电解锰阳极泥的热处理及其铅离子的浸出

以电解锰阳极泥为研究对象,将经过预处理的电解锰阳极泥经高温焙烧处理,然后采用醋酸铵溶液进行浸取试验,对焙烧处理前后和浸取后样品进行扫描电镜(SEM)表征分析,研究了焙烧后的电解锰阳极泥中的铅离子的浸出行为,并通过单因素分析初步探讨了焙烧温度、醋酸铵浓度、液固比、浸取时间对阳极泥中铅离子浸出迁移的影响。试验结果表明:未经焙烧处理的电解锰阳极泥颗粒的微观结构是致密性晶体,而经高温焙烧处理的电解锰阳极泥颗粒则均形成网状结构,且经750℃焙烧的电解锰阳极泥颗粒网状空隙尺寸较650℃焙烧的稍大;浸取处理后的焙烧阳极泥微观结构变化不明显;未经焙烧处理的阳极泥中铅的浸出率低于9%,而经650℃和750℃焙烧的阳极泥的铅浸出率均可达到90%左右。     

稳定剂对电解锰废渣中高浓度可溶性锰稳定效果的影响

为满足大宗废渣经济性处理的需要,从碱性物质、磷酸盐、碳酸盐类药剂筛选出“物美价廉”稳定剂,考察了CaO、MgO和Ca10(PO4)6(OH)2及其与NaHCO3和Na3PO4的组合对电解锰废渣中的可溶性锰的稳定化效果,并采用矿物组成分析、锰价态分析和形态变化探讨可溶性锰固定机理.结果表明:投加10%MgO锰渣中可溶性锰固定率达到100%,9%CaO+5%NaHCO3和9%CaO+5%Na3PO4的组合实现可溶性锰固定率95%以上.上述3组稳定剂将可溶性Mn2+先转变为沉淀态锰进一步转变为高价态含锰物相.后两组中NaHCO3或Na3PO4的加入促进了Mn2+向Mn3+、Mn4+的转化.     

赤泥对电解锰渣中可溶性锰离子固化效果研究

为了探讨赤泥固化电解锰渣中可溶性锰离子的固化效果和可行性,本文采用X射线衍射（XRD）、电子扫描显微镜（SEM）和X射线荧光光谱（XRF）等分析手段,对比评估了新鲜赤泥、陈旧赤泥（堆放1年以上）、生石灰以及陈旧赤泥复合生石灰等固化剂在不同添加剂量下对电解锰渣中可溶性锰离子的固化效果,并初步阐释了赤泥固化电解锰渣中可溶性锰离子的作用机理。结果表明,新鲜赤泥的固化效果优于陈旧赤泥,但差于生石灰;当添加量为30%时,新鲜赤泥对可溶性锰离子的固化率为93.7%,而陈旧赤泥仅为58.6%。这种差异主要是由于陈旧赤泥在堆存过程中部分碱性物质流失所致。另外,30%陈旧赤泥复合5%生石灰时,固化率可达99.8%,与10%生石灰固化效果相近,表明利用赤泥取代部分生石灰同样可以取得较好的固化效果,并且降低了固化成本。总之,赤泥具有作为电解锰渣固化剂的潜力,但考虑到电解锰渣和赤泥还存在其它的危害物质,因此大规模利用时还需要综合评估其使用过程中是否会引起次生风险。     

区域环境综合整治“锰三角”模式的启示

"锰三角"是指湘黔渝三省市交界的湖南省湘西土家族苗族自治州花垣县、贵州省铜仁地区松桃苗族自治县和重庆市秀山土家族苗族自治县.这一地区锰资源丰富,电解锰企业集中,是我国最大、最密集的电解锰生产基地.     

