碳反应及对重金属浸出特性的影响

针对复掺方法提高粉煤灰矿物固碳效率和重金属析出钝化作用,采用粉煤灰掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备了固碳吸附剂,利用三相高压反应釜模拟碳酸化固碳反应,利用热重-差热测试分析了不同配比固化剂CO_2固定量和固定效率,对碳酸化反应前后固化剂的化学成分进行了分析,揭示了复掺粉煤灰吸附剂固碳机理,对碳酸化反应前后固化剂材料中重金属浸出毒性进行了实验模拟。结果表明,粉煤灰基固化剂复掺消石灰后,增加了固化材料中CaO量,显著提高了碳酸化体系中pH值,当粉煤灰与消石灰质量比为1∶1时,碳固定效率最高,达到6.98%。当消石灰的投加量为50%时,As、Cd、Cu、Pb、Cr受到了较强的抑制效果,Ni、Zn的浸出浓度没有变化。因此,复掺消石灰、氧化铝的粉煤灰基碳固化材料可有效改善纯粉煤灰碳酸化固定CO_2的效率,并可降低粉煤灰碳酸化后重金属的浸出毒性。     

基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥对二氧化碳的固化封存

以拜耳法赤泥为二氧化碳(CO_2)固化剂,提出了基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥吸收二氧化碳的新思路,以期实现"以废治废"、行业气固两类废弃物得到高效综合利用的目标。以拜耳赤泥吸收低浓度二氧化硫的前期研究为基础,自行设计了超声波与机械搅拌耦合作用的鼓泡反应器,利用其"空化作用"与机械搅拌的耦合作用促进赤泥对低浓度二氧化碳的高效吸收。考察了在焙烧条件、温度、搅拌桨转速、液固比、气体流量、超声波功率对赤泥吸收二氧化碳的影响规律,得到最优条件,焙烧后可以大大提高赤泥对CO_2的固定能力,单独机械搅拌作用下,赤泥吸收CO_2适宜的条件为:反应温度25℃、气体流量0.025 m3·h~(-1)、液固比为6:1和搅拌转速150 r·min~(-1),此时最大固碳量为71.72 g·kg~(-1),加入超声波后固碳效果进一步提高,最佳超声波功率为600 W。     

纯二氧化碳条件下小球藻固定CO2

微藻固碳已经成为消减温室气体排放的新的研究热点。利用静态吸收方法，考查了通人纯CO2对普通小球藻生长特点、固定CO2效率以及藻液pH值变异的影响。结果表明：通入纯CO2使小球藻生长延滞期显著延长，比普通培养延长10～12d，对其他生长阶段的影响不大；小球藻固定CO2速率可分为2个过程，即物理固碳过程和生物固碳过程，前者在藻细胞延滞期发生，峰值由CO。溶解于培养液造成，后者在藻细胞生长的指数期、稳定期和衰退期发生，峰值由藻细胞指数生长造成，2个过程中，固定CO2速率的变化趋势都是先增大后降低；纯CO2条件下，藻液pH值变化速率高，4d内，藻液即被酸化，随后藻液pH值变化速率逐渐降低，且pH值稳定在适宜水平。因此，采用小球藻固定高浓度CO2时，建议提高接种量并加强培养前期的pH值监测和调控，以保证藻液保持适宜的pH值，并缩短培养时间，提高生物固碳效率。     

粉煤灰、电石渣及其配合物碳酸化特性

为了促进粉煤灰和电石渣建材化高效利用和协同矿化CO_2减排,研究了粉煤灰、电石渣及其配合物的碳酸化特性。实验采用pH在线测试方法分别对粉煤灰、电石渣以及两者配合物的碳酸化过程的pH进行在线测试,并对原料和产物进行XRD、TGA和SEM表征。结果表明:相同条件下,粉煤灰碳酸化浆液pH降到7.0的平均速度约为电石渣的51倍;与等量电石渣单独碳酸化相比,粉煤灰与电石渣按照4:1(质量比)复配碳酸化pH降低到7.0的速度较纯电石渣提高了近5.6倍,且在相同电石渣配量的条件下,粉煤灰-电石渣复配料比碳酸钙-电石渣复配料的碳酸化反应完成时间缩短了31.6%,说明电石渣与粉煤灰复配后进行碳酸化反应具有明显协同促进作用。TGA分析表明,纯粉煤灰和纯电石渣的固碳率分别约为2%和61.3%,粉煤灰与电石渣复配料的固碳率较等量单一电石渣和粉煤灰的固碳率之和的计算值提高了19.6%。SEM分析表明,粉煤灰与电石渣复配料碳酸化产物碳酸钙颗粒在粉煤灰表面呈现异位分散附着形态,而单一电石渣碳酸化产物碳酸钙则在电石渣颗粒表面呈现原位聚集附着形态。这可能是复配料固碳率提高的主要原因。     

