碱矿渣胶凝材料固化重金属污泥的研究

主要原材料为高炉矿渣的碱矿渣胶凝材料(HAS)、掺3%沸石的HAS、掺5%沸石的HAS、水泥等4种固化材料被用来固化人工合成含铅、镉、铬等重金属的污泥。污泥固化体中污泥与固化材的掺和比例为4:1。实验结果表明,HAS固化剂对重金属污泥的固化效果要好于水泥,其污泥固化体的无侧限抗压强度高于水泥固化体,同时其固化体的重金属浸出量明显低于水泥。沸石的掺入使HAS固化体的重金属浸出量减小,且随着沸石掺加量的增大,HAS固化体的重金属浸出量相应的减少。     

硫酸铝废渣和石灰外掺低标号水泥水化、硬化性能研究

采用扫描电镜、X射-线物相分析,对改性砂浆样水化机理进行了分析,在此基础上,对外掺硫酸铝废渣水泥胶砂进行了多项物理性能测试.实验结果表明:硫酸铝废渣在低标号水泥中掺量大于14%出现急凝.最佳掺量为6%—10%时,硫酸铝渣水泥胶砂龄期强度均增加,早期强度增大最为明显.铝渣水泥胶砂龄期水化状况良好,水化产物(AFt,AFm,CH)较基准胶砂数量多且发育良好.铝渣低标号水泥胶砂综合实验表明,其耐久、耐候性能优良.     

制革污泥固化稳定化处理

为有效控制制革污泥中的重金属铬污染并安全填埋,采用石灰、粉煤灰和煤渣作为固化剂对制革污泥进行固化/稳定化处理,考察固化剂对制革污泥中重金属毒性的影响,并探讨了固化/稳定化的最佳工艺条件.结果表明,当石灰、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.12 kg.kg-1、0.02 kg.kg-1和0.08 kg.kg-1,养护天数为6 d时,制革污泥固化块抗压强度达到884 kPa,含水率由固化前的79.60%降低至30.20%,满足《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598—2001）的要求.固化块浸出液中Cu、Pb、Zn、Ni浓度同固化前相比,分别降低了92.1%、96.7%、92.8%、88.9%,Cr、Cd、Mn均未检出.固化块浸出液的铬浓度随着石灰添加量的增加而降低,随粉煤灰添加量的增加则为先降低、然后再升高,当石灰与粉煤灰添加量比为6∶1时,协同固化效果显著.     

磷酸镁水泥固化/稳定化重金属性能及作用机理研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,是由过烧氧化镁和磷酸盐通过酸碱中和反应制备得来,具有早期强度高、结构紧密和体积形变小等优点,在固化/稳定化重金属方面受到广泛关注,但存在放热量大、凝结速度快等缺点.本文归纳了国内外学者对磷酸镁水泥固化/稳定化重金属和重金属污染土的研究,重点讨论重金属离子对磷酸镁水泥抗压强度、凝结时间、酸碱度和水化热的影响,环境对重金属MPC体系稳定性的影响,以及其固化/稳定化重金属离子的作用机理,得出主要固化机理为化学键合、吸附作用和物理包裹,最后指出磷酸镁水泥固化重金属研究的不足和对未来研究的展望,为磷酸镁水泥固化/稳定化重金属的研究提出了新思路.     

添加剂对垃圾焚烧炉渣免烧砖性能的影响

以垃圾焚烧炉渣为再生骨料,研究了不同减水剂和早强剂对垃圾焚烧炉渣免烧砖强度的影响,并对部分免烧砖的断面进行了SEM表征.实验结果表明,适量减水剂的添加能够提高炉渣免烧砖的早强性能,其中聚羧酸减水剂的早强效果明显优于萘系减水剂,这可能炉渣中的碱金属离子对萘系减水剂双电层的压缩与破坏所致.早强剂NaCl,Na_2SiO_3·9H_2O和Na_2CO_3均能提高炉渣免烧砖的早期强度,因为它们均可通过降低溶液中Ca~(2+)浓度达到抑制钙矾石过快生长的目的.当Na_2CO_3掺量为3%时,相应的炉渣免烧砖早期抗压强度为9.89 MPa,与无添加剂相比,增幅高达52.6%,当养护龄期为28 d时,相应免烧砖的抗压强度超过30 MPa.而三乙醇胺(TEOA)的早强作用则具有一定的滞后性,当养护龄期超过7 d时才初显成效,这可能是水化产物铝酸盐的晶型转变所致.     

