改性土壤对矸石溶出液中主要污染因子的吸附特征

主要通过静态试验研究了平煤集团十二矿矸石的静态溶出特征和改性土壤对矸石浸溶液中主要污染因子吸附特征；结果表明，煤矸石浸泡液中主要污染因子为SO4^2-F-、F^-重金属Mn；改性土壤对SO4^2-、F^-及重金属Mn等污染因子的吸附等温式分别符合Temkin等温式、Freundlich等温式和Freundlich等温式，饱和吸附量分别为14．80mg／g、0、085mg／g和0.0087mg／g；主要发生了配位吸附等专性吸附，吸附稳定性高，不易解吸。     

土壤对煤矸石填充时地下水中F-、SO42-的吸附规律

通过室内静态模拟浸泡试验,文章探讨了平煤集团十二矿附近的土壤对该矿煤矸石井下填充过程中地下水溶出的F-和SO42-的吸附性能.研究发现:土壤对F-吸附效果较好,而对SP42-较差;改性土壤对F-和SO42-的吸附效果均较好,均能使其在地下水中的含量达到地下水Ⅲ类标准;F-和SO42-在改性土壤上的吸附等温模型分别符合Freundlich、Temkin等温式;改性土壤对F-和SO42-的解吸过程分为快速和慢速两个反应阶段.通过试验数据分析得出:井下填充时煤矸石和改性土壤的最佳配比为1∶0.26.     

贵阳市某垃圾填埋场的土壤地质环境评价

对贵阳市某垃圾填埋场周边土壤中主要成分进行分析,采用单因子污染指数、综合污染指数和内梅罗指数法进行评价。结果表明该垃圾填埋场沿地下水流向上土壤存在一定的污染,土壤中的污染因子主要为COD Mn、NO2-、SO42-、Mn、F-、Hg。随着距离的增加,污染程度呈现衰弱的趋势。     

降雨径流下不同煤矸石堆场Fe、Mn、SO_4～(2-)污染特征比较

在自然降雨条件下,采用对贵州废弃煤矸石堆场野外勘查分区采样的方法,对不同风化程度的代表性煤矸石堆场进行分区:泥质煤矸石,砂质煤矸石,煤矸石夹砂,煤矸石夹土,分析比较不同堆场地表径流主要污染物质Fe、Mn、SO42-的污染特征。结果表明:煤矸石堆场地表径流的pH值变化范围为2.27⁷.94,水质表现为低pH值、高含量的Fe、Mn、SO42-;不同堆场主要污染物Fe、Mn、SO42-的浓度存在明显的差异,泥质煤矸石砂质煤矸石?煤矸石夹砂?煤矸石夹土;同时,采用地表水环境质量标准对其水质评价,泥质和砂质煤矸石堆场处于严重污染水平。     

铝改性粉煤灰漂珠材料吸附水中氟的性能研究

采用湿法+干法制备铝改性漂珠材料,借助静态吸附实验研究吸附剂用量、pH值、共存离子、反应时间和反应温度对去除水溶液中氟离子性能的影响,并对实验数据进行吸附等温线和动力学拟合。结果表明:铝改性漂珠材料吸附水中氟离子的最佳pH值为3;最佳吸附剂用量2.5 g/L;共存离子影响由强到弱的顺序为H2PO4-,SO42-和NO3-的混合物﹥H2PO4-﹥SO42-﹥NO3-;在温度298 K、吸附剂用量2.5 g/L、pH值为3和反应时间24 h的条件下,最大吸附容量约10.2 mg/g;吸附等温线符合Langmuir单层吸附模型;动力学过程符合准二级动力学模型。     

钛改性锰矿的除砷效果及机理研究

天然锰矿是一种廉价、易得的除砷矿物材料,为了进一步提高天然锰矿的除砷效果和吸附容量,采用TiCl4对广西桂林天然锰矿进行改性,并对其改性的条件进行优化。实验结果表明最佳的改性条件为:TiCl4浓度为10 mg/L,浸泡时间为18 h,pH=3.05,振荡吸附时间为1 h。与天然锰矿的去除效率(82.95%和77.93%)相比,改性锰矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除率分别可达94.87%和99.31%,相应的饱和吸附量分别为3.48 mg/g和3.27 mg/g,较天然锰矿各自提高了1.25 mg/g和1.21 mg/g。改性锰矿对As(Ⅲ)的吸附符合Freundlich等温吸附模型,对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir等温吸附模型。     

