生物沥浸含锰烟粉尘中的锰及其浸出机理研究

含锰烟粉尘是钢铁行业产生的一类含有锰、锌、铅和硅等元素的工业固废，既存在一定的环境风险，又具有潜在的资源回收价值。对含锰烟粉尘分别用生物酸和无机酸进行沥浸，分析锰的浸出机理，进一步通过响应面法确定生物酸沥浸锰的最佳工艺条件。结果表明，锰的浸出机理为酸溶和生物酸还原的复合机理，生物酸中的还原性物质和沥浸过程中产生的Fe²⁺能够将高价锰还原为Mn²⁺,使生物酸体系锰的浸出率比无机酸体系高。生物酸浸出锰的最佳工艺条件：固液比为1.22 g∶100 mL,初始pH为0.81,温度为29.14℃,转速为152.29 r/min,此条件下实际锰浸出率为76.51%。     

微波辅助生物淋滤废旧碱性电池锌锰的溶出

以氧化硫硫杆菌为淋滤菌株对废旧碱性电池电极材料中Zn、Mn进行生物淋滤,考察了生物淋滤、化学浸提和微波辅助处理对Zn、Mn浸出率的影响。实验结果表明,在能源底物单质硫浓度20 g/L、初始p H值1.0、淋滤培养温度35℃、固液比为1%条件下,经过9 d生物淋滤,微波辅助处理的生物淋滤体系Zn、Mn浸出率均达到49%左右,优于其他淋滤体系。溶出动力学研究表明,Zn的溶出动力学符合化学反应控制模型,Mn的溶出则表现较为复杂。此外,SEM-EDS、XRD分析可知,原样经过微波辐照,部分Zn Mn2O4分解为Mn O,促进了Mn的溶出。     

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。     

利用废旧锌锰电池制备光催化剂净化甲苯

针对废旧锌锰电池回收利用难,以及光催化剂 TiO2活性低的问题,以废旧锌锰电池和商业二氧化钛为原料,通过球磨法制备了新型复合光催化剂.在紫外光灯照射下,进行了废旧锌锰电池复合改性TiO2对甲苯的光催化氧化实验,并重点探究空速、光照强度、相对湿度和氧气体积分数等关键实验条件对甲苯净化效率的影响.结果表明,改性后的催化剂对甲苯的净化能力大幅提高;当TiO2与废电池芯粉的质量比为2:1时,催化剂的催化效果最好,甲苯的净化效率提高了近45％;空速越大,催化剂对甲苯的净化效率越低;净化效率随光照强度的增加呈现先增加后保持不变的规律;催化剂在相对湿度为30％的条件下具有最佳的催化活性,氧气体积分数为15％时为净化效率达到最大.本研究结果可为废旧锌锰电池的回收利用提供新的思路.     

产酸内生菌荧光假单胞菌R1对东南景天生长和吸收、积累土壤中重金属锌镉的影响

研究了从东南景天(Sedum alfredii)的根系分离和纯化的内生菌荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)R1(菌株R1)在溶解氧化锌(Zn O)和氧化镉(Cd O)过程中的生长代谢特征,分析了代谢产物中有机酸的组成及含量;通过盆栽实验,进一步探讨了土壤接种菌株R1对东南景天的生长、吸收和积累锌、镉的影响。结果发现,菌株R1在生长代谢过程中分泌苹果酸、琥珀酸、乙酸、柠檬酸、草酸等有机酸是导致Zn O和Cd O溶解的主要原因,且反应体系中增加Zn O和Cd O能够提高有机酸的分泌量,加速Zn O和Cd O的溶解。菌株R1接种到未灭菌或灭菌的锌、镉污染土壤中均能在一定程度上促进东南景天的生长和吸收Zn、Cd。在未灭菌Zn O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Zn积累量分别增加了15.56%、9.74%和29.84%;在灭菌Zn O土壤上,接种菌株R1使东南景天地上部的干物质质量和Zn积累量分别增加9.56%和8.97%。在未灭菌Cd O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加30.30%、6.15%和27.21%;在灭菌Cd O土壤上,接种菌株R1使东南景天根系和地上部的干物质质量、地上部Cd积累量分别增加5.08%、8.82%和26.14%。     