我国典型电解锰企业锰渣环境管理对策分析

为掌握我国典型电解锰企业锰渣产生情况、理化性质以及环境管理现状,选择数家典型电解锰企业开展环境管理情况调研,并对锰渣的理化性质进行测试分析。结合我国国情,提出我国典型电解锰企业锰渣环境管理对策建议。     

微生物种间相互作用产生锰氧化的普适性及其潜在应用

锰氧化微生物的催化作用能将二价锰的氧化速率提高几个数量级,影响自然界锰元素的价态变化和归趋.以往研究大都关注锰氧化单一菌株,而笔者前期研究揭示了两株细菌(Sphingopyxis sp. QXT-31和Arthrobacter sp. QXT-31)的种间相互作用能够触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.为了进一步揭示其发生的普适性、机制及潜在工程应用,以另外3种Sphingopyxis菌株为研究对象,采用纯培养、比较基因组学和转录组分析等研究手段,发现其中1株菌也能触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性,表明微生物种间相互作用触发锰氧化具有一定的广泛性.进一步筛选了可能参与菌株相互作用的基因,发现Sphingopyxis的抗生素合成基因转录水平普遍上升,表明其可能参与了触发Arthrobacter sp. QXT-31产生锰氧化活性.基于以上发现,最终在反应器中验证了利用微生物种间相互作用强化二价锰氧化去除的可行性.     

电解锰废渣的浸出毒性及生石灰固化技术

我国电解锰废渣产量大,污染物的浸出毒性较强。锰渣堆放方式粗放,渣库管理落后,且长期暴露在自然环境中,导致大量污染物迁移到周边的土壤及水体中。为了解决锰渣的无害化处理问题,在分析其浸出毒性的基础上,研究了生石灰固化技术对锰渣的浸出毒性的影响。结果表明:锰渣中的主要污染物为可溶性Mn~(2+)和NH_4~+-N,含量极高,严重超标;利用生石灰的吸附、包裹及化学反应作用,能有效将可溶性Mn~(2+)固化为难溶Mn O_2,同时将NH_4~+-N转化为气态NH_3,浸出液中污染物浓度均符合相关标准要求;当生石灰添加量为10%,锰渣含水率为27%,预搅拌时间40 min,预静置时间3 d,锰渣浸出液中可溶性Mn~(2+)浓度降为2.60 mg/L,固化率达99.8%,低于5.0 mg/L的标准限值;NH_4~+-N浓度降为21.23 mg/L,脱除率为96.73%,低于25 mg/L的标准限值。     

废干电池浸出的试验研究

以锌碳电池和碱性锌锰电池为实验对象，通过固体废物浸出毒性试验，探讨废电池在不同破坏程度、不同pH值和不同浸取级数条件下的浸出规律。试验发现，锌碳电池中Pb、Cd、zn、Mn浸出浓度相对较高，碱性锌锰电池中Cu、As、Hg浸出浓度较高。对于锌碳电池，中性浸取剂和酸性浸聚剂影响不大，而对于碱性锌锰电池，酸性浸取剂条件下浸浓度反而较低。锌碳电池和碱性锌锰电池都是在完全破坏条件下浸出浓度高。在实际中，电池外壳腐蚀是一个缓慢的过程。     

电解锰废渣综合利用研究进展

电解锰废渣是电解金属锰生产过程中产生的过滤酸渣,其中含有大量有害物质.随着电解锰行业的快速发展,产生的大量电解锰废渣引发了严重的环境问题,对其的处理处置已成为电解锰行业和环保领域的研究热点. 在对电解锰废渣特性整理和分析的基础上,对国内外处理方法和资源化综合利用(如有价金属回收、制造建材制品、农业混配肥及铺路材料等)的现状进行了总结和回顾,分析了各种资源化方法的优缺点、应用前提和研究进展.针对资源化利用的现实问题,提出了电解锰废渣资源化利用必须遵循的原则:利用成本低、市场需求大或者产品附加值高等.最后指出用电解锰废渣作筑路材料或建材原料的研究方向.      