改性污泥用作填埋场中间覆盖层的适用性探讨

为研究改性污泥作填埋场中间覆盖材料的长期性能,通过无侧限压缩试验和渗透试验,研究温度和渗滤液对污泥强度和渗透性能的影响。结果表明,温度升高,污泥的无侧限抗压强度下降,渗透系数增大;在自来水中浸泡一个月后,二者的渗透系数分别减小了14.3%和53.4%,污泥的无侧限抗压强度下降了14.3%,而在渗滤液中浸泡一个月后,污泥的无侧限抗压强度反而提高了91.1%。该改性污泥的强度和渗透性均满足作填埋场中间覆盖层的要求。     

水泥、粉煤灰及生石灰固化/稳定处理铅锌废渣

以铅锌废渣为研究对象,采用水泥、粉煤灰为固化剂,生石灰为稳定剂,对废渣进行固化/稳定化处理,并通过TCLP和Tessier连续提取法对固化/稳定化效果进行分析和评价.结果表明,单独添加水泥或水泥、粉煤灰混合固化处理废渣时,重金属铅TCLP浸出浓度显著减少,但达不到安全填埋要求;当稳定剂生石灰添加量为4%(废渣),固化剂废渣比为0.4∶1(粉煤灰与水泥比为1∶9)时,固化/稳定化效果最佳.此时,固化体中重金属Pb、Zn的浸出浓度分别为0.16 mg·L-1、0.243 mg·L-1,符合安全填埋要求.经过固化/稳定化处理后,降低了废渣中的重金属Pb、Zn交换态比例,有效地限制了重金属的迁移.XRD和SEM分析表明,废渣固化/稳定化后形成的Ca(OH)2、水化硅酸钙凝胶(C—S—H)及钙矾石等物质将重金属离子包容起来,形成稳定的固化体.     

呋喃丹和阿特拉津在土柱中的淋溶及其影响因素

通过室内柱淋溶试验研究呋喃丹与阿特拉津在河南潮土及2种太湖水稻土中的淋溶作用及其影响因素。结果表明:2种农药在河南潮土中的淋溶作用比在太湖水稻土中弱。在表土中添加2 mg农药、模拟1次降水200mm条件下,呋喃丹最大淋溶量峰值可达25—30 cm深处,阿特拉津最大淋溶量峰值可达15—20 cm。表明呋喃丹、阿特拉津2种农药在供试土柱中均表现出较强淋溶特性。土壤和农药性质对淋溶作用均有很大影响。土壤有机质和粘粒含量越高,对农药的吸附性越强,土壤中农药越不容易随水下移;土壤大孔隙越多,农药在土壤中淋溶作用也越强,且相邻大孔隙对农药淋溶存在协同作用。土柱中插入4根直形多孔玻璃管后,土壤淋出液中农药量比插入2根的高2.7倍,比不插玻璃管对照高10倍。土柱中插入扭曲(60°)形玻璃管与插入直形玻璃管相比,农药在土壤中持留性增强,淋溶作用减弱。同一土柱中农药水溶性越大,淋溶作用也越强。     

