煤添加高岭土燃烧控制有害微量元素的排放

通过在一维煤粉燃烧炉上进行无烟煤添加高岭土吸附剂的燃烧实验,研究了无烟煤及其燃烧产物中18种环境有害微量元素的含量和分布;计算了高岭土在不同燃烧工况条件下对每种环境有害微量元素的吸附率.结果表明,高岭土对环境有害微量元素Cd, Pb, Sb, Sn, Ba, Co, Be, Cr, Ni, Mo, Tl, V, U, Mn, Th具有不同的吸附作用,吸附率为11.6%～500%;吸附效率与元素种类、燃烧工况等因素有关,环境有害微量元素Cd, Pb, Zn, Sb, Ba, Co, Be, Cr, Ni, Mo, Tl, V, U, Mn, Th的吸附能力,分级燃烧比不分级燃烧吸附效果更好,总吸附率差为8.4%～481%.     

大气污染及其防治

X51 200402039 煤添加高岭土燃烧控制有害微量元素的排放/姚多喜(中国科学技术大学地球与空间科学学院)…∥中国环境科学/中国环境科学学会.-2003,23 (6)-622-626 环图X-58 通过在一维煤粉燃烧炉上进行无烟煤添加高岭土吸附剂的燃烧实验,研究了无烟煤及其燃烧产物中18种环境有害微量元素的含量和分布;计算了高岭土在不同燃烧工况条件下对每种环境有害微量元素的吸附率。结果表明,高岭土对环境有害微量元素Cd、Pb、Sb、Sn、Ba、Co、Be、Cr、Ni、Mo、     

分级燃烧中固体吸附剂对痕量金属排放的影响

在一维煤粉燃烧炉上进行了烟煤添加不同吸附剂的分级燃烧试验.试验过程中保持总的空气过剩系数a为1.20,分级风量占总风量的20%,炉内温度为1100℃左右.试验发现分级燃烧会增加亚微米颗粒排放,不利于对痕量重金属元素的控制,尤其对挥发性大的元素(如Cu和Ni)影响越明显.热力学计算也表明不同气氛下痕量元素的形态变化过程有很大差异,还原气氛下痕量元素会生成不稳定的次氧化物和还原性产物.固体吸附剂对煤中重金属的排放具有吸附作用,并且不同的吸附剂对不同的痕量元素的吸附效果各不相同,不分级时,对Co,Cr,Ni元素来说,高岭土的吸附效果最好;对Be元素,灰质白云石效果最好;CaO则对Cu元素的吸附效果最好.而在分级情况下,对元素Be,Cr,Ni,灰质白云石的效果最好;对Co和Cu,高岭土的吸附最好.     

黔西南煤燃烧产物微量元素分布特征及富集规律研究

通过对黔西南高砷煤及燃烧产物(底灰、粗飞灰、细飞灰和烟气)中微量元素含量、水溶性及赋存状态的测定,分析了微量元素在燃煤产物中的分布特征及富集规律,探讨了燃煤过程中微量元素迁移转化机制.结果表明,As和Sb是黔西南高砷煤的主要危害元素,含量分别为(256±195)μg.g-1和(26±21)μg.g-1.根据元素在燃煤产物中富集程度的差异,将其分为4类:Ⅰ底灰富集型(Cr和W);Ⅱ均匀富集型(Cu和Ba);Ⅲ飞灰富集型(Mn和Mo);Ⅳ细飞灰超富集型(As、Cd、Sb和Pb).As的挥发性强于Sb和Pb.As在细飞灰上表现出强烈的富集;而Sb和Pb在原煤和燃烧产物中的分配具有明显的正相关关系(R2=0.990 1,P<0.05).亲石元素容易在底灰沉积或组成飞灰颗粒基质,亲硫元素燃烧后易于吸附在飞灰颗粒表面.而飞灰颗粒粒径越小,比表面积越大,所吸附的微量元素含量越高.     