风淬钢渣对高炉渣基微晶玻璃性能的影响

以风淬钢渣和高炉渣为主要原料,采用一次烧结法制备微晶玻璃。结果表明,该方法制备的微晶玻璃主晶相为钙铝黄长石(Ca2Al2SiO7),还有少量的镁黄长石(Ca2MgSi2O7),钢渣最大用量达到50%;随着风淬钢渣含量的增加,样品的最佳烧结温度逐渐增加;烧结温度对样品析晶性能的影响明显大于风淬钢渣含量的影响;样品的抗折强度随风淬钢渣的增加呈现出先增大后减小的趋势;样品的密度随风淬钢渣的增加而逐渐减小;直接用风淬钢渣和高炉渣制备出的微晶玻璃具有良好的抗折强度和耐酸碱性,抗折强度最大可达90 MPa,该方法为综合治理冶金渣污染及其综合利用开辟了新的途径。     

钙离子浓度对水华微囊藻生物钙化固定CO_2的影响

以水华微囊藻为研究对象,对其生物钙化固定二氧化碳的潜能进行了探索,并研究了不同钙离子浓度对其生物钙化固碳能力的影响。结果表明,水华微囊藻表现出明显的生物钙化作用,且其生物钙化能力随钙离子初始浓度不同而变化,当钙离子初始浓度为170 mg·L~(-1)时,水华微囊藻生物钙化能力较强。在藻细胞初始浓度为1.7×10~6~1.8×10~6cell·m L~(-1)条件下,1 000 m L的藻液可固定二氧化碳量达36.5 mg。实验结果为拓展藻类生物钙化固定二氧化碳的研究提供了新的思路。     

氢氧化钠-钢渣双碱法烧结烟气脱硫工艺

在鼓泡反应器中考察了氢氧化钠-钢渣双碱法烧结烟气脱硫的主要影响因素。结果表明,在温度为常温,钢渣反应时间为2 h,钢渣加入量为40 g,SO2进口浓度为2 400 mg/m3,钢渣粒径为200目以上,烟气流量为0.05 m3/h,循环液pH保持在7～8,Na+浓度为0.5 mol/L,循环液为500 mL的条件下,脱硫率可长时间保持在80%以上。同时,对钢渣-氢氧化钠双碱法烧结烟气脱硫机理进行了探讨。     

二氧化碳水合物储气特性的实验研究

利用二氧化碳水合物小型实验装置分别在恒容和恒压条件下,研究了机械搅拌对二氧化碳气体溶解的影响以及温度与水-气比对二氧化碳水合物形成和储气密度的影响。通过实验结果发现,机械搅拌对二氧化碳的溶解有非常明显的促进作用,可以在3 min内完成溶解过程,促进溶解作用好于添加剂SDS。研究还发现,反应温度越低,二氧化碳水合物的生成速率越快,总的储气量越大,而水-气比越大,储气密度越小。在实验压力3 MPa、反应温度273.55 K的条件下,1体积的水生成水合物后可储存157体积的二氧化碳。     

超声波雾化技术对磷矿浆脱硫强化的影响分析

为了对磷矿浆湿法脱硫技术进行强化,实验将超声波雾化技术应用于磷矿浆脱硫,考察了吸收温度、进气流量、固液比、雾化功率、pH对脱硫效率的影响。结果表明:在SO_2进口浓度为1 500 mg·m~(-3)、氧含量为15%、进气流量为0.3 L·min~(-1)、吸收温度为35℃、固液比为25∶100、雾化功率为30 W的最佳条件下,磷矿浆脱硫率≥90%的反应时间可持续在620 min以上。经过对反应前后的磷矿粉及吸收液的分析,得出反应过程中一些离子及元素的变化规律。该工艺操作简便,对SO_2净化效率高,原料价廉易得,同时可副产磷肥,有助于实现烟气中SO_2的净化与磷矿的资源化。     