电解锰阳极泥特性及除铅初步研究

以电解锰阳极泥作为研究对象,采用X射线能谱法和微波消解——火焰原子吸收法分别测定电解锰阳极泥主要含有Mn、Pb、Fe、Ca、Cr、K、Se等金属元素及其含量,并且按水平振荡法、硫酸硝酸法和醋酸缓冲溶液法三种方法对电解锰阳极泥进行浸出毒性实验,结果显示,浸取液中Se和Pb含量均超过浸出毒性标准限值。此外,对经水洗、湿磨和烘干后的电解锰阳极泥样品进行了热重分析。结果表明:在550℃以后发生的分解反应,同时其晶型结构也发生了改变;650℃之后,热重曲线趋于平缓,晶体结构比较稳定。最后,探索了电解锰阳极泥除铅的工艺路线,通过正交实验确定了最优除铅条件,最优条件下所制备样品结晶度高,且Mn2O3含量为96.7%以上。     

Sulfobacillus benefaciens强化中度嗜热菌群浸出铅锌硫化矿尾矿过程机制

针对铅锌硫化矿尾矿生物浸出周期长和效率低的问题,本研究采用Leptospirillum ferriphilum（L. ferriphilum）和Acidithiobacillus caldus（A. caldus）等比例混合构建了中度嗜热菌群,浸出铅锌硫化矿尾矿.引入一株兼性自养铁/硫氧化微生物Sulfobacillus benefaciens（S. benefaciens）,考察其对中度嗜热菌群浸出尾矿过程的影响.结果表明,中度嗜热菌群（L. ferriphilum+A. caldus）8 d Zn浸出率达到93.94%.随着S. benefaciens引入,浸出环境保持更高的氧化还原电位和微生物活性,浸出过程中Fe³⁺浓度以及总铁浓度增加,4 d内Zn浸出速率提升了13.63%,8 d内Zn浸出率达到96.08%,S. benefaciens的加入强化了中等嗜热菌群的浸出效率.相关性分析表明多糖、蛋白质以及溶解性有机碳（DOC）与浸出过程中的溶液介质参数变化具有统计学意义上显著性和强相关性.表面官能团以及胞外聚合物（EPS）结果证实,引入S. benefaciens在浸出过程中促进菌群产生更多的蛋白质和碳水化合物,有助于提高中度嗜热菌群的浸出效率,加快浸出铅锌硫化矿尾矿中有价金属,降低其环境毒性.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出铅锌硫化矿尾矿及浸出过程中重金属形态分析研究

研究嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对铅锌硫化矿尾矿重金属离子的生物浸出和重金属形态变化有助于了解生物浸出作用的过程变化.通过考察生物浸出体系中不同的矿浆浓度对pH值和浸出尾矿重金属的影响,探究生物浸出过程的重金属形态变化情况.结果表明,生物浸出作用对pH值和尾矿重金属的浸出影响巨大,随着矿浆浓度的增加,pH值下降速率呈现先升高后降低、重金属浸出率也呈现先增加后降低的趋势,最佳的生物浸出矿浆浓度为50 g·L~(-1),Fe和Zn的最佳浸出率分别为85.45%和97.85%.重金属形态分析表明,生物浸出作用对尾矿重金属形态变化产生巨大的影响,随着浸出时间的延长,重金属形态逐渐改变,首先易迁移的重金属被生物浸出,然后稳定的重金属也逐渐被生物浸出.     

垃圾焚烧飞灰浓度对黑曲霉生长及重金属生物淋滤效果的影响

采用黑曲霉生物淋滤飞灰中的重金属,探讨了不同飞灰浓度对菌体生长、pH值、产生的有机酸种类及金属溶出效果的影响,并比较了生物淋滤处理前后飞灰的浸出毒性.结果表明,黑曲霉在代谢生长过程中产出的有机酸使pH值下降,将重金属从固相的飞灰中溶出.呈碱性并含有毒重金属的飞灰使黑曲霉的生长出现了延迟期.当飞灰质量浓度为20 g/L时,菌体生长量在192 h达到最大值(28.61 g/L),淋滤结束后的最低pH值为3.85,重金属溶出效果最佳.其中,Cd的溶出率达93.06%,Mn、Pb和Zn的溶出率均在70%左右,Fe、Cr和Cu的溶出率分别为22%、33%和47%.经生物淋滤后的飞灰中7种重金属浸出浓度远低于国家控制标准.     