生物膜及其各种组分对4-氯酚化合物的吸附特征

对4-氯酚化合物在生物膜不同组分上的吸附行为的实验中,生物膜不同组分包括生长有生物膜外壳的模拟水体悬浮颗粒物(高岭土)、细菌细胞、胞外多糖、高岭土及有胞外多糖存在时的高岭土.在所设计的这5种吸附体系中,前4种吸附较符合Langmuir和Freundlich等温吸附方式.在室温25℃,pH值为6.1的吸附条件下,细菌细胞和胞外多糖作为生物吸附物质,对4-氯酚的吸附明显地大于高岭土;高岭土外的生物膜外壳影响对4-氯酚的吸附,生长有生物膜外壳的高岭土对4-氯酚的吸附量高于单独高岭土体系.     

富里酸在土壤环境中的吸附研究

富里酸在土壤中的吸附影响着土壤肥力和土壤环境,本文比较了不同pH、离子强度下,富里酸对土壤环境吸附性能的影响,探究了高岭土对富里酸的吸附条件.结果表明吸附在高岭土上的富里酸可以改变高岭土的结构,与高岭土空白样相比,复合体的结构更加分散.高岭土的不同组分对富里酸的吸附容量不同,对富里酸不同官能团的亲和性也存在明显差异.富里酸在高岭土上的吸附及有机污染物在土壤环境中的吸附作用,与烷基、芳香基团呈正相关.     

锆改性高岭土原位改良技术控制重污染河道底泥磷释放效果

采用锆对高岭土进行改性,通过批量吸附实验考察了锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附性能,并通过底泥培养实验考察了锆改性高岭土原位改良技术对底泥磷释放的控制效果.结果表明,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力随改性所用锆投加量的增加而增加.在制备锆改性高岭土过程中,溶液沉淀p H值由8增加到10时,锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附能力增加;沉淀p H值由10增加到11时,锆改性高岭土对磷的吸附能力基本不变;沉淀p H值由11增加到12时,锆改性高岭土的吸磷能力则下降.沉淀p H值为10时制备得到的锆改性高岭土对水中磷酸盐的吸附平衡数据可以采用Langmuir模型加以描述.大部分被锆改性高岭土中锆所吸附的磷酸盐(84%左右)主要以Na OH提取态磷(Na OH-P)和残渣态磷(Res-P)形态存在,低溶解氧情况下不容易被重新释放出来,同时重污染河道底泥会释放出大量的溶解性磷酸盐进入上覆水体;向重污染河道底泥中添加锆改性高岭土可以极大地削减底泥中磷向上覆水体迁移的通量.采用锆改性高岭土对底泥进行改良不仅增强了底泥对水中磷的吸附能力,而且降低了底泥的磷吸附-解吸平衡浓度(EPC0).因此,应用锆改性高岭土作为底泥改良剂可以有效控制重污染河道底泥磷释放.     

高岭土对铀的吸附试验研究

通过批试验,对高岭土吸附铀的过程进行了研究,考察了吸附时间、pH值、离子强度、高岭土投加量和反应温度对其吸附效果的影响,并探讨了高岭土对铀的吸附动力学及热力学特性。结果表明:高岭土对溶液中铀的吸附在80h左右达到平衡;当溶液pH值为4.0~8.0时,高岭土对溶液中铀具有良好的吸附效果,吸附率可达99.94%;离子强度对其吸附效果影响甚微;高岭土对铀的吸附为吸热自发反应,高温可缩短吸附时间;铀吸附动力学可用准二级速率方程描述,相关系数为0.999 4;铀吸附热力学等温线符合Langmuir模型,相关系数可达0.993 1;高岭土吸附铀主要是表面单分子层吸附。     