炭材料调理改善活性污泥脱水性能的影响机制

活性污泥中的胞外聚合物EPS含黏性蛋白类物质并高度亲水,调控污泥中溶解性EPS和溶解性蛋白类物质是改善污泥脱水的有效途径。通过使用不同炭材料调理污泥的方法来观察污泥脱水性能的变化,深入解析污泥絮体及EPS含量和组分的变化特征。结果表明:炭材料调理污泥可以改善其脱水性,且炭材料吸附容量越大对污泥脱水性改善效果越好;不同炭材料对污泥絮体影响效果不同,经过未改性活性炭(AC-0)、HNO3改性活性炭(AC-1)和石墨调理的污泥絮体粒径变大,经酸碱交替改性活性炭(AC-5)调理的污泥絮体粒径变小;炭材料调理后EPS中蛋白类的荧光峰A、B和腐殖酸、富里酸的荧光峰C、D都得到有效降低,且其对腐殖酸和富里酸的吸附效果比蛋白类物质要好,对低分子质量物质和中分子质量物质的吸附效果要好于对大分子质量物质的吸附效果。     

退役动力电池回收再利用碳足迹研究

以《温室气体产品碳足迹量化要求和指南》(ISO 14067:2018)为依据,以等量镍资源生产1 t高镍镍钴锰酸锂(NCM811)电池的正极材料为目标,对新能源汽车动力电池行业退役低镍镍钴锰酸锂(NCM111)电池回收再利用过程的碳足迹进行研究。计算得到,通过回收NCM111电池生产1 t NCM811电池的正极材料净温室气体排放量为18.4 t(以CO₂当量计),比正常使用原生材料生产1 t NCM811电池的正极材料可以减少36.3%的温室气体排放量。建议NCM811电池正极材料生产过程中关注氢氧化钠和电的温室气体减排。假设全部使用绿色能源,通过回收NCM111电池生产1 t NCM811电池的正极材料净温室气体排放量则将减少90.7%。     

活性污泥胞外聚合物在污水处理过程中的荧光特性

采用三维荧光光谱法对活性污泥的微生物代谢过程进行了分析。通过分析活性污泥进入内源呼吸过程的EPS中荧光性物质的变化规律,发现疏松结合的胞外聚合物(LB-EPS)荧光光谱的微生物代谢产物峰在内源呼吸前期就开始下降,下降比例为11%,而LB-EPS荧光光谱图中的类蛋白荧光峰和紧密结合的胞外物质(TB-EPS)荧光光谱图的类溶解性微生物代谢产物荧光峰在内源呼吸的后期下降,下降比例分别为18%和14%,在前期分别升高了34%和372%。另外,提出了通过疏松的胞外聚合物(LB-EPS)荧光偏移量来分析污水处理过程特性,得出荧光峰位置的偏移量与污水厂的出水COD、氨氮和污泥内源呼吸比具有很好的相关性,相关系数分别为0.943、0.825和0.941。     

废旧镍镉电池的生物沥滤处理——沥滤停留时间的影响研究

用污泥加硫酸化液沥滤镍镉电池中的重金属是一种全新的工艺,该工艺主要由生物酸化反应器和金属沥滤反应器两个反应器组成.生物酸化反应器中产生的酸液就是沥滤电池中重金属的反应液.研究表明,酸化液在沥滤反应池的停留时间对沥滤的效果有显著影响.在1、4、7、12 d 4个停留时间中,4 d的效果是最好的,对金属Cd和Ni都用40 d左右基本实现了全部滤除;1d略微慢一些,Cd用了40 d,Ni用了45 d;7 d和12 d的沥滤时间都长于50 d.4 d产生的金属废液量是1 d的1/4,考虑到后续处理金属沥滤废液的工作量,选择4d的停留时间要优于1d.     

聚环氧琥珀酸对锰渣中砷的萃取

以锰渣为材料,用聚环氧琥珀酸(PESA)作为萃取剂,研究PESA在不同pH、萃取剂浓度、土液比下对砷(As)的萃取效果。实验结果表明,与丙烯酸/马来酸酐共聚物(MA/AA)相比较,PESA对锰渣中As有优良的萃取效果。在萃取体系条件为pH=1、萃取剂浓度50 mg/mL、土液比1∶200、搅拌60 min并浸泡过夜时,PESA对砷的萃取率可达78.3%。实验还发现,PESA对三价砷和五价砷均有螯合萃取作用,对砷的萃取无价态的选择性。     

