水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb与Cd的吸附/冷凝特性

为了研究水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性,采用氮吸附仪和SEM(场发射扫描电镜)对水泥生料的基本物理性质(比表面积、孔径和微观表面积)进行研究;同时,利用小型试验装置对重金属Pb、Cd的氧化物(PbO、CdO)展开了吸附/冷凝研究. 结果表明:水泥生料的比表面积(2.49 m2/g)较小,微观表面结构致密无孔,因此,在水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属的吸附/冷凝作用以冷凝为主. 进入控温立式炉的重金属可分为三部分:①冷凝在管壁上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的67%～72%、58%～65%;②吸附/冷凝在水泥生料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的13%～17%、16%～21%;③随烟气释放到空气中,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的10%～18%、14%～26%. 水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性均可用双常数方程拟合,线性拟合的相关系数均在0.95以上. 动力学方程拟合得到水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝活化能,二者分别为5.827、6.050 kJ/mol,由此可预测水泥生料对Pb和Cd的吸附/冷凝量.      

高炉共处置固体废物低温段Pb Cd的吸附/冷凝动力学特征

利用管式回转炉和控温立式炉联用装置模拟炼铁高炉,对Pb、Cd在共处置过程中低温段的吸附/冷凝特性进行了研究,通过建立吸附/冷凝动力学模型,分析共处置过程中Pb、Cd在非热力学平衡状态下的迁移转化规律.结果表明:高炉共处置固体废物低温段对Pb、Cd的吸附/冷凝作用以冷凝为主.进入控温立式炉的重金属去向分三部分:①冷凝在管壁上,这部分的Pb、Cd分别占Pb、Cd入炉总量的42%～49%、45%～50%;②吸附在炉料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的23%～26%、23%～25%;③随烟气释放到空气中,这部分Pb、Cd分别占各自入炉总量的25%～35%、25%～32%.Pb、Cd在炼铁炉料上的吸附/冷凝量均随时间的增加而升高,随温度的升高而降低.炼铁炉料对Pb、Cd的吸附/冷凝动力学可采用双常数速率方程拟合,研究得到Pb、Cd的吸附/冷凝表观活化能分别为6.813、5.839 kJ/mol.      

铝钛改性MCM-41材料对污水中铅镉的吸附研究

研究了改性MCM-41材料对污水中重金属铅、镉离子的吸附行为。在MCM-41材料中加入Al、Ti两种诱因金属离子来合成新的Al-Ti-MCM-41及Ti-Al-MCM-41改性材料,通过氮气吸附-脱附等温线对Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)及Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)样品进行了表征,并采用改性后的MCM-41材料为吸附剂对含有二价铅、镉离子的溶液进行吸附实验,考察了吸附剂投加量,Pb2+、Cd2+初始质量浓度和吸附温度对吸附的影响。结果表明:改性Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)材料的最可几孔径和比孔容分别为16.68 nm和0.046 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.02 nm;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)的最可几孔径和比孔容分别为16.88 nm和0.083 cm3/g,由BJH计算得到的平均孔径为17.08 nm。Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=1∶1)对Cd2+的吸附率为99.8%;Al-Ti-MCM-41(Al/Ti=2∶1)对Pb2+的吸附率为99.96%;Pb2+和Cd2+的吸附容量随吸附剂投加量的增加而降低,随离子初始浓度的增大而增加;温度越高越有利于吸附。该研究重点考察改性MCM-41材料在重金属铅镉离子污染治理中的性能,从而为解决重金属铅镉的污染,加强环境保护提供理论支撑和技术支持,具有明确的现实意义。     

水泥窑协同处置危险废物过程中铅-镉的挥发动力学研究

为了考察含重金属类危险废物在水泥窑协同处置过程中,铅、镉随时间和温度变化的挥发特性,本研究选择铅、镉两种重金属元素的氯化物和硫化物开展挥发动力学实验.通过热重实验、水泥熟料煅烧及熟料消解实验,得到了重金属挥发率随时间及温度的变化规律.结果表明,两种重金属元素的挥发率在实验温度区间内均随温度的升高、时间的增加而增大;根据等温动力学及阿累尼乌斯方程对Pb、Cd的挥发率随温度和时间变化的规律进行动力学模拟,得到了较好的线性拟合效果,并得出了以氯化物和硫化物形态存在的铅和镉元素在水泥窑协同处置过程中的动力学方程.本实验结果可为预测水泥窑协同处置过程中重金属的挥发量提供支持.     