高岭土的改性及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

采用煅烧、酸浸的方法对高岭土进行改性,通过对SEM、XRD、FT-IR、EDS、孔结构表征及高岭土对Cr(Ⅵ)的去除能力研究,确定高岭土的改性条件,考察改性高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附特性. 结果表明:①高岭土的改性适宜条件为煅烧温度800℃、煅烧时间3h、c(HCl)为4mol/L;煅烧使高岭土的结构发生变化,活性增强;酸改使高岭土孔隙通畅,吸附性能增强. ②改性高岭土吸附Cr(Ⅵ)的优化条件为粒度0.15mm、用量10g/L、吸附温度30℃、吸附时间15min,该条件下ρ〔Cr(Ⅵ)〕为100mg/L时废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达91.4%. ③高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,相比于Freundlich方程,其吸附等温式更符合Langmuir方程.      

可溶性腐殖酸和溶液pH对高岭土吸附诺氟沙星的影响

以DHA(可溶性腐殖酸)作为DOM(可溶性有机质)的替代目标物,研究高岭土对诺氟沙星的吸附机理以及不同ρ(DHA)下高岭土对不同存在形式的诺氟沙星吸附作用的影响. 结果表明:无论是否添加DHA,高岭土对诺氟沙星的吸附过程均符合二级反应动力学方程(R2>0.999),DHA的加入会影响吸附平衡时间,使其由24 h增至48 h; 高岭土对诺氟沙星的吸附等温线均可由Langmuir方程较好的描述. 不添加DHA时,当溶液pH在诺氟沙星的2个酸碱解离常数附近时,高岭土对诺氟沙星的吸附效果最好. 吸附模型拟合的结果表明,在试验pH范围内,诺氟沙星兼性离子(NOR±)对整体吸附的贡献最大. DHA与诺氟沙星在高岭土上的共吸附和累积吸附可促进高岭土对诺氟沙星的吸附,而DHA对诺氟沙星的增溶作用则抑制吸附. 累积吸附和增溶作用的贡献随着ρ(DHA)和pH的变化而改变,同时也与溶液中ρ(诺氟沙星)有关.      

可燃物化学性质对燃烧释放PM2.5元素成分的影响

通过自主设计的燃烧装置,对云南省6种典型乔木树种的不同器官(枝、叶、皮)室内模拟阴、明燃两种燃烧过程,收集燃烧排放颗粒物(PM_2.5)并测定K、Mg等8种元素排放因子,比较不同燃烧状态释放PM_2.5中元素含量的差异,同时分析各元素排放因子与可燃物自身元素含量之间的相关性.结果表明:可燃物中K、Mg和Ca元素含量较高,范围为(137.74~4670.70) mg/kg,微量元素Mn含量突出;阔叶可燃物元素含量普遍高于针叶,器官间元素含量差异显著;燃烧释放PM_2.5中K、Na元素排放因子较高,范围为(0.4269~4.9321)~(0.6311~3.0856) mg/kg,微量元素Zn较高、Cu最少,范围为(0.0409~0.3670)~(0.0029~0.0458) mg/kg,常量元素高于微量;树种间元素排放因子表现针叶高于阔叶,器官间较可燃物自身差异增大;燃烧状态对排放因子存在影响,常量元素普遍表现为明燃>阴燃,微量元素无明显规律;PM_2.5与可燃物各元素含量比值中,Na元素最高,其余元素占比普遍0~1%范围,微量元素含量比高于常量,针叶高于阔叶;可燃物的化学性质对其排放特性影响显著,可燃物与PM_2.5的元素间相关性较高,相关水平普遍达0.600以上,器官间不同元素相关水平表现为:常量元素普遍高于微量元素,针叶略高于阔叶,叶>皮>枝,明燃高于阴燃.     