煤矿酸性废水对喀斯特稻田环境污染的实验研究

为系统评价煤矿酸性废水(AMD)污染对喀斯特稻田环境的影响,分析了不同程度AMD污染作用下稻田水-土体系中pH、电导率(EC)、氧化还原电位(Eh)、铁、锰、铜、锌、SO_4~(2-)等特征污染组分及土壤微生物量、脲酶活性、磷酸酶活性、过氧化氢酶活性等生物特性的变化。结果表明:(1)在污染前期较低污染倍数下,喀斯特稻田水-土系统对AMD污染有较好的缓冲性能,但高浓度持续污染1周以上可导致稻田田面水及土壤的明显酸化,增加体系的EC和Eh。(2)AMD的污染程度增加可提高田面水中铁、锰、铜、锌和SO_4~(2-);稻田土壤可通过吸附及自身的缓冲体系使得田面水中铁、锰、铜、锌较低,但在明显较高的污染程度下,又会通过土壤已有组分的溶出,明显增加田面水中锰、铜、锌。(3)AMD污染可降低稻田土壤微生物量、脲酶活性,但对磷酸酶活性的影响不明显;由于AMD引入大量H~+及丰富的铁离子将会促进H_2O_2的分解,进而造成过氧化氢酶活性总体升高的假阳性趋势。     

回转窑热解处理废锌锰电池试验研究

利用回转窑装置热解处理废锌锰电池,考察了热解温度、热解时间和载气流速对热解脱汞效果的影响,研究了汞被吸收的规律、尾气的成分以及废锌锰电池的物质形态变化.研究结果表明:在热解温度为690 ℃,热解时间为100min,载气流速为0.06 m3/h的条件下脱汞效果最好.热解时间对脱汞效果影响最大,热解温度次之,载气流速的影响很小.吸收液能完全吸收通过吸收瓶的尾气中含有的汞,其中95%以上的汞以单质形式存在.热解残渣中晶态物质多,金属元素呈低价态.     

盐液浸提辅助微波再生废油脱水树脂及机制分析

对用于废油脱水的聚丙烯酸钠树脂在盐液浸提辅助微波脱附再生过程中的脱附特性和再生使用性能进行了研究。实验结果表明,盐液浸提辅助微波处理的脱附速率是普通热处理的5～6倍,且能耗更低,脱附率更高,树脂床层温升速率更快,温度峰值却更低,说明盐液浸提对微波处理具有明显辅助效果;树脂再生性能测试结果表明,盐液浸提辅助微波处理的树脂再生使用性能最好,孔结构破坏更少。分析认为,微波选择加热特性以及盐液浸提导致树脂内外渗透压降低和方向改变是盐液浸提辅助微波处理具有良好脱附效果的关键机制。     

废锌锰电池真空蒸馏法去除汞的研究

废锌锰电池回收利用中的正交实验,研究蒸馏温度、系统压强和蒸馏时间对去除汞的综合影响;寻找去除汞的最优工艺条件.根据实验结果,使用真空蒸馏的方法处理锌锰电池优化的工艺参数为:蒸馏温度500～600℃,蒸馏时间60～80 min,系统压强3000～7000 Pa.     

好氧污泥强化造粒过程中EPS的分布及变化规律

通过在好氧颗粒污泥生长前期投加混凝剂的方式,考察混凝剂的投加对颗粒生长的影响,用三维荧光光谱法分析胞外多聚物(EPS)在颗粒生长过程中的变化规律及其与污泥特性的相关性。结果表明,强化造粒条件下的污泥完全颗粒化的时间比对照组提前12 d,其强度和比重也分别比对照组高出2.05%和0.032。对各形态EPS三维荧光光谱分析,发现生长期松散型胞外多聚物(LB-EPS)的峰点为溶解性微生物代谢产物,及少量的芳香蛋白类物质和腐殖酸类物质,颗粒成熟后溶解性微生物代谢产物和蛋白类物质的荧光强度均减小,腐殖酸类物质消失,而溶解型胞外多聚物(S-EPS)和紧密型胞外多聚物(TB-EPS)的峰点及强度在两阶段无明显变化。在颗粒生长过程中,LB-EPS中的蛋白质含量随颗粒生长逐渐升高,颗粒成熟后逐渐降低至稳定,而多糖含量基本保持在1~5 mg/g MLSS。与S-EPS、TB-EPS相比较,LB-EPS和污泥颗粒化有密切关系,且与SVI呈正相关性(相关系数r=0.812),与相对疏水性呈负相关性(相关系数r=-0.973)。     

