膨润土、沸石和赤泥用作垃圾填埋场底部矿物衬里的研究

根据GB/T50123-1999《土工试验方法标准》分别测定了膨润土、沸石和赤泥的风干含水率、干密度和渗透系数等参数。用膨润土、沸石和赤泥作防渗材料设计5种不同结构的防渗衬里,进行土柱试验。柱1、2和3依次为膨润土、沸石和赤泥单层矿物衬里,厚度均为4 cm;柱4为赤泥+膨润土+沸石,柱5为赤泥+沸石+膨润土的多层矿物衬里。分别测定各衬里的渗透系数和出水COD、氨氮、电导率和pH值的变化。结果表明:3种材料单独用作衬里时各项指标不能满足垃圾填埋场对衬里的要求(10-7cm/s),而多层矿物衬里渗透系数可达10-8cm/s量级,对COD、电导率、氨氮的衰减率能够达到或优于3种材料单独用作防渗衬里时的最好水平,且出水pH值不呈强碱性。     

三种无机改性粘性土防渗衬里性能研究

利用三种无机材料沸石、粉煤灰、石灰对目前常用的粉质粘土+膨润土进行改性,以新鲜垃圾渗滤液作为渗透液,从防渗衬里的渗透系数以及对污染物的衰减能力方面进行了对比实验,对三种无机改性防渗衬里的性能进行了研究。实验结果表明:(1)石灰改性的防渗衬里防渗效果最好,其渗透系数能保持在10-8～10-9cm/s;沸石和粉煤灰改性的防渗衬里渗透系数也能达到10-8cm/s,并且随着实验的进行,渗透系数有所下降;(2)改性后的粘性土防渗衬里对污染质的衰减能力强于改性前:其COD的平均衰减百分比由改性前的68.25%分别升高到72.47%、86.94%和89.64%;对三氮的衰减百分比均有提高;对总铁平均衰减百分比为90%以上,对镉、锌也都表现出良好的去除效果。     

赤泥渗滤液对钠基膨润土黏土衬垫的渗透机理分析

赤泥渗滤液的高离子强度可以抑制蒙脱石的膨胀,从而导致钠基膨润土黏土衬垫（GCL）的渗透性过强,并无法用作赤泥处理设施中的防渗衬层。通过2种钠基膨润土黏土衬垫与2种赤泥渗滤液的渗透过程,研究强碱性赤泥渗滤液与钠基膨润土黏土衬垫的渗透机理。结果表明:天然钠基膨润土（Na-GCL）和人工钠化钠基膨润土（Ar-GCL）的渗透系数与赤泥渗滤液的离子强度密切相关,随着离子强度的增加,渗透系数呈递进式系统性增大,对高离子强度的山东赤泥渗滤液的渗透系数最大,分别为7.8×10-7,3.2×10-7 m/s。且两者的渗透系数与膨胀指数呈正相关,SEM扫描的微观结构分析发现,膨润土的膨胀机理控制着其渗透作用。高离子强度会使膨润土中的蒙脱石矿物层间发生渗透性膨胀,并吸收大量的水分,减小孔隙度的同时改变流体的流动路径,从而导致渗透系数提高。该结果可为赤泥堆场底部防渗设计提供更为可靠的理论参考,有效降低我国赤泥堆场渗滤液污染风险。     

沸石改性天然粘土防渗层性能研究

用不同比例的沸石对天然粘土进行改性,对改性粘土防渗层的渗透性、去除主要污染物的有效性和控制渗滤液渗透的可行性进行研究。实验结果表明改性粘土防渗层的渗透系数随沸石比例的增加而增大,如果沸石的配比适当,其渗透系数可达到低于1×10-7cm/s的现行标准,而且提高了防渗层的污染物去除能力。因此,沸石改性粘土作为垃圾填埋场防渗材料是可行的。     

粉煤灰对垃圾填埋场黄土垫层的改性试验

通过击实、渗透试验得到粉煤灰改性-黄土的最佳配比为10%。对压实黄土和压实粉煤灰改性-黄土,分别用清水和渗滤液进行室内渗透试验,结果表明:渗滤液在压实粉煤灰改性黄土中的渗透系数≤1.0×10-7cm/s,在压实黄土中的渗透系数≤1.0×10-5cm/s,前者可作为填埋场防渗垫层,后者可作为填埋场防渗保护垫层。对COD、NH3-N的去除效果前者优于后者。     