绵阳市PM2.5中水溶性离子特征及来源分析

为研究绵阳市PM2.5中水溶性离子污染特征及来源,于2018年4月15日-2019年2月28日在绵阳市设置5个采样点位进行样品采集,利用Dionex ICS-2000离子色谱仪分析了9种离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+),并通过SPSS进行来源解析.结果 表明,绵阳市ρ(总水溶性离子)年均值为20.8 μg·m-3,在PM2.5中w(总水溶性离子)为46.6％.离子中质量浓度大小顺序依次为:ρ (NO3-)＞ρ(SO42-)＞ρ(NH4+)＞ ρ(Ca2+)＞ ρ(K+)＞ρ(Cl-)＞ ρ(Na+)＞ ρ(Mg2+)＞ ρ(F-),其中SNA(二次离子NO3-、SO42-、NH4+)为水溶性离子主要组成部分,水溶性离子中w(SNA)为86.4％.水溶性离子质量浓度季节变化趋势为:冬季＞秋季＞春季＞夏季,除Mg2+外其余离子质量浓度季节变化趋势与总离子浓度趋势一致,ρ(Mg2+)夏季与春季相当.SNA间具有较好的相关性,表明二次离子来源具有高度相似性,NH4+与SO42-摩尔当量浓度线性拟合斜率大于0.75,表明绵阳市大气环境为富氨状态,二次离子主要以(NH4)2SO4和NH4NO3形式存在.污染天NO2、 w(NO3-)和NOR(氮氧化率)均增大,且污染水平越严重w(NO3-)增幅越大,而w(SO42-)和w(NH4+)基本不变,表明NO3-增加导致PM2.5浓度升高.四季SOR(硫氧化率)和NOR均大于0.1,表明NO3-、SO42-主要来源于气态污染物二次转化,受温度和湿度影响,SOR值夏季最高,NOR值夏季最低冬季最高.SPSS来源解析结果显示绵阳市PM2.5中水溶性离子主要受二次转化、生物质燃烧以及扬尘源影响,三者合计贡献率为82.7％.     

铬污染土壤的微生物修复工艺及中试

本研究利用土柱试验研究了铬污染土壤微生物修复的各工艺参数,结果表明:土壤粒径、喷淋强度、以及修复工艺对铬污染土壤的修复效果有很大的影响.最佳的工艺参数为:土壤粒径1～2 cm、喷淋强度在29.6～59.2 mL·min-1、工艺制度Ⅱ(先用自来水淋洗1 d,接着用菌液循环喷淋).在土柱试验的基础上开展了25吨/批的中试试验,铬污染土壤经过7～10 d的处理,土壤中Cr(Ⅵ)浸出毒性浓度由53.8 mg·L-1降低至0.4 mg·L-1,达到《铬渣污染治理环境技术规范》(HJ/T301～2007)中铬渣用作路基材料和混凝土骨料的标准限值,证明铬污染土壤微生物修复工业化具有可行性,为铬污染土壤工程化修复提供了技术支撑.     

模拟酸雨对酸性土壤铝溶出及其形态转化的影响

研究了我国南方酸沉降区主要土壤类型在模拟酸雨影响下,土壤中铝离子释放及铝形态转化的特点。结果表明,酸雨淋洗造成土壤中铝离子释放,酸雨pH值越低,铝离子释放量越大;酸雨淋洗还造成土壤中铝形态发生变化,酸雨pH越低,土壤中羟基态铝和腐殖质铝含量愈低,交换态铝含量越高,土壤中铝对植物和生态系统的危害性也越大。     

酵母融合菌对铬离子的吸附特性研究

酵母融合菌的完整细胞、细胞壁、细胞内含物富集水体中的铬,比较了各组分对铬离子的吸附能力差异,并进行了模型拟合.结果表明:细胞壁的去除率和吸附量都明显高于完整细胞;完整细胞及细胞壁对铬的吸附均符合Freundlich和Langmuir热力学方程,且细胞壁对Cr6 的最大吸附量和吸附亲和力都大于完整细胞,说明细胞壁是该吸附剂吸附重金属离子的主要部位.同时利用多种分析手段研究了各组分对铬的吸附行为:酵母细胞壁的特殊结构以及AFM图显示细胞壁可以为活性基团吸附、络合或螯合金属离子提供更为广阔的空间;X-射线衍射和FTIR分析检测表明吸附剂对铬的吸附并未破坏其本身的结构.     

离子强度对恒电荷土壤胶体吸附Cu2+和Pb2+的影响

采用平衡法研究了离子强度、表面电位对恒电荷土壤胶体吸附Cu2+和Pb2+的影响.结果表明,离子强度越小,表面电位越高,土壤胶体对Cu2+和Pb2+的吸附量越大.在离子强度小于1.0mol*kg-1范围内,土壤胶体对Cu2+和Pb2+的吸附包括静电吸附和专性吸附;离子强度大于1.0mol*kg-1以后,土壤胶体对Cu2+和Pb2+的吸附受专性吸附控制.     