零价铁强化上流式厌氧污泥床反应器处理煤化工费托合成废水研究

采用零价铁强化上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理费托合成废水。结果表明:经过120d运行,在进水COD平均质量浓度30 000mg/L、HRT=4.0d、进水pH=6.5的情况下,出水COD去除率平均值最高可达到81.1%,比空白组提高了20.2百分点。同时,通过对厌氧污泥胞外聚合物(EPS)三维荧光和污泥傅立叶红外光谱分析表明,零价铁的投加显著提升了EPS中蛋白质类物质的含量,提高了厌氧微生物的代谢活性。     

负荷及盐度对好氧颗粒污泥EPS的影响

研究了序批式反应器(SBR)内好氧颗粒污泥在不同有机负荷(1.6 kg COD/（m³·d）和8 kg COD/（m³·d)）和不同含盐(2.5%和5.0%)条件下胞外聚合物(EPS)的变化情况，并对EPS、比耗氧速率(SOUR)和孔隙率之间的关系作了进一步探讨。结果表明：在SBR反应器中，负荷较含盐量对好氧颗粒污泥EPS变化的影响要显著，且EPS糖成分和SOUR之间、EPS蛋白成分和孔隙率之间均呈负相关。另外，高负荷条件下的系统稳定性要优于低负荷。     

废锌锰电池真空蒸馏法去除汞的研究

废锌锰电池回收利用中的一个关键问题是实现汞的无害化。介绍了使用真空蒸馏装置，通过单因素实验和正交实验，研究蒸馏温度、系统压强和蒸馏时间对去除汞的综合影响；寻找去除汞的最优工艺条件。根据实验结果，使用真空蒸馏的方法处理锌锰电池优化的工艺参数为：蒸馏温度500～600℃，蒸馏时间60～80min，系统压强3000～7000Pa。     

响应曲面法优化土壤镉浸提过程

以温度、提取时间、土液比为研究因素,考察浸提剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)对土壤Cd浸提率的影响。首先,以单因素实验为基础,研究3因素单独对土壤Cd浸提率的影响,结果发现随着3因素水平的提高,土壤Cd浸提率整体呈上升趋势,在一定的范围内(温度20～25℃、提取时间50～90 min、土液比1:2～1:5),土壤Cd浸提率增大较为明显,分别上升了35%、8%、17%,而随着3因素水平的提升(温度30～35℃、提取时间130～170 min、土液比1:7～1:10),土壤Cd浸提率上升了5%、1%、4%;其次,采用响应曲面分析法中Box-Behnken中心实验设计法,建立了基于土壤Cd浸提率影响因素的二次函数预测模型,结果表明,模型预测值与实验实测值较为接近,各实验点几乎全部位于1:1线。在3因素研究范围内,当温度为30℃、提取时间为130 min、土液比约为1:6.5时,土壤Cd浸提率效果最佳。所得结论有助于进一步改进浸提剂EDTA-2Na对土壤Cd的浸提效率。     

酸碱度对生活垃圾焚烧厂沥滤液蒸发处理效果的影响

采用蒸发法处理城市生活垃圾焚烧厂垃圾沥滤液,着重考察了不同沥滤液初始pH值对蒸发去除COD和氨氮效果的影响,并采用GC-MS对蒸发冷凝液中有机物成分进行了分析鉴定.结果表明,生活垃圾沥滤液的初始pH对冷凝液中COD、氨氮含量及有机污染物分布产生了决定性的影响.沥滤液在酸性条件下(pH≤6)蒸发,随着pH的增加,冷凝液中COD的含量线性降低,而氨氮的含量线性增加.当沥滤液的初始pH值从6增加到11,冷凝液中COD的含量呈对数函数降低,而氨氮的含量表现出显著增加趋势.从冷凝液中鉴定出38种有机污染物,多为沸点较低的醇、酸、酚和酯类.在酸性条件下(pH=3),冷凝液中挥发性有机酸和低碳醇的相对丰度接近90％.在近中性条件下(pH=6.2),冷凝液中的有机污染物以酚、酸和杂环类化合物为主.在碱性条件下(pH =11),冷凝液中酚和杂环类化合物占比较高,而酸的含量极少.