活性炭纤维对铅镉二元离子吸附作用的研究

以活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为吸附剂,研究吸附剂投加量、时间、初始溶液pH和重金属浓度等影响因素对二元溶液中Pb(II)和Cd(Ⅱ)去除效果的影响。实验结果表明,ACF适应的pH范围宽(3.0～5.6),吸附平衡时间短(2 min),对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量随溶液pH增加而增大。在溶液pH为5.6,ACF用量为0.004 g/L时,ACF对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附容量分别为232.4和33.8 mg/g。ACF对Pb(Ⅱ)的吸附满足Freundlich等温吸附模型,对Cd(II)的吸附满足Langmuir等温吸附模型。环境扫描电镜照片显示ACF在吸附铅镉二元溶液后,表面聚集很多细小颗粒物,能量色散X射线光谱仪分析进一步验证颗粒物的主要组成为铅和镉元素,红外光谱分析则表明Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)与ACF的表面官能团结合实现了ACF对废水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除。     

腐殖酸对土壤铅镉吸附、赋存形态及生物可给性的影响

腐殖酸（HAs）对重金属土壤环境行为及其生物有效性的影响与其组分分子量大小关系密切.通过3种in vitro试验方法（PBET、SBRC、IVG）探讨了HAs不同分子量组分（F1：<5kDa、F2：5~10kDa、F3：10~30kDa、F4：>30kDa）对土壤镉（Cd）、铅（Pb）生物可给性的影响,同时结合批量等温吸附实验、化学连续提取形态分级方法,分析了土壤Cd、Pb吸附和形态转化与生物可给性的关系.结果表明：土壤对Cd、Pb吸附能力既受HAs添加量的影响,也受到HAs分子量大小的影响.HAs添加量为0.2% C~1% C条件下,<5kDa分子量组分促进了土壤对Cd、Pb的吸附,且随着HAs添加量的增加,促进作用更强.而>10kDa的其他组分则降低了土壤吸附Cd、Pb的能力.在本试验HAs添加量范围内,不同组分均促进了土壤中酸提取态Cd向残渣态转化,且低分子量组分对其促进作用更强.土壤Pb²⁺主要以可还原态的形式存在,占57%~89%,随着HAs组分分子量的增加,酸交换态Pb占比逐渐下降,HAs的添加促进了活性态Pb向难利用态Pb转化,从而降低了Pb²⁺活性.3种in vitro方法生物可给性测定结果表明,<5k和5~10k组分均提高了胃、肠阶段土壤Cd、Pb生物可给性（BA_Cd、BA_Pb）,而其余组分则使土壤Cd、Pb生物可给性降低.Cd、Pb生物可给性取决于Cd、Pb在土壤中转化平衡后的赋存形态,酸交换态占比高生物可给性相应也越高,土壤对重金属的吸附固定难以反映生物可给性.     

腐植酸对重金属铅镉的吸附特征

为了揭示腐植酸对单一Pb、单一Cd和Pb、Cd复合污染物的吸附特征,笔者通过吸附模拟实验分析了pH、温度、反应时间和初始浓度等因素变化对风化煤腐植酸吸附重金属离子Pb~(2+)和Cd~(2+)的影响.结果表明,腐植酸对Pb~(2+)的吸附受pH值变化的影响很小,但对Cd~(2+)的吸附随着pH增加而增加;腐植酸对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附饱和的时间均为240 min;对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量均随温度的增加而增加;Langmuir吸附模型对腐植酸吸附单一Pb~(2+)、单一Cd~(2+)和铅镉复合态中Pb~(2+)的拟合较好,Freundlich吸附模型则对腐植酸吸附铅镉复合态中Cd~(2+)的拟合较好;准二级动力学模型能较好地拟合腐植酸吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)的过程,说明腐植酸对铅镉的吸附为物理吸附和化学吸附的复合吸附过程;铅镉复合态下Pb~(2+)和Cd~(2+)存在竞争吸附,单一Pb~(2+)溶液中加入Cd~(2+)对腐植酸吸附Pb~(2+)基本无影响,但单一Cd~(2+)溶液中加入Pb~(2+)时,Pb~(2+)会与Cd~(2+)产生竞争吸附,从而降低Cd~(2+)的吸附量.本研究结果可为利用腐植酸稳定土壤中Pb~(2+)、Cd~(2+)等重金属离子的技术开发提供参考.     