秸秆生物炭修复电镀厂污染土壤的效果和作用机理初探

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,利用秸秆生物炭对污染土壤进行稳定化试验,研究不同生物炭添加量(0、10、30、50、70和100 g.kg-1)条件下土壤中重金属全量和形态变化。结果表明,秸秆生物炭能够改变污染土壤中重金属的形态分布,对该污染土壤有明显的稳定化作用。其中对铬的作用效果最明显,随生物炭添加量的增加,残渣态铬含量明显上升,100 g.kg-1生物炭添加量处理残渣态铬含量较对照(1 098.75 mg.kg-1)增幅最大,增加59.51 mg.kg-1;对铜和镍的稳定化效果受添加量的影响,当生物炭添加量分别在70和30g.kg-1以上时,对铜和镍有一定稳定化作用;对该污染土壤中锌则无明显稳定化作用。当生物炭添加量为50 g.kg-1时,4种重金属残渣态总量较对照(1 745 mg.kg-1)明显增加,为1 805.95 mg.kg-1,添加量也较为合理。     

溶液pH和吸附离子对水相中δ-MnO2氧化Cr(Ⅲ)的影响研究

实验室研究了溶解氧、介质pH及表面吸附离子(PO43–、Cd2 、Pb2 )种类等对人工合成的氧化锰(δ-MnO2)在水相中对Cr(Ⅲ)的氧化作用。结果表明:当悬浮液中ρ(MnO2)/ρ(Cr)为10/1时,氧化锰对Cr(Ⅲ)的氧化量达最大;pH值的升高降低Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅲ)氧化还原电位以及增强Mn2 催化作用可以增强溶解氧对Cr(Ⅲ)的氧化能力。溶液pH的提高导致Cr(Ⅲ)的水解程度增强而生成Cr(OH)3沉淀和吸附离子后氧化锰表面位点的减少,可以提高Cr(Ⅲ)稳定性。因此,土壤和沉积物δ-MnO2在水相中氧化Cr(Ⅲ)的能力与溶液化学性质密切相关,且在Pb污染下显著降低。     

镉铜污染尾矿土中添加耐镉铜菌剂J5后微生物区系多样性的变化

采用酶解法和化学裂解法相结合的方法从安徽铜陵镉铜污染尾矿土中提取出土壤微生物基因组总DNA,并应用PCR-DGGE技术对比研究尾矿土中添加外源硫酸镉、硫酸铜和耐镉铜菌剂J5(Pseudomonassp.)后微生物区系多样性的变化.结果表明,尾矿土中微生物基因组总DNA分子量大小为21kb左右,未复垦的尾矿砂中微生物总DNA量较少,CdSO4处理后的尾矿土中微生物基因组总DNA量明显下降,而添加菌剂J5的尾矿土中微生物基因组总DNA量上升.DGGE电泳图谱进一步显示,尾矿土样中添加镉离子使图谱条带减少,分析表明尾矿土中的细菌种类数减少;而添加菌剂J5使图谱中条带明显增加,表明菌剂J5可提高尾矿土中土著微生物的活性和群落丰富度,可用于复合重金属污染尾矿区的生态恢复.     

亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化研究

中国铬盐生产量及消费量均居世界第一,铬盐生产排放的铬渣量很大,其中Cr(Ⅵ)是一种高毒性物质,是国家重点控制的重金属污染物之一,寻找经济、高效的Cr(Ⅵ)去除方法一直是研究的热点。以煤矸石为原料,以水玻璃和Na OH为碱性激发剂,合成矿物聚合物,用亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)进行解毒与固化研究,并采用XRD、TEM/EDS、XPS对固化体进行检测。结果发现,当添加的Fe(Ⅱ)与Cr(Ⅵ)摩尔比大于3∶1时,矿物聚合物中总铬浸出的质量浓度小于1 mg·L-1,铬固化率大于99%。以亚铁盐Fe SO4·7H2O作还原剂,矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的最大固化量为0.8%。随着Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加量按3∶1的摩尔比增加,矿物聚合物的抗压强度减小。XRD检测表明,Fe SO4·7H2O和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物为非晶质结构。TEM/EDS检测表明,矿物聚合物的非晶质结构中含有Fe和Cr。XPS检测结果证明,矿物聚合物中Fe和Cr分别为Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)。亚铁盐添加的矿物聚合物对Cr(Ⅵ)的解毒与固化是基于氧化还原反应。在Fe(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)添加的矿物聚合物合成过程中,Fe(Ⅱ)被氧化成了Fe(Ⅲ),Cr(Ⅵ)被还原成了Cr(Ⅲ),随后Fe(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)被矿物聚合物中的-OAl(-)(OH)3吸引,并被固定在非晶质结构中。     