淮北煤中12种有害微量元素在煤及其灰中的分布特征

为了解有害微量元素在各煤层中的分布与变化规律,以及在煤燃烧后的煤灰中所发生的迁移与富集情况,采集了淮北煤田不同煤层、不同深度的15个煤样,采用中子活化法对其原煤及灰分中的12 种微量元素(Ag, As,Ba, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Sb, Th, U, V)进行了测试。结果显示:绝大部分有害微量元素的含量都处于n×10 6到n×10 5数量级范围内,不同煤层或同一煤层不同部位中微量元素的含量分布不同;与全国和华北煤中有害微量元素的(平均)含量相比,除Mn低于全国和华北的平均值外,As、Co、Mo、Sb、Th、U与之相近,而Ag、Ba、Cr、Cu、V高于全国和华北煤中的平均值;12种微量元素均在灰分中有所富集,而且富集能力序列为:Cu>Cr>Mn>Mo>Co>Ba>V>Th>As>U>Sb。     

煤粉细度对一次颗粒物特性的影响研究

以3种不同细度的煤粉在沉降炉中做燃烧实验,利用8级Andersen粒子撞击器分级并捕集燃烧后的一次颗粒物.研究煤粉细度对煤粉燃烧后一次颗粒物特性的影响.结果表明,煤粉越细,燃烧后生成的颗粒物也越细, PM_i的排放量均随着煤粉细度的减小而增大,PM₁₀的量由粗煤粉和中煤粉的13 mg/g左右增大到了细煤粉的21 mg/g;PM_2.5的量由粗煤粉的2 mg/g增大到了细煤粉的8 mg/g.煤粉细度对煤粉燃烧后生成的总灰成分及含量影响不大,但对分级颗粒物的外观形貌影响较大.煤粉细度减小,痕量元素的R_EE增大.R_EE值大小的排列顺序依次为Pb>Cr>Zn>Cu>Ni.细煤粉生成的颗粒物中有毒痕量金属元素的含量更高.元素的挥发能力不受煤粉细度影响,但其挥发程度受煤粉细度影响却不同.细煤粉燃烧比粗煤粉燃烧具有更大的环境危害性.     

Occurrence and volatility of several trace elements in pulverized coal boiler

The contents of eight trace elements(Mn, Cr, Pb, As, Se, Zn, Cd, Hg) in raw coal, bottom ash and fly ash were measured in a 220 t/h pulverized coal boiler. Factors affecting distribution of trace elements were investigated, including fly ash diameter, furnace temperature, oxygen content and trace elements‘ characters. One coefficient of Meij was also improved to more directly show element enrichment in combustion products. These elements may be classified into three groups according to their distribution: Group 1. Hg, which is very volatile. Group 2: Pb, Zn, Cd, which are partially volatile. Group 3: Mn, which is hardly volatile. Se may be located between groups 1 and 2. Cr has properties of both group ! and 3. In addition, the smaller diameter of fly ash, the more relative enrichment of trace elements (except Mn). The fly ash showed different adsorption mechanisms of trace elements and the volatilization of trace elements rises with furnace temperature. Relative enrichments of trace elements(except Mn and Cr) in fly ash are larger than that in bottom ash. Low oxygen content can not always improve the volatilization of trace elements. Pb is easier to form chloride than Cd during coal combustion. Trace elements should be classified in accordance with factors.     

Chemical signature and fractionation of trace elements in fine particles from anthropogenic and natural sources

The health effects of trace metal elements in atmospheric fine particulate matter (PM_2.5) are widely recognized, however, the emission factor profiles and chemical fractionation of metal elements in different sources were poorly understand. In this study, sixteen metal elements, including Cd, Pb, V, Zn, Ba, Sb, As, Fe, Sr, Cr, Rb, Co, Mn, Cu, Ni and Sn from biomass burning, bituminite and anthracite combustion, as well as dust, were quantified. The results show different emission sources were associated with distinct emission profiles, holding important implications for source apportionment of ambient particulate metals. Specifically, Fe was the dominant metal species (28-1922 mg/kg) for all samples, and was followed by different metals for different samples. For dust, Mn (39.9 mg/kg_dust) had the second-highest emission factor, while for biomass burning, it was Cr and Ba (7.5 and 7.4 mg/kg_biomass, respectively). For bituminous coal combustion, the emission factor of Zn and Ba was 6.2 and 6.0 mg/kg_bituminous, respectively, while for anthracite combustion the corresponding emission factor was 5.6 and 4.3 mg/kg_anthracite, respectively. Moreover, chemical fractionation (i.e., the exchangeable, reducible fraction, oxidizable, and residual fraction) and the bioavailability index (BI) values of the metal elements from different sources were further investigated to reveal the link between different emission sources and the potential health risk. The findings from this study hold important implications for source apportionment and source-specific particulate metal-associated health effects.     