胡敏酸改性膨润土钝化污染土壤Pb&Cd及机理

通过盆栽试验,探讨了胡敏酸改性膨润土对重金属铅、镉污染土壤的钝化效果及机理。结果表明,铅、镉污染土壤中施加胡敏酸改性膨润土能显著降低小白菜中Pb、Cd的含量,在添加Cd(3 mg/kg)/Pb(250 mg/kg)污染土壤和Cd(1 0 mg/kg)/Pb(5 00 mg/kg)污染土壤上小白菜地上部分Pb含量分别比对照降低19.08%和47.91%,Cd含量分别比对照降低9.79%和14.89%。土壤本身对添加的重金属Pb/Cd有一定的耐受力和自我净化能力,在添加重金属后,添加的Pb/Cd元素大部分直接转化为较为稳定的碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态。相关性分析显示小白菜的鲜重与小白菜Pb/Cd含量极显著负相关,进一步说明胡敏酸改性膨润土是通过提高小白菜的生物量,从而降低Pb/Cd在小白菜中的含量。     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

硅钙肥对水稻吸收铅、镉的影响研究

通过盆栽试验,研究硅钙肥施用对铅(Pb)、镉(Cd)污染土壤上水稻生长、Pb、Cd吸收累积、硅浓度及土壤铅镉形态变化的影响。结果表明,硅钙肥施用显著增加水稻产量,与对照处理相比,水稻产量增加51.9%;硅钙肥施用后水稻茎秆、叶片、籽粒中Pb浓度及茎秆、籽粒中Cd浓度呈显著下降趋势,与重金属处理(M)相比,重金属+硅钙肥处理(MF)的水稻茎秆、叶片和籽粒中Pb浓度分别降低了50.9%,56.3%和24.3%,水稻茎秆和籽粒中Cd浓度则分别下降36.1%和60.4%;硅钙肥施用主要阻碍Pb由水稻根部向茎杆的转移,阻碍Cd由叶片向籽粒中的转移;硅钙肥施用增加了水稻各部位硅浓度,水稻地上部重金属浓度减少的原因可能是硅的沉积,各部位硅的浓度和重金属浓度呈现明显的负相关。水稻种植后,土壤Pb、Cd浓度都有一定程度的降低,硅钙肥施用未能明显促进土壤重金属从酸可溶态和可还原态向可氧化态和残渣态的转化。研究结果表明,在Pb、Cd污染的土壤上种植水稻时,可通过施用硅钙肥来降低稻谷中Pb、Cd的浓度从而降低铅镉污染的风险。     

悬浮态水泥生料固硫效率试验研究

在水泥工业领域,水泥生料作为悬浮预热预分解系统脱硫过程中的固硫剂,为了研究固气比、温度、气体流速、SO2浓度以及水泥生料比表面积对悬浮态水泥固硫效率影响规律,采用水泥工厂的生料,利用悬浮电阻炉对水泥生料固硫效率进行试验研究,研究发现固气比和温度对水泥生料固硫效率影响较大。     

复合淋洗剂土柱淋洗法修复Cd、Pb污染土壤

选取三氯化铁和有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)复合淋洗,采用土柱淋洗的方法对Cd、Pb污染土壤进行淋洗实验,研究了复合淋洗剂浓度配比、淋洗剂用量和淋洗次数对重金属去除效果的影响,并测定了土壤淋洗前后Cd、Pb形态的变化。结果表明:三氯化铁浓度为10 mmol/L,有机酸浓度为20 mmol/L时,淋洗率Cd为72.15%,Pb为30.26%,与使用单一淋洗剂相比均有大幅提升。复合淋洗剂能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显;Cd比Pb容易去除是由于污染土壤中Cd的存在形态主要是可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,而Pb的存在形态主要是有机结合态和残渣态。淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量标准。     