降雨条件下纳米零价铁镍对污染土壤中六价铬迁移的影响

通过模拟降雨进行土柱淋溶实验来研究降雨条件下纳米零价铁镍(nZVI/Ni)对污染土壤六价铬迁移的影响,并测定淋溶液的Cr(Ⅵ)浓度、pH、电导率和累积释放量.使用改进BCR连续提取法测定淋溶后各层土壤的铬形态分布,分析施加nZVI/Ni对土壤中铬形态的影响.结果表明,降雨条件下六价铬的释放过程主要分为快速和慢速释放两个阶段.随着淋溶体积的增加,土壤淋溶液的pH逐渐升高后最后趋于平稳,电导率和Cr(Ⅵ)浓度迅速下降后趋于平稳.模拟降雨条件下,土壤中投加nZVI/Ni显著降低了淋溶液中Cr(Ⅵ)的累积释放量.投加0.10%nZVI/Ni土壤淋溶液的Cr(VI)累积释放量低于空白对照57.53%.在nZVI/Ni投加量相同时,模拟降雨的pH值越低nZVI/Ni的修复效果越好;降雨的淋溶次数对修复效果基本无影响;采用均匀混合的方式投加nZVI/Ni有着更好的修复效果.在土壤中nZVI/Ni对Cr(Ⅵ)修复过程中,纳米铁材料起主要作用,Fe(Ⅱ)的贡献很小.土壤经nZVI/Ni修复后,可还原态铬含量减少,可氧化态铬含量增加,表明纳米零价铁镍可以降低土壤中铬的迁移性,降雨条件下对六价铬污染土壤具有一定的修复效果.     

受污染底泥固化/稳定化处理及营养物质释放特征研究

以广州市车陂涌受污染底泥为研究对象,通过掺杂不同比例的粉煤灰、水泥、石灰和膨润土,对底泥进行固化/稳定化处理试验,探讨底泥经处理后的产物中碳素和营养盐的释放特征。结果表明：实验条件下底泥固化/稳定化处理基本不会减少碳的释放,但会改变其释放形态,未经处理的底泥释放的TOC被迅速矿化,而底泥固化/稳定化处理产物释放的TOC稳定存在。在试验期内,底泥固化/稳定化处理对产物的硝态氮释放无明显影响;固化/稳定化处理能有效促进氮磷的稳定,固化体氨氮和磷酸盐的释放量明显降低,分别比未经处理的底泥减少了67.4%和76.4%以上。不同来源的粉煤灰由于成分不同,在底泥固化/稳定化处理中的作用存在差异,掺杂珠江电厂的粉煤灰Z对氨氮和磷酸盐的稳定化效果优于恒运电厂的粉煤灰H。固化/稳定化技术为疏浚底泥提供了一种安全的处理方法,为粉煤灰提供了一种有效的资源化途径。     

电镀厂污染土壤重金属形态及淋洗去除效果

以某电镀厂污染场地重污染区域土壤为研究对象,对土壤中重金属全量和各形态含量进行分析,并研究筛选高效土壤淋洗剂,比较其淋洗去除效果。结果表明,该土壤以铬和镍污染最为严重,土壤铬和镍含量分别达1 564.00和679.00 mg.kg-1,土壤铜、锌和铅含量分别为297.00、276.00和51.40 mg.kg-1,铜、铬、镍、锌和铅的有效态比例分别为41.77%、13.16%、28.08%、21.50%和31.18%。去离子水、盐酸、乙酸、草酸、柠檬酸和EDTA 6种淋洗剂中,去离子水对5种重金属提取量均较少;草酸对铜、铬、镍和锌去除效果较好,去除率分别为55.1%、24.8%、47.5%和29.3%;柠檬酸对铜、铬、镍和锌去除效果较好,去除率分别为26.3%、25.7%、33.0%和21.6%;EDTA对铜、镍、锌和铅去除效果较好,去除率分别为31.5%、28.9%、21.4%和30.6%。综合考虑淋洗剂的提取效果、水溶性以及操作难度和成本,建议采用柠檬酸作为淋洗剂,最佳液土比〔V（液）∶m（土）〕为10∶1,最佳淋洗时间为6 h。