改良黏土对重金属离子的吸附特性及防渗性能

为了评价污泥活性炭(SAC)改良黏土作为垃圾卫生填埋场衬垫防渗材料的可行性,该文通过吸附动力学试验、等温吸附平衡试验、柔性壁渗透试验,分别研究了掺量为0%、1%、3%、5%的SAC改良黏土对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附特性以及渗透性能。试验结果表明,改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附以30 min内的颗粒表面吸附为主,吸附平衡时间分别为120 min或90 min。改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模式。随SAC掺量由0%增加至5%,在S/L=120 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了25%、47%;当固液比增加到200 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了32%、48%。水、垃圾渗滤液2种渗透媒介下SAC改良黏土的渗透系数为1.8×10-9～1.2×10-8cm/s,均<1×10-7cm/s的防渗要求。因此,SAC改良黏土可以作为垃圾填埋场的衬垫防渗材料使用,可以有效阻滞渗滤液中重金属离子的迁移。     

焦作市某赤泥堆放场周围地下水水质评价

焦作市某赤泥堆放场一期工程采用了在堆放场底部铺设赤泥加石灰垫层和防渗膜的工程防渗处理措施.基于其防渗处理现状,文章探讨了该区域地下水对赤泥冲灰水的日最大允许入渗量,和赤泥冲灰水的实际日渗透量.评价了该防渗处理措施的可行性和在地下水日活动量稳定的状况下,该赤泥堆放场对周围地下水的影响.结果表明:将赤泥加石灰垫层用作防渗的措施值得大力推广;该堆放场在使用年限内不会对周围区域地下水水质造成太大的影响.     

基于敏感性分析的危险废物填埋场工程和地质屏障参数优化

为优化危险废物填埋场地下水污染风险控制的工程/地质屏障参数,基于过程模型模拟-参数敏感性分析-参数优选的系统框架和方法,分析关键参数对于地下水中渗滤液所携带污染物浓度的影响和敏感性,基于分析结果推荐技术参数的取值区间和最低的技术参数要求.结果表明:①各参数对地下水污染风险的敏感性排序依次为导排支管间距>含水层厚度>导排层坡度>天然衬层渗透系数>导排层渗透系数>地下水流速.②当导排支管间距>25 m、导排层坡度 < 2%、导排层渗透系数 < 0.000 1 cm/s、天然衬层渗透系数>1×10-6 cm/s时,地下水污染风险急剧增大;反之,当导排支管间距 < 10 m、导排层坡度>3%、导排层渗透系数>0.01 cm/s、天然衬层渗透系数 < 5×10-7 cm/s时,对地下水污染风险的管控并无明显影响.③导排支管间距最低为25 m,但不宜 < 10 m,导排层坡度最低为2%,但不宜>3%,导排层渗透系数最低为0.01 cm/s,天然衬层渗透系数最低为1.0×10-6 cm/s.研究显示,现有标准中给出的参数取值具有合理性,但范围较广,应结合水文地质参数与填埋场参数确定.      

渗滤液腐蚀黏土衬垫的力学特性及孔隙变化

为研究在垃圾渗滤液腐蚀条件下原状黏土衬垫的服役功能变化规律,该文通过柔性壁渗透试验、三轴剪切试验、核磁共振试验和扫描电子显微试验,研究不同质量分数垃圾渗滤液对原状黏土的渗透、抗剪强度特性和孔隙结构的破坏规律。试验结果表明,原状土的渗透系数时程曲线的峰值和稳定值均与垃圾渗滤液浓度呈负相关,渗滤液溶液质量分数为0%～100%,原状土渗透系数为0.29×10~(-9)～6.13×10~(-9)cm/s,均满足填埋场衬垫的防渗要求。原状黏土的粘聚力c和内摩擦角φ随渗滤液质量分数的增大而减小,溶液质量分数ω由0%增加至100%,c、φ值分别降低了29.81%和50.00%。垃圾渗滤液对土样孔径为0.01～0.75μm孔隙影响较为显著,对11.06～67.87μm孔径的孔隙影响较弱。溶液质量分数由25%增长至100%,孔径为0.01～0.75μm的孔隙体积减小了10.54%～60.08%。     