垃圾焚烧飞灰成型及低温烧结稳定化研究

对焚烧飞灰进行水泥固化成型,并对成型体进行烧结研究。通过XRD、SEM等表征方法探索垃圾了焚烧飞灰在高温条件下的反应机理,以及添加助熔剂对烧结的影响。结果表明:添加Na2CO3可促进水泥早期的固化,但对水泥后期的固化不利;在养护时间为2 d时,水泥固化飞灰试块抗压强度达到1.91 MPa,完全满足成型的要求;XRD和SEM分析结果表明:固化体烧结后主要生成钙铝黄长石、硅酸钙等,Na2B4O7·10H2O的助熔效果明显;随着烧结温度的升高,重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度和浸出率下降,随着助熔剂Na2B4O7·10H2O添加量的增加,重金属Cu和Cd的浸出率增加,Pb的浸出率降低;浸出实验结果表明:重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度远低于国家标准。     

乌鲁木齐采暖期前期与后期TSP、PM_(10)、PM_5、PM_(2.5)中重金属分布特征研究

从乌鲁木齐工业区、交通区、生活区、风景对照区4个典型区域入手,利用崂应2050型大气自动采样器及TSP/PM10/PM5/PM2.5/切割头对大气中TSP、PM10、PM5、PM2.5进行同步采集,并采用火焰原子吸收分光光度法及石墨炉原子吸收分光光度法对TSP、PM10、PM5、PM2.5中的6种重金属Cd、Pb、Cu、Ni、Zn、Mn的含量进行了测定。测定结果为:Cd的浓度为0.52~10.72 ng/m3;Pb的浓度为25.66~356.87 ng/m3;Cu的浓度为12.57~173.93 ng/m3;Ni的浓度为1.85~78.22 ng/m3;Zn的浓度为67.58~431.49 ng/m3;Mn的浓度为18.87~310.20 ng/m3。大气颗粒物中各重金属之间存在一定的相关性,重金属的分布与风力也有一定的关系。     

锅炉协同处置危险废物过程中Pb和Cd的挥发特性

为研究危险废物在锅炉协同处置过程中Pb和Cd的挥发特性,通过共燃烧和消解试验,研究了不同化合物形态下Pb、Cd的挥发率(α)、残留率(r)和表观活化能(E). 结果表明:以硫化物、氯化物、硫酸盐和氧化物存在的Pb、Cd的挥发率与温度(T)和停留时间(t)均呈正相关. 当温度低于950 ℃、停留时间为52 min时,不同化合物形态的Pb、Cd挥发率相差较大,PbCl₂在800 ℃下挥发率接近64%,而PbO仅为17%;温度高于1 250 ℃、停留时间为52 min时,不同化合物形态下的Pb、Cd挥发率均大于95%,接近于完全挥发;1 400 ℃时,不同化合物形态的Pb、Cd在燃烧残渣中的残留率均低于0.3%. 结合化学反应动力学理论,对Pb、Cd在锅炉协同处置过程中的挥发特性进行动力学模拟,得到PbS、PbCl₂、PbSO₄、PbO 中Pb的表观活化能分别为23.64、18.44、65.79、61.35 kJ/mol,CdS、CdCl₂、CdSO₄、CdO中Cd的表观活化能分别为53.22、20.87、42.42、28.75 kJ/mol. 由表观活化能数据可以得出不同形态化合物的Pb、Cd挥发率随温度和停留时间变化的动力学方程α=f(T,t),并可预测锅炉协同处置危险废物过程中Pb和Cd的挥发率,确定适合锅炉协同处置的危险废物类别.      

转炉钢渣配烧水泥熟料及其试生产

转炉钢渣配烧水泥熟料,可降低能耗和成本,提高水泥产量和质量,具有显著的经济效益和环境效益.本文介绍了钢渣配烧水泥熟料的理论依据、生料制备、熟料煅烧和熟料分析检验,以及试生产情况.     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。