重庆某发电厂煤中微量元素的初步研究

重庆市是一个以煤为主要能源的城市，煤在能源消耗中占的比例长期保持在2／3左右。煤在燃烧过程中会释放出有毒有害物质，对环境和人体健康造成危害。为了保护重庆市民的身体健康，制定更加科学的有毒有害物质污染控制对策，本文以某电厂用煤为研究对象，分析了24个煤样中Hg、As、Se、Pb、Cd、Zn、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Ni、V、Zr等微量元素的含量水平。结果表明：Hg、As、Se、Cd和Li等元素的浓度克拉克值大于l，说明这些元素在煤中呈富集状态：其余元素的浓度克拉克值小于1，在煤中这些元素呈分散状态。该发电厂然煤中的Hg、As、Pb和Se的含量更高，而其余元素的含量则比北方煤中的低。     

固体吸附剂控制燃煤重金属排放的实验研究

在滴管炉上进行了烟煤添加固体吸附剂的燃烧实验研究了硫酸钙、石灰石、铝土矿3种吸附剂对重金属元素Pb、Cd、Cu、Co、Ni排放的控制,并采用形态逐级提取法,将排放颗粒物中重金属分为吸附态、离子可交换态、碳酸盐结合态、硫酸盐结合态和残渣态从粗粒灰渣及细微粒子中重金属元素含量的分布和细微粒子中残渣态稳定形态含量增加2个方面说明添加吸附剂对煤中重金属的排放具有一定的捕获力.对不同的重金属,由于吸附剂本身物理化学特性的差异,所表现出的吸附能力也各不相同.硫酸钙对Pb、Cd、Cu的排放有控制作用;石灰石对Pb、Cd、Cu、Nj的排放有控制作用;铝土矿对5种重金属元素的排放都有控制作用吸附剂粒径越小,对重金属的吸附效果越好.     

Comparison of quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite for adsorptive removal of phosphorus from aqueous solution

The choice of substrates with high phosphorus adsorption capacity is vital for sustainable phosphorus removal from waste water in constructed wetlands. In this study, four substrates were used： quartz sand, anthracite, shale and biological ceramsite. These substrate samples were characterized by X- ray diffractometry and scanning electron microscopy studies for their mineral components （chemical components） and surface characteristics. The dynamic experimental results revealed the following ranking order for total phosphorus （TP） removal efficiency： anthracite 〉 biological ceramsite 〉 shale 〉 quartz sand. The adsorptive removal capacities for TP using anthracite, biological ceramsite, shale and quartz sand were 85.87, 81.44, 59.65, and 55.98 mg/kg, respectively. Phosphorus desorption was also studied to analyze the substrates＇ adsorption efficiency in wastewater treatment as well as the substrates＇ ability to be reused for treatment. It was noted that the removal performance for the different forms of phosphorus was dependent on the nature of the substrate and the adsorption mechanism. A comparative analysis showed that the removal of particulate phosphorus was much easier using shale. Whereas anthracite had the highest soluble reactive phosphorus （SRP） adsorptive capacity, biological ceramsite had the highest dissolved organic phosphorus （DOP） removal capacity. Phosphorus removal by shale and biological ceramsite was mainly through chemical adsorption, precipitation or biological adsorption. On the other hand, phosphorus removal through physical adsorption （electrostatic attraction or ion exchange） was dominant in anthracite and quartz sand.