氧化锰共生矿烟气脱硫的机理及影响因素

利用南非的氧化锰共生矿进行烟气脱硫,研究了共生锰矿烟气脱硫性能及其机理,并考察了锰矿粒径、反应温度、液固比、进气流量、进口SO_2浓度等因素对脱硫率的影响。结果表明,氧化锰共生矿中主要的锰化合物是MnO_2、Mn_2O_3和MnCO_3,烟气脱硫过程主要存在4种方式:MnO_2与SO_2发生氧化还原反应生成硫酸锰;液相中Mn~(2+)催化氧化SO_2产生硫酸;MnCO_3与硫酸反应生成硫酸锰;Mn_2O_3与硫酸反应后生成的MnO_2可以继续与SO_2进行脱硫反应,但是Mn_2O_3与SO_2直接反应的活性较差。氧化锰共生矿烟气脱硫的最佳工艺参数为:锰矿粒径200目、反应温度80℃、液固比10:1以及进气流量600mL·min~(-1)。     

微藻固定CO_2及其工业化应用研究进展

化石燃料的燃烧导致以CO2为代表的温室气体在大气中的浓度不断上升,因而CO2减排控制技术的研究备受关注,其中利用选育的微藻进行烟气固碳正逐渐成为研究热点。主要介绍了微藻固碳的研究及其工业化应用现状,重点分析了固碳微藻的筛选培养、影响固碳效率的主要因素以及高效光生物反应器的研发应用状况,并对微藻固碳技术产业化的现存问题及未来发展趋势进行了深入探讨和展望。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟的厌氧消化液为处理对象，通过小试实验，考察不同初始磷浓度Cp、Ca／P物质的量比、pH和温度下，碳酸根（CO3 2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响；利用扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT．IR）对沉淀产物进行表征。结果表明，高浓度的CO3 2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大；Cp相同时，CO3 2-浓度（CCO3^2-）越大，P的去除率越低，低C，（20mg／L）时尤为显著；当CCO3^2-相同时，随着Cp的增大，反应速率加快，P的去除率逐渐升高，但升高幅度越来越小；增大Ca／P比和pH能提高P的去除率，降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用，综合考虑实际效果，应选择Ca／P比为3．33，pH为9．0作为适宜的反应条件；升高温度对降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在Cp为60ITIg／L，Ca／P比为1．67，pH为9．0，温度为20℃的条件下，当CCO3^2-为0时，得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP；当CCO3^2-为30mmol／L时，得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

不同Ca/P比下碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟污水处理厂污泥厌氧消化液为处理对象,进行磷酸钙沉淀除磷小试实验,考察了不同Ca/P物质的量比下碳酸根(CO2-3)对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对沉淀产物进行表征。结果表明,磷酸钙沉淀反应是一个快速过程,CO2-3的存在并未改变这一显著特征。磷酸钙沉淀反应过程中,CO2-3的存在降低了磷的去除率,改变了沉淀物形貌、结构和组分;实验设定范围内,磷酸钙的过饱和度越高,越难形成晶体态羟基磷灰石((Ca5(PO4)3OH,HAP);当pH值为9.0,Ca/P比为1.67时,CO2-3取代HAP晶格中的PO3-4,形成碳磷灰石(CHAP);当pH值为9.0,Ca/P比为3.33和5.01时,CO2-3和PO3-4之间竞争,形成碳酸钙(CaCO3);增大Ca/P能有效提高磷的去除率,降低CO2-3对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,但综合考虑实际效果,选择Ca/P比为3.33作为适宜的反应条件。     

填料塔中的DBU溶液吸收CO_2

在自制的1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)吸收CO2的填料塔中,研究DBU溶液浓度、入口CO2浓度、DBU溶液流量、气体流量、气体温度以及填料层高度对CO2吸收的影响。结果表明,DBU溶液浓度从1.5%增加到25%,CO2吸收容量和吸收效率均逐步减小;入口CO2浓度从4.5%增加到15%,CO2吸收容量和吸收效率均逐渐增大;DBU溶液流量从20 m L/min增加到120 m L/min,CO2吸收容量和吸收效率略有增加;气体流量从0.7 L/min增加到3.3 L/min,填料层高度从5 cm增加到45 cm,CO2吸收容量和吸收效率均呈先增后减趋势;气体温度从25℃增加到60℃,CO2吸收容量和吸收效率略有下降。DBU溶液在填料塔内能够高效吸收气体中的CO2。     

