生物质炭对电解锰废渣中Mn、Cd、Zn的淋溶效应

通过静态浸出和动态淋溶实验,探讨生物质炭对电解锰废渣中Mn、Cd、Zn的淋溶效应.结果表明：电解锰废渣浸出液中Mn、Cd、Zn的平均含量分别为73.71 mg/L、5.87 mg/L、0.270 mg/L;淋溶液中Mn、Cd、Zn的平均含量为256.80 mg/L、0.045 1 mg/L、0.33 mg/L,其中Mn、Cd均超过地表水Ⅲ类质量标准.电解锰废渣添加2％ ～4％生物质炭后,淋溶液中Mn、Cd、Zn平均含量分别减少了0.97％ ～ 37.4％、3.80％ ～ 53.7％、8.7％ ～ 56.5％,当生物质炭添加量为6％时,Mn、Cd、Zn平均含量减少程度分别处在2.59％～37.4％、15.7％～ 53.7％、25％ ～ 56.5％,说明生物质炭能明显抑制电解锰废渣的重金属向水体的迁移.     

EDTA及有机酸对污染土壤中Pb去除效应的研究

研究EDTA及柠檬酸、酒石酸、草酸3种低相对分子质量有机酸对棕壤、潮土、褐土中Pb(含量为1 000 mg/kg)的去除效应.结果表明,EDTA及3种低相对分子质量有机酸对棕壤中Pb的去除能力依次为EDTA＞柠檬酸＞酒石酸＞草酸,去除效率分别为83%、5.4%、3.4%和0.5%;对潮土和褐土中Pb的去除能力依次为EDTA＞柠檬酸＞草酸＞酒石酸,EDTA对Pb的去除效率分别为81%和90%,柠檬酸对Pb的去除效率分别为2.7%和2.5%,草酸和酒石酸对Pb没有明显去除效应.研究表明,EDTA和柠檬酸对Pb的去除率基本随着自身浓度的增加而增大,且柠檬酸对棕壤中Pb的去除效果明显好于潮土和褐土.     

高锰酸钾改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附特性

选用农林剩余物加工制得生物炭,用强氧化剂(KMnO_4、H_2O_2、HNO_3)对生物炭进行化学改性,选择最佳改性方法。通过吸附试验得出用0.01 mol/L KMnO_4改性的生物炭除铀效果最佳。采用KMnO_4改性的生物炭对废水中的铀进行吸附,考察吸附剂投加量、溶液pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度等因素对U(Ⅵ)去除效果的影响。结果表明,当吸附剂投加量为0.3 g/L、U(Ⅵ)质量浓度为10mg/L、溶液pH=6、温度为25℃、吸附时间为120 min时,改性生物炭对U(Ⅵ)的去除效果最佳,吸附量达到32.57 mg/g,比未改性前提高了67.9%。对改性前后的生物炭进行了SEM、XRD、FTIR表征及表面含氧官能团测定、吸附动力学分析。结果表明,改性生物炭对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir等温吸附模型(决定系数R20.99)。这表明对溶液中铀的去除可能是化学沉淀作用的结果,改性后含氧官能团增加,对溶液中铀的去除也可能存在官能团络合作用与表面吸附,使吸附剂化学吸附能力增强,除铀能力提高。     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及对六价铬离子的吸附研究

以麻疯树籽壳为原料经磷酸活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂。以六价铬离子为目标对象,考察了磷酸浓度、活化时间、炭化温度、炭化时间等制备条件对生物质炭吸附六价铬离子的能力,并探讨了生物质炭的投加量、溶液pH值等工艺条件对六价铬离子吸附能力的影响。结果表明:在磷酸浓度为2 mol/L,活化18 h,600℃下炭化1.5 h时所制得的生物质炭在投加量为5 g/L、溶液pH值为3时对铬离子的吸附效果最佳,铬离子去除率为74.5%。     