施用牛粪对As污染稻田水稻As吸收的影响

为探究牛粪施肥对污染稻田水稻As吸收的影响,采用盆栽培养试验研究了施加牛粪对土壤Fe和As的活性、水稻根表铁膜形成及籽粒As含量的影响。实验所用受高As矿山废水污染土壤(As:92. 3 mg/kg)施加10%～30%的牛粪,土壤溶解性有机碳含量增加8. 41～24. 5 mg/kg,土壤孔隙水pH提高0. 14～0. 59,土壤氧化还原电位降低93. 5～174 m V,与背景土(As:18. 1 mg/kg)变化趋势相同;施用牛粪还会活化土壤中的Fe和As,污染土壤Fe(II)、AO-Fe和HCl-As含量分别增加13. 5%～149%、35. 9%～90. 9%和70. 1%～181%,分别为背景土壤的0. 86～1. 66倍、1. 17～2. 15倍、4. 29～8. 91倍;施加牛粪能促进根表铁膜的形成,拔节期污染土壤和背景土壤水稻根表Fe分别是其对照的1. 56～1. 96倍和2. 09～3. 07倍,根表吸附As含量是其对照的3. 04～5. 18、3. 82～4. 08倍,根表附着Fe随牛粪的增加先增加后降低,至成熟期污染土壤水稻根表吸附Fe和As分别是背景土壤的1. 35～2. 91和8. 45～16. 6倍,根表As和Fe的物质量比为污染区(3. 49×10~(-3)～3. 55×10~(-3))背景区(4. 41×10~(-4)～6. 17×10~(-4));背景土壤施加牛粪后水稻籽粒As含量降低,最大降低36. 4%,而污染土壤水稻籽粒As含量增加,最大增加127%。牛粪对土壤As、Fe的活性及根表铁膜的形成都具有重要影响,会提高污染稻田籽粒中As的含量,含As矿山废水污染稻田应当谨慎施用牛粪。     

改性纳米零价铁对稻田土壤As污染的修复效能

为实现对稻田土壤As污染的高效修复,通过制备C-NZVI(壳聚糖基稳定化纳米零价铁),分析其对还原态亚砷酸〔As(Ⅲ)〕的吸附动力学和等温吸附特征,阐明典型竞争性阴离子/分子对C-NZVI吸附As(Ⅲ)效率的影响;在此基础上,重点研究淹水和拮抗性肥料对稻土As的强化溶出效应,揭示C-NZVI对稻土液相As的异位吸附去除与原位补充钝化作用.结果表明:准一级动力学和Langmuir等温吸附模型能很好地描述C-NZVI对As(Ⅲ)的吸附过程特征,该材料对As(Ⅲ)的最大吸附量为145.09 mg/g;当竞争性K₂HPO₄、H₃BO₃、Na₂SiO₃和CH₃COOH的摩尔浓度为0.05~0.50 mmol/L时,C-NZVI对As(Ⅲ)的去除率依然高达99%.在对稻田土壤进行淹水和依次施用NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂C₂O₄、Na₂SiO₃三种拮抗性肥料条件下,稻土中累积溶出w(水溶态As)(18.1 mg/kg)达到土壤w(As)的30.0%;对强化溶出反应后的淹水稻土进行排水并利用C-NZVI对各步分离获得的含As液相进行异位吸附,As去除率为91.3%~99.8%,该过程使稻土中w(As)减少43.4%~52.6%;进一步利用1%和5%的C-NZVI对强化溶出后的稻土进行补充钝化,可使稻土中w(非专性吸附态As)降低94.7%~100%.研究显示,淹水强化条件下,利用C-NZVI对稻田土壤As污染进行异位去除与原位钝化的联合修复可为有效减控稻田土壤As生物有效性提供有益途径.      