化学发光法检测空气中NO_2研究

以0.2%的三乙醇胺水溶液作为二氧化氮吸收液,将空气中二氧化氮转化为亚硝酸盐,进而测出空气中二氧化氮的浓度。通过实验发现,进样方式、载流速度、硫酸浓度、溴酸钾浓度和酸性铬蓝K的浓度对该体系的发光强度都有影响,确定了体系的最优条件,建立了标准曲线,亚硝酸根的浓度在6.0×10-9～1.0×10-5mol/L范围内分段有很好的线性关系,检出限为8.5×10-11mol/L。对1.0×10-8mol/L和1.0×10-6mol/L的亚硝酸根进行11次平行测定,相对标准偏差分别为1.8%和2.2%。用该方法对氧化剂实验室空气中的二氧化氮含量进行了检测并进行标准加入和回收实验,回收率在95%～104%之间,该法可用于大气环境中的NO2测定。     

双水相气浮浮选光度法测定污水中痕量土霉素

提出了一种亲水有机溶剂(乙醇、正丙醇、四氢呋喃等)气浮浮选(双水相气浮浮选)分离/富集光度法测定污水中痕量土霉素(OTC)的新型绿色高效分析方法。利用自制的浮选装置,选择四氢呋喃作溶剂,氯化钠作分相剂,氢氧化钠溶液调节酸度,将N(iⅡ)与OTC形成的疏水性缔合物浮选至有机相,浮选完毕后经分光光度法分析,线性范围为1.1×10-7～9.7×10-5mol/L,线性回归方程为A=2.038×105C(mol/L)+0.005,相关系数为0.9996,检出限为7.36×10-8mol/L,回收率为99.8%～100.4%,表观摩尔吸光率ε=2.038×105L/mol·cm,适用于污水中痕量土霉素的分离/富集及分析测定。     

环境水体中亚硫酸盐分析方法研究

研究发现,溴酸钠能够与劳氏紫发生褪色反应,而亚硫酸盐对此反应有催化作用,从而建立起测定亚硫酸盐的新方法。在上述最优实验条件下,SO32-浓度C介于5×10-8～2.5×10-6g/mL和2.5×10-6～1×10-4g/mL范围内与吸光强度(mV)呈良好的线性关系。该方法的检出限为1.7×10-8gm/L。对浓度为5×10-7g/mL和1×10-5g/mL的SO32-进行11次连续测定,计算得出相对标准偏差(RSD)分别为2.1%和3.3%。应用文章建立的新方法对河水水样中的SO32-进行分析,回收率在96.4%～104.8%,结果令人满意。     

植物和沉积物样品中PCB47与PCB155的测定

建立了一种红树植物和沉积物样品中多氯联苯的提取、分离以及定性、定量分析的方法.以植物和沉积物中PCB47和PCB155为研究对象,利用超声波进行提取、硫酸和硅胶柱进行净化和分离,以毛细管GC- ECD和内标法对PCBs进行定量分析.研究结果表明:植物中PCB47和PCB155的平均回收率分别为90.47%和84.25%,方法检测限为0.0109×10~(-9) 和0.0112×10~(-9);沉积物样品中PCB47和PCB155的平均回收率分别为93.27%和86.68%,方法检测限为0.0140×10~(-9)和0.0114×10~(-9);相对标准偏差均低于3.60%.本方法可满足植物和沉积物样品中PCBs定量分析要求.     

空间粒子辐射环境下石墨膜力学性能的演变规律

目的将石墨膜置于9×10^5~9×10^7 rad(Si)总剂量下获得辐射改性石墨膜材料,探讨空间粒子辐射作用下石墨膜拉伸强度的演变规律。方法采用SEM、XRD、煅烧分析及XPS等手段分析石墨膜的结构及成分。结果石墨膜为有序堆积的层状结构,层间距为0.3355 nm,碳的质量分数高达99.75%,挥发分的质量分数为0.04%,灰分的质量分数为0.21%,XPS只检测到C1s及O1s峰。石墨膜的平均热膨胀系数为负值,且其峰值仅为-1.33×10^-6/℃,具备出色的结构稳定性。空间粒子辐射环境模拟试验表明,随着辐射剂量的升高,石墨膜的拉伸强度逐渐衰减,在更高剂量辐射下,石墨膜的拉伸强度趋向稳定。通过Raman光谱仪对辐射石墨膜结构的分析,揭示了力学性能的演变机理。结论辐射石墨膜的拉伸强度与其缺陷含量有很大的相关性,未经过辐射的原始石墨膜的缺陷含量最低,其拉伸强度最大,随着石墨膜的缺陷含量逐渐增多,其拉伸强度逐渐降低。     