碳酸盐对电解锰渣中可溶性锰固定和硫酸钙转化的研究

电解锰渣是电解锰生产过程中碳酸锰矿经酸浸、中和、压滤工序后产生的废渣。重金属锰是电解锰渣中的主要污染物,在渣中主要以可溶化合物MnSO_4·H_2O,(NH_4)_2Mn(SO_4)_2·6H_2O等形式存在。采用碳酸盐碳化处理电解锰渣,研究渣中可溶性锰固定、硫酸钙转化的矿物学特征和机制。结果表明,Na_2CO_3能够有效固定渣中的锰离子形成MnCO_3矿物。反应时间90 min,Na_2CO_3与渣质量比为0.05时,Na_2CO_3对锰的固定率达到99.9%,渣浆中锰离子质量浓度下降至5.7 mg/L。反应机制主要是渣中MnSO_4·H_2O,(NH_4)_2Mn(SO_4)_2·6H_2O与碳酸盐反应形成球状MnCO_3矿物;当Na_2CO_3与渣质量比大于0.4时,渣中柱状、条状CaSO_4·2H_2O转化为CaCO_3。     

松针炭载铈材料对罗丹明B的吸附性能研究

在氮气氛围下热解制备松针炭,采用浸渍法将硝酸铈负载到松针炭上,在300℃氛围中焙烧2 h,制得铈改性松针炭。用罗丹明B溶液模拟染料废水,分别研究松针炭和铈改性松针炭对罗丹明B的吸附效果。实验表明:加热温度为300℃、升温速率为10℃/min、加热时间为2 h时,制备的松针炭对罗丹明B的去除率为68.8%;浸渍浓度为0.02 mol/L、焙烧温度为300℃时制备的Ce/PC复合材料对罗丹明B的去除率为81.6%。松针炭经铈改性后,吸附性能大幅提高。     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

秸秆生物质炭的制备及吸附性能研究

将麦秆、向日葵秆和玉米秆低温热解制备生物质炭。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射等仪器对其结构进行了表征。研究了热解温度、溶液p H值、初始浓度、吸附时间以及吸附剂用量等因素对各生物质炭吸附亚甲基蓝效果的影响。实验结果表明,3种生物质炭均含有多孔的微晶炭,表面存在大量的活性-OH,-COOH等基团,对亚甲基蓝有较强的吸附作用;在最佳吸附条件下,玉米秆炭、向日葵秆炭以及麦秆炭对亚甲基蓝的吸附容量分别为26.6,26.2,14.7 mg/g。     

Sr改性椰壳炭吸附分离CH4/N2的试验研究

针对甲烷气体(煤矿乏风瓦斯)的富集与分离,研究Sr改性椰壳炭在变压吸附和变温吸附过程中的性能。结果表明:1)Sr改性椰壳炭的比表面积明显减小,主要是由于Sr在椰壳炭表面的负载导致孔道堵塞和高温焙烧产生的孔道坍塌;2)在常温变压吸附测试中,Sr改性椰壳炭对CH4的吸附量急剧降低,Sr(NO3)2改性椰壳炭下降了62%,SrCO3改性椰壳炭下降了67%,分离系数也由原来的4.7分别下降至3.0和2.7;3)在程序升温脱附测试中,Sr改性椰壳炭对CH4和N2的吸附峰都减弱,但S(CH4)/S(N2)从1.0升至3.2和4.4;4)Sr改性椰壳炭适合变温吸附分离CH4/N2。     

柠檬酸、EDTA和茶皂素对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗的方法研究了柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和茶皂素对重金属污染土壤中Zn、Pb、Cu的去除效果。结果表明,Zn、Pb、Cu的去除率随淋洗剂浓度增加而增长,综合去除能力从大到小依次为0.6 mol/L柠檬酸、0.2 mol/L的EDTA、质量分数4%的茶皂素。在淋洗剂最佳浓度下,Zn、Pb、Cu去除率先随淋洗时间增加显著提高,继而保持稳定。其中,柠檬酸在8 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好,EDTA和质量分数为4%的茶皂素在12 h时对Zn、Pb、Cu的去除效果较好。建议采用柠檬酸作为此场地修复的最佳淋洗剂。     

改性钢渣除磷试验研究

研究了改性钢渣的吸附除磷效果。试验结果表明，钢渣对废水中的磷的去除率较高，当废水中磷质量浓度为10mg／L，pH值为弱酸或弱碱性条件下，钢渣的用量1g/100mL时，在15min内就可使残留液质量浓度降低到0．1mg／L，远远低于国家排放标准，去除率达到99％以上，对水体富营养化处理具有很重要的意义。     