水溶性有机质原位覆盖对含硫煤矸石的污染控制

为评价利用富含天然水溶性有机质的废水覆盖处理对含硫煤矸石污染物释放的原位控制效果,分别采用过滤后的沼液覆盖(水溶性有机质1,OC-1)、养殖废水覆盖(水溶性有机质2,OC-2)及清洁水源水覆盖(对照,CK)对煤矸石进行浸没(覆盖)处理。经550 d的连续浸没试验,结果表明:与对照相比,煤矸石在2种天然水溶性有机质覆盖处理后的550 d的内,均能显著抑制煤矸石的氧化产酸,使水溶性有机质处理后上覆水样的pH一直维持中性偏碱的水平,显著降低了煤矸石周边水环境的氧化还原电位(pOC-1=0.000 01;pOC-2=0.000 01),并显著降低了煤矸石上覆水样中Fe、Mn、Cu、Zn及SO42-和F-等阴阳离子的浓度(pOC-1均0.01;pOC-2也均0.01);且2种水溶性有机质覆盖上覆水样中的溶出离子浓度之间没有显著性差异(pEC=0.251 5、pEh=0.319 8、pFe=0.992 8、pMn=1、pCu=0.939 7、pZn=0.993 1、pSO42-=0.124、pF-=0.073 8)。而清洁水源水(对照)处理的上覆水样则呈现煤矿山酸性废水的典型特征,即较低的pH(2.52)、较高的EC(3 730μS/cm)、Eh(502 mV)和酸度(1 383 mg/L),同时富含Fe、Mn、Cu、Zn等金属离子及SO42-和F-等阴离子。说明天然水溶性有机质覆盖处理可有效抑制含硫煤矸石的氧化酸化及多种特征污染物质的溶出释放。因此,可考虑采用一定浓度的养殖废水及沼液等天然水溶性有机质作为煤矸石覆盖材料对含硫煤矸石进行原位污染控制及治理。     

两种天然矿物对高砷煤矿区AMD污染水体底质污染物释放的影响

为探索利用天然矿物进行高砷煤矿区AMD污染水体底质污染释放的原位控制,以高砷煤矿区AMD污染湖泊底质为研究对象,添加不同比例的碳酸钙和磷矿粉后,分别对AMD污染底质进行7d的连续浸提试验,并测定浸提液中pH、Eh、EC、SO42-、Mn、Zn、Cu、As等特征指标浓度,评价2种天然矿物组分对AMD污染底质的污染释放控制效果.结果表明:碳酸钙、磷矿粉的添加可显著地提高污染底质的pH,并显著降低污染底质的氧化还原电位以及Mn、Cu、Zn离子的溶出,但浸提液EC和SO42-/却有不同程度的升高,且碳酸钙处理后浸提液EC和SO42-的增幅显著低于磷矿粉处理;磷矿粉处理对底质中As离子的溶出有明显的抑制效果,而碳酸钙处理的效果则不明显,因此磷矿粉可作为高砷煤矿地区酸性废水污染湖库底质二次污染防治的理想材料.     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.      

不同有机物料对风化煤矸石污染释放及介质养分的影响

为评价常见不同有机物料添加对风化煤矸石污染物释放及介质养分的影响,分别在风化的富硫煤矸石介质中添加质量比为1%的腐殖酸、牛粪、沼渣、剩余污泥和空白煤矸石5个处理,稳定7 d后测定煤矸石浸出液的酸度、铁、锰、硫酸根等特征污染组分及氮、磷素等介质养分指标。结果表明:风化煤矸石浸出液具有较强的酸度(p H=2.4),较高的氧化还原电位(Eh=403 m V)、电导率(EC=3 653μS/cm),并含有较高浓度的铁、锰、硫酸根(总Fe=483 mg/L,Mn=4.58 mg/L,SO42-=3 005 mg/L)及多种重金属离子(Cu=1.33 mg/L,Zn=0.75 mg/L)。少量腐殖酸的存在,在一定程度上能降低风化煤矸石浸出液的p H、明显提高盐度,但对Eh、铁、锰、硫酸根及有害金属离子含量影响不明显,同时能有效提高煤矸石介质中有效磷的含量。少量沼渣、牛粪、剩余污泥的添加都能有效提高风化煤矸石的p H,降低盐度、Eh、总铁及硫酸根含量,特别是污泥、牛粪表现出相对较好的污染控制效果;同时,沼渣、牛粪、剩余污泥的添加均显著(p0.05)改善风化煤矸石介质中全氮、全磷含量,且能够极显著(p0.01)改善介质有效氮、有效磷等矿物养分的含量,但在一定程度上能促进Mn、Cu、Pb、Zn、F-多种有害离子的溶出,剩余污泥的添加能明显增加煤矸石浸出液中Zn的溶出,在施用中应注意防范。     

铁基颗粒吸附剂固定床处理含砷地下水的中试研究

以农村地区的As污染地下水为处理对象,研发了同步去除水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的铁基颗粒吸附剂（FMGA）,设计并建立了以吸附固定床为核心单元的中试除As装置,对As污染地下水的处理效果进行研究。结果表明：在33 d的连续运行过程中,除As装置出水As浓度始终低于GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》规定限值（10μg/L）,吸附固定床首次运行的穿透时间达到786 h;使用0.2 mol/L的Na OH溶液对吸附剂进行原位再生后,吸附固定床再次运行的穿透时间仍可达到750 h,其除As性能的恢复率接近91%;除As装置的出水浊度接近于0,Fe、Mn离子浓度均低于GB 5749—2022的限值（Fe浓度为0.3mg/L,Mn浓度为0.1 mg/L）,FMGA可高效再生回用且无二次污染。吸附动力学表明,FMGA吸附As的过程符合准二级动力学模型,As通过化学吸附被去除;吸附等温线表明,FMGA对As的理论最大吸附容量为74.94 mg/g(pH为7.0)。通过表征研究可知,FMGA最大荷载为89.39 N,具有出色的机械强度。     