缺磷胁迫后四尾栅藻在富磷环境中对磷的吸收动力学

研究了四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)受到不同程度缺磷胁迫后在富磷培养基中吸收磷的短期动力学过程,分析了磷在基质、细胞表面和细胞内的迁移变化过程.结果表明:经过0,30和60 h磷饥饿处理后的藻细胞,单个细胞内的磷含量分别为5.64×10-9,5.52×10-9和2.71×10-9mg;其在富磷培养基中的最大磷吸收速率分别为0.047×10-9,0.098×10-9和0.045×10-9mg/m in(以单细胞计);稳定时单个细胞内的磷含量分别为5.60×10-9,7.07×10-9和4.20×10-9mg.经0 h饥饿处理后的藻细胞在移入富磷培养基后短时间内出现明显的内磷释放过程,经30 h饥饿处理后的藻细胞对磷的"奢侈"吸收现象明显.此外,四尾栅藻细胞表面存在较明显的磷吸附现象,在磷充足环境中吸附量约占细胞总磷(表面吸附磷+细胞内磷)含量的1/10.     

不同固结因素对废弃泥浆含水率及渗透性的影响

为研究化学固结处理废弃泥浆过程中固结体含水率和渗透性的影响因素,选择高吸水性树脂(SAP)和水泥作为固结材料,采用由中压滤失仪改装而成的渗透仪器对废弃泥浆开展室内固结试验,研究不同固结材料、材料配比、固结时间对固结体含水率、渗透性的影响。结果表明:24 h内配比>5%的SAP对固结体含水率降低表现优于水泥,168 h后,同配比水泥表现优于SAP。SAP组固结体渗透性优于水泥组,配比提至7%,固结时间达到72 h后,SAP组渗透性不减反增,水泥配比<7%时,提高配比对渗透性阻断作用提升效果显著。经分析,固结体渗透性和含水率存在正相关,含水率通过改变渗流通道数量而影响渗透性。配比为5%的SAP和7%水泥能够使废弃泥浆达到较好的固结效果。     

碱性废弃物及添加锌肥对污染土壤镉生物有效性的影响及机制

采用盆栽方法,以石灰作对比研究了2种碱性废弃物(纸厂滤泥和赤泥)及添加锌肥对酸性镉污染稻田土壤的修复效应及其相关机制,同时利用大田试验进行了验证.结果表明,盆栽条件下施用石灰、纸厂滤泥和赤泥(2 g·kg^-1)后土壤 pH显著提高,在淹水平衡7 d和水稻移栽后30 d时土壤交换性钙含量显著高于不施的对照,增幅分别为33.1%～76.0%和31.0%～78.3%,同时土壤有效态镉含量显著降低,淹水平衡7 d时降幅为38.4%～45.0%,水稻移栽后30 d和60 d时降幅分别为37.4%～52.9%和33.2%～38.7%,水稻根系和糙米镉含量显著降低,降幅分别为24.0%～48.5%和26.3%～44.7%.等量碱性物质对提高土壤 pH和降低水稻镉累积的效果为石灰＞赤泥＞纸厂滤泥.纸厂滤泥和赤泥添加锌肥(0.2 g·kg^-1)对降低水稻镉累积的效果均比两者单施更明显.大田试验结果趋势基本相同,施入不同量的纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配施后两季作物镉累积量显著减少,当季水稻糙米和第二季油菜籽粒镉含量分别较对照降低了27.1%～65.1%和16.4%～41.6%,糙米镉含量基本达到国家粮食卫生标准(GB 2715-2005).因此,对于中轻度酸性镉污染稻田土壤,利用纸厂滤泥、赤泥及与锌肥配合施用是一种可行的修复方法,通过构建与土壤镉污染程度等特征相适应的碱性废弃物用量与锌肥配施比例,可确保稻米质量安全.