理化因素对锰细菌Arthrobacter chlorophenolicus MN1409氧化Mn2+的影响

Arthrobacter chlorophenolicus MN1409是1株分离自锰矿样品的高效锰氧化细菌。为了建立该菌株氧化Mn2+的适宜条件,研究了接种量、装液量、摇床转速、温度、pH值、Fe2+初始质量浓度和Mn2+初始质量浓度等理化因素对其锰氧化效率的影响。结果表明,接种量、装液量、转速和Mn2+初始质量浓度在一定范围内变化对锰氧化率影响不大;而温度、pH值和Fe2+初始质量浓度变化对锰氧化率有较大影响。当接种量为4%,装液量为60 mL,温度为25℃,摇床转速为100r/min,pH值为7,且有一定的Fe2+存在时,Arthrobacter chlorophenolicusMN1409对锰的氧化效率最高。     

柠檬酸对膨润土吸附镍离子的影响研究

采用平衡吸附法,研究了柠檬酸对膨润土吸附镍离子的影响.吸附结果表明,当Ni2 初始质量浓度为30 mg/L时,振荡反应90 min,介质pH为5,投加量为5 g/L时,膨润土对Ni2 显示了较好的吸附性能.动力学研究表明该吸附过程符合Lagergren二级动力学模型,等温吸附实验表明其吸附行为符合Freundlich模型.离子强度增大及柠檬酸存在时,会降低其吸附能力.解吸实验发现,通过柠檬酸间接与膨润土结合的Ni2 结合牢固程度较差,更易解吸出来.表明柠檬酸的存在对镍离子的吸附有抑制作用.     

采用响应面优化酸浸法回收报废三元电池中有价金属的研究

为简化传统报废锂离子电池(LIBs)处理工艺,对报废镍钴锰三元(NCM)电池正极材料进行浸出处理,在单因素试验的基础上,利用响应面分析法分析浸出温度、抗坏血酸浓度、固液比和浸出时间对正极材料中Co、Li、Mn、Ni浸出率的影响。建立数学回归模型,分析因素间的交互作用。结果表明,各金属的回归方程模型均显著(p<0.05),R^2≥0.88,信噪比N>4,C.V.较低,可用于报废NCM电池中Co、Li、Mn、Ni浸出工艺的分析与预测,其中浸出温度和抗坏血酸浓度的交互作用对Li和Ni的浸出率影响最大。各金属浸出率的最佳工艺条件为:浸出温度69.26℃,抗坏血酸浓度1.24 mol/L,固液比31.30 g/L,浸出时间59.79 min。在此条件下,Co、Li、Mn、Ni浸出率分别为96.35%、92.53%、89.28%、56.32%。结合回归分析及可操作性原则,进行3次平行试验,试验结果与模型理论预测值接近。试验过程简单,处理方法对环境友好,有利于工业化生产。     

两种有机酸对茶园土微团聚体等温吸附锌的影响

为了明确茶园紫色土Zn容量及潜在污染状况,利用虹吸沉降和离心冻融法进行批量培养,研究区域土壤及不同粒径微团聚体等温吸附Zn~(2+)的水平,以及去除有机质和外源添加柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)对吸附的影响。结果表明:1)以专性吸附为主的多层吸附随Zn~(2+)质量浓度增至200 mg/L总体接近饱和,吸附量从大到小依次为0.002 mm、0.002~0.05 mm、原土、0.25~2 mm、0.05~0.25 mm,游离Zn~(2+)向较小粒径富集趋势明显,去除有机质弱化了微团聚体的吸附能力;2)吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(R2=0.9722~0.9995)整体拟合水平优于Langmiur方程(R2=0.9505~0.9987),土壤吸附能力与有机质、游离氧化铁、CEC呈正相关;3)两种有机酸均以0.1 mmol/L为阈值,随浓度增加均表现为低浓度增强Zn~(2+)积累、高浓度加快迁移,最大吸附量呈"峰形"变化,有机酸浓度"峰值"在去除有机质后增大到1 mmol/L;在未去除有机质土壤及结构单元中,EDTA对Zn~(2+)的释放能力更优,柠檬酸能更好地吸持,大粒径微团聚体0.25~2 mm及原土随有机酸浓度变化吸附量差异明显;去除有机质使两种有机酸促进及抑制功能削弱明显。     