不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响

为评价不同氧化还原环境对煤矸石污染物质释放的影响,设置处理1(充氧饱和的曝气去离子水,Eh=229mV)、处理2(煮沸30min的去离子水,Eh=250mV)两种氧化环境及处理3(添加富含有机质的过滤养殖废水,Eh=14mV)一种还原环境的水溶液做浸提剂,对煤矸石进行0～9d的连续振荡浸提试验.结果表明:在浸提初期(0～1d内),煤矸石表面已形成的氧化产物迅速溶出,使得两种氧化环境和还原环境下的煤矸石浸出液pH都迅速降低,EC、Eh及多种溶出离子浓度迅速升高,但还原环境下煤矸石浸出液中Cu、F-浓度变化不显著,且还原环境下浸出液中其他离子虽有上升但显著低于氧化环境下.随浸提时间延长(1～9d),两种氧化环境下煤矸石浸出液pH继续降低,浸出液中Fe、Mn、Cu、Zn和SO2-4、F-多种污染物质溶出数量明显增加并呈现典型的持续氧化产酸过程;而还原环境下煤矸石浸出液的pH随时间延长降低不明显,Fe、Mn、Zn等污染物质溶出数量显著低于两种氧化环境下,Cu和SO2-4的释放也受到明显抑制.说明还原环境能有效抑制煤矸石氧化产酸及多种污染物质的溶出,且显著低于氧化环境.因此,在煤矸石堆场投加有机质形成还原(厌氧)环境可进行矸石污染的原位控制及治理.     

复合煤矸石颗粒材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性及机制

文章以煤矸石为原料,采用单因素实验并结合响应面方法,优化改性煤矸石制备条件,通过负载壳聚糖制备新型复合颗粒吸附材料。采用动力学模型、等温吸附平衡曲线和热力学模型拟合原煤矸石、改性煤矸石和复合煤矸石3种材料对Cr(Ⅵ)的吸附特性,并结合XRF、TG-DSC、XRD及SEM分析表征手段探讨了其吸附机制。结果表明,缺氧条件下,煅烧温度698℃、煅烧时间28 min、煤矸石/ZnCl2质量比为20∶13时制得的改性煤矸石对Cr(Ⅵ)的去除率最大;当壳聚糖/改性煤矸石质量比为0.09时,Cr(Ⅵ)的去除率达到97.57%。3种煤矸石材料吸附Cr(Ⅵ)均符合准二级动力学方程。复合煤矸石吸附Cr(Ⅵ)更符合Freundlich模型,吸附量随温度增加而减小,是放热反应。3种材料对Cr(Ⅵ)的最大吸附量依次为改性煤矸石(9.56 mg/g)复合煤矸石(7.38 mg/g)原煤矸石(4.88 mg/g)。复合煤矸石颗粒材料克服了原煤矸石和改性煤矸石处理废水时固液分离困难的缺点,是一种新型环保重金属离子吸附剂。     

改性生物炭修复砷镉复合污染土壤研究进展

砷镉复合污染(As/Cd污染)已成为我国主要的土壤环境问题,改性生物炭作为一种吸附固定剂在修复土壤As/Cd污染中正发挥日益重要的作用.在明确原始生物炭作为钝化剂修复As/Cd污染土壤局限性的基础上,综述了针对As/Cd污染土壤修复的生物炭改性方法研究进展,分析了相关作用机制,并对未来利用改性生物炭修复As/Cd污染土壤的前景和存在问题进行展望.结果表明,金属改性生物炭具有较好的协同修复As/Cd污染土壤的效应,从而具有良好的应用前景.通过不同改性方法制备的生物炭材料修复As/Cd污染的固定机制各异,其中,金属改性和无机非金属改性生物炭对As/Cd的固定作用主要涉及官能团配位、共沉淀和As氧化还原;微生物改性生物炭涉及沉淀作用和As氧化还原;物理和酸改性方法则局限于物理吸附和弱静电引力.针对当前研究现状,建议未来应加强生物质原料类型、热解温度、制备工艺、经济成本和土壤老化等因素对改性生物炭修复As/Cd污染土壤的影响研究,实施不同因素影响下材料对重金属固定的稳定性和长效性评估,揭示材料修复As/Cd污染土壤的关键作用机制.     