金属改性碳脱除PH_3和H_2S动力学及反应机理研究

为综合利用黄磷尾气中的CO,通过计算平均活化能和测定XPS、TG/DTA和氮吸附特性的方法,研究了Cu2+和某金属离子Mn+改性碳脱除PH3和H2S的动力学和反应机理问题.结果表明:H2S在金属改性碳上反应时平均活化能为134.4 J/mol为-0.76级反应,PH3在金属改性碳上反应时平均活化能为1 247.6 J/mol为-0.8级反应;减小改性碳粒径增加流量可以显著提高其脱除PH3和H2S的速率;XPS、TG/DTA和孔径分布分析证明,改性碳净化H2S和PH3是一个催化吸附过程,H2S和PH3首先与氧在改性碳表面进行催化氧化反应,然后生成S和P2O5沉积吸附在改性碳表面.     

铅冶炼水淬渣中金属源释放特征及影响因素

固废中金属源释放机理和特征研究对于环境管理和环境风险防控具有重要意义。采用连续浸出和渗流释放方法,分析了铅冶炼水淬渣中金属元素在不同pH、液固比以及溶解性有机质(DOM)条件下的释放特征。结果表明,铅冶炼水淬渣中含有Cr、Co、Cd、Ni、Mo、Zn等重金属,Al、Li含量也较高。液固比影响金属释放率,总体上液固比越大释放率越大。金属种类和释放率受pH影响显著,在pH=4.5时有Cd、Zn、Mo和Ni溶出;而在pH=7.0时只有Mo溶出,累积释放率也低于pH=4.5时。在相同pH下DOM促进了Mo释放。在实际场景中,应加强含金属类固废全生命周期的风险管控。     

填料塔中Na_2CO_3吸收高浓度H_2S的传质特性

在填料吸收塔中考察了Na2CO3溶液吸收高浓度H2S气体的气液传质特性。通过测量填料塔进出口气体中H2S浓度计算了Na2CO3溶液吸收高浓度H2S气体的总体积传质系数(KGa),并研究了进气流速、吸收液流量、吸收温度和吸收液浓度对KGa的影响。结果表明,KGa随Na2CO3浓度、吸收液流量的增加而增加,随吸收温度、进气流速的升高而降低;在高浓度H2S吸收过程中液相传质阻力不能忽略。     

生物滴滤池脱除烟气中SO2的实验研究

将分离筛选得到的氧化亚铁硫杆菌固定在生物滴滤池的填料上,组成生物滴滤池反应系统,并研究了进气SO2浓度、气体流量、液气比、循环液中铁离子浓度对脱硫效率的影响,此外还分析了该反应系统的脱硫机理.     

生物滴滤池脱除烟气中SO2的实验研究

将分离筛选得到的氧化亚铁硫杆菌固定在生物滴滤池的填料上，组成生物滴滤池反应系统，并研究了进气SO2浓度、气体流量、液气比、循环液中铁离子浓度对脱硫效率的影响，此外还分析了该反应系统的脱硫机理。     

直接还原法回收铜渣中铁、铜和锌的热力学

为了实现铜渣中的铁与硅及其他元素分离,提出了含碳球团-转底炉直接还原工艺综合回收铜渣中的铁、铜和锌等有价元素,首先对水淬铜渣配碳还原进行了热力学分析,然后采用Fact Sage热力学计算软件中的Equilib模块对碳热还原过程进行了理论计算,研究了温度、碱度和配碳量等工艺参数,对水淬铜渣碳热还原产物组成及收得率的影响。计算结果表明:Fe的收得率主要受温度的影响较大,碱度的影响不大,配碳量有一定影响,铁的收得率最高可以达到91%以上;Zn的收得率主要受温度的影响较大,900℃左右达到最大;Cu的收得率最高可达99%,并且受上述因素的影响相对小。为了保证铁的收得率,建议优化的工艺条件为:配碳量(C/O比)大于1.2、还原温度大于1 200℃、碱度大于0.6。