膨润土和改性膨润土对电镀污泥中重金属的稳定化处理

采集某电镀厂污泥,以膨润土和改性膨润土为稳定剂,采用TCLP毒性浸出试验分析膨润土和改性膨润土对污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的稳定化效果。未加入稳定化剂前,电镀污泥中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出毒性分别为154 mg/L、13.5 mg/L、658 mg/L和76 mg/L。稳定化试验结果表明,在膨润土和改性膨润土的投加量与干污泥的质量比分别为1∶5和3∶10,振荡时间为12 h时,浸出液中重金属质量浓度最低,稳定化效果最好。形态分析结果表明,加入膨润土和改性膨润土稳定后重金属以有机结合态和残渣态为主,与未稳定前相比污泥中重金属不稳定态的含量变少。扫描电镜和红外分析结果表明,膨润土和改性膨润土可能通过吸附和离子交换来稳定污泥中的重金属。研究表明,改性膨润土对电镀污泥中高含量重金属的稳定化效果要优于未改性膨润土的稳定化效果。     

供水水库沉积物中铁锰的释放规律研究

在实验室模拟条件下考察了溶解氧、pH值、微生物活性和温度等因素对水库沉积物铁锰释放的影响。结果表明,在缺氧环境中(DO<1.0 mg/L),酸性条件(pH=6.0)能够促进铁锰的释放,而碱性条件(pH=9.0)则会抑制铁锰的释放;微生物活动能够显著促进铁锰的释放;温度对铁锰的释放有较明显的影响,升高温度有利于铁锰的释放;好氧条件下(DO>5.0 mg/L)铁锰的释放则受到明显抑制。     

两种垃圾焚烧炉灰渣的重金属成分与放射性检测

对8种重金属As、Hg、Mn、Cr、Cu、Cd、Co、Ni和Pb在两种垃圾焚烧炉灰渣中的浓度分布,浸出毒性及放射性进行检测.样品(炉渣和飞灰)分别取自北京(循环流化床焚烧炉CFBI)和深圳(炉排焚烧炉)两台不同燃烧方式的垃圾焚烧炉.研究表明,CFBI炉渣及飞灰中的重金属As、Mn、Cu、Cd、Co含量在炉渣中含量最低,中灰次之,飞灰中含量最高.重金属Hg在炉渣和飞灰中的含量相当,在中灰中的含量最低;Cr和Ni在炉渣中的含量也偏高,在中灰和飞灰中的含量相当Pb含量依中灰、炉渣和飞灰的顺序逐渐升高.浸出毒性检测结果显示,循环流化床垃圾焚烧后炉渣及飞灰中的重金属浸出毒性远低于国家标准1～2个量级,重金属总体排放量较低.炉排炉垃圾焚烧的炉渣及飞灰中的重金属含量却高很多,尤其是Cr、Pb、Cd和Cu.放射性检测结果表明,两种焚烧所产生的灰渣放射性均低于国家标准.在排放时无需作任何放射性方面的处理.最后,对焚烧灰渣的稳定化技术进行了讨论.     

煤矸石中某些物淋溶释放特点的实验分析

为全面了解煤矸石中污染物的释放特点,定量预测煤矸石中污染物在大气降水作用下对土壤-地下水污染的强度,对新邱露天矿不同风化程度的煤矸石溶解释放污染物进行了动态淋溶实验研究.采用国家标准分析方法进行分析,并绘制了实验曲线.结果表明,煤矸石风化程度越高,溶解释放物的总硬度(CaCO3)、硫酸盐(SO42-)、钠(Na )、总溶解性固体(TDS)越多,并释放出一定量的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)、总铁(Fe)等.淋滤液pH值在6.6～7.0间,有少量氯化物(C1-)、锰(Mn)、锌(Zn),微量其他重金属和砷(As).新鲜混合煤矸石溶解释放出较多的氟化物(F-)、化学需氧量(CODMn)和总铁(Fe).淋滤初期,污染物溶解释放速率较快,之后随降水量增加,污染物溶出速率也越来越慢,煤矸石中污染物的溶解释放主要受扩散控制.采用最小二乘法拟合得出各污染物浓度与降水量间呈指数衰减曲线关系,即Cv=Co Vn模型,该模型可定量预测煤矸石中污染物对土壤-地下水污染的强度.