Ce改性Mn系催化剂结构及低温催化活性影响研究

采用浸渍法制备了Ce改性负载型Mn系TiO 2催化剂,考察了Ce负载量、反应温度等因素对催化剂效率以及选择性的影响,利用扫描电镜、氮气物理吸附(N 2-TPD)等表征手段分析了Ce/TiO 2催化剂催化活性影响机理。结果表明:改性催化剂在Ce/Ti摩尔比为0.08的条件下表现出最佳的脱硝效率及NO选择性;MnCe(0.08)Ti催化剂在180℃条件下的脱硝效率超过85%,而N 2 O体积分数仅为24×10-6(47.1 mg/m 3);Ce的加入优化了催化剂表面的孔隙结构,比表面积与和孔容积分别达到121.11 m 2/g、1.71 cm 3/g;MnCe(0.08)Ti催化剂在210℃通入体积分数为300×10-6(857.1 mg/m 3)的SO 2和8%的水蒸气,连续运行180 h过程中的脱硝效率均可保持在80%以上,具有良好的抗硫性和稳定性。     

合山市东矿矿区煤矸石淋滤液特征及其环境影响分析

以广西合山市东矿矿区的一座大型煤矸石堆为研究对象,通过采集煤矸石堆上的煤矸石样品进行浸溶试验,对煤矸石矿物化学成分以及煤矸石浸溶液、淋滤液中水化学成分进行了测试并对环境的影响进行了对比分析。结果表明:在煤矸石浸溶试验过程中,浸溶液水样pH值一直处于6.3~6.6之间,略显酸性,浸溶初期10h内,只有Cd、As和Pb浓度相对较高;背景样的pH值为7.89,略显碱性,其中SO2-4、Cd、Ni、Pb浓度分别为9.097 9mg/L、0.000 1mg/L、0.001 5mg/L、0.000 5mg/L,As浓度小于仪器检测限,故没有检测出来,并且背景样中的各项指标均符合《地表水质量标准》中的一类标准;而3个煤矸石淋滤液水样pH值处于5.5~6.5之间,都显酸性,并且淋滤液水样中SO2-4、Cd、Ni、Pb、As的浓度均远远超出了背景样,其中超出最多的为D-1样品中的SO2-4浓度为背景样的207倍,超出最少的为D-3样品中的Cd浓度为背景样的7倍;煤矸石淋滤液中重金属Cd、Ni、Pb、As的浓度都超过了背景样及雨水样,对环境的危害较大,若煤矸石继续堆积在矿区还将进一步危及水体、恶化水质。     

石灰和混凝沉淀相结合处理含SO42-和F-矿井水

采用石灰和混凝沉淀相结合的方法去除含SO42-和F-矿井水,并对去除机理及影响因素进行了研究。结果表明：石灰沉淀的最佳处理条件为石灰乳浓度5%,投加比20：1,沉淀平衡时间为6h;混凝沉淀的最佳条件为PAC溶液浓度25%,用量2 mL/100 mL,沉淀平衡时间为20 min,pH值6～8,温度20℃。处理后,SO42-脱除率大于91.0%,SO42-含量小于30 mg/L;F-脱除率大于78.5%,F-含量小于0.3 mg/L。     

改性膨润土对杭州西湖沉积物各形态磷的吸附性能

通过盐酸、碳酸钠、高温焙烧及复合改性等多种改性方法对膨润土进行改性,并借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及X射线衍射仪等仪器对其进行表征,探讨最佳的改性方法.结果表明,10%碳酸钠+450℃高温焙烧复合改性膨润土(Modified bentonite,MB)为最佳改性用土.对比改性前后膨润土颗粒对沉积物各形态磷吸附性能,发现MB颗粒对沉积物磷吸附性能优于膨润土原土(raw bentonite,RB)颗粒.在最佳动态吸附条件下,RB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为32.5%、25.4%、52.6%、34.6%和12.4%;MB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为35.5%、29.1%、54.5%、44.6%和10.7%.静态吸附实验结果表明:RB颗粒和MB颗粒在静态吸附时间为28 d时,对沉积物TP的吸附量分别为828.2 mg·kg~(-1)和977.2 mg·kg~(-1),相应的吸附率分别为58.2%和68.6%.MB对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步用于富营养化湖泊沉积物磷控制.