Cd2+共存时镰刀菌(Fusarium sp.HJ01)降解对氯苯酚的特性与机制

为了解Cd2+对镰刀菌(Fusarium sp.HJ01)降解对氯苯酚(4-CP)的影响,研究了Cd2共存时,浓度、pH、碳源与氮源对镰刀菌降解4-CP特性的影响,并分析了其降解动力学与机理.结果表明,在降解温度、4-CP浓度等相同时,Cd2+共存对镰刀菌降解4-CP有一定的抑制作用.Cd2浓度小于3.O mg·L-1时,随着4-CP浓度的增大,镰刀菌对4-CP的降解速率变慢.镰刀菌降解4-CP的适宜pH为4.外加碳源蔗糖(3.Og·L-1)与外加NH4Cl(3.0 g·L-1)均使镰刀菌降解4-CP速度有所减缓.在Cd2+浓度0.1 ～3.0 mg·L-1时,镰刀菌降解4-CP符合零级动力学方程.Cd2+共存时只对4-CP的降解速率产生一定的抑制作用,而对其降解途径可能无显著影响.     

生物沥浸的酸化效应对城市污泥脱水性能的影响

采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5对供试污泥进行生物沥浸处理,并通过与化学酸化试验对比,从Zeta电位、溶胞作用及污泥絮体的形态结构等方面研究了污泥生物沥浸的酸化效应对其脱水性能的影响.结果表明,生物酸化过程中,随着pH的下降,污泥比阻由1.81×1012m.kg-1降到0.59×1012m.kg-1,污泥沉降率不断提高,在pH 2.90时达到48%,污泥Zeta电位逐渐升高,从-25.2 mV升至9.6 mV.化学酸化试验中,随着pH的下降,污泥比阻先降低再升高,并在pH 3.35时取得最小值2.6×1012m.kg-1,Zeta电位逐渐上升,于pH 2.90时趋于0.污泥中可溶性磷浓度随着pH下降不断升高,pH调至1.86时,污泥液相中总磷(TP)浓度超过600 mg.L-1,进一步通过显微镜对污泥絮体的观察发现,强酸会导致污泥中微生物细胞分解.在pH 3.35左右,化学酸化污泥和生物酸化污泥的颗粒结构都没有发生明显变化,但生物酸化污泥中存在一些可能是次生矿物的晶体.污泥Zeta电位趋近于0、次生矿物的形成是生物沥浸的酸化效应使城市污泥脱水性能提高的内因.     

外源有机酸添加对风化煤矸石污染释放及重金属有效性的影响

为评价不同类型有机酸对风化煤矸石污染释放的影响,通过在风化煤矸石中添加不同种类的外源有机酸(腐殖酸、柠檬酸、草酸、水杨酸)进行处理,分析稳定7d后煤矸石浸出液的特征污染组分及TCLP提取态重金属含量。结果表明:对照处理组的风化煤矸石浸出液具有典型的酸性矿山废水特征。添加少量柠檬酸、草酸和水杨酸能显著(p0.05)降低风化煤矸石浸出液的pH和Eh值、明显增加浸出液的盐度、亚铁、总铁和硫酸盐含量,然而腐殖酸处理对浸出液pH、EC、Eh无明显影响,且可降低浸出液硫酸盐含量。少量外源有机酸添加均能不同程度促进风化煤矸石中Fe、Mn、Cu、Zn元素溶出,其中水杨酸处理对4种金属元素的溶出量较大。然而4种外源有机酸处理则能有效抑制Pb溶出,其中柠檬酸、水杨酸处理抑制效果最明显。有机酸添加对风化煤矸石的重金属有效性影响表现为4种外源有机酸处理均能明显增加风化煤矸石中Mn元素的有效性,降低Zn元素的有效性,但对Fe元素的有效性影响不明显。4种外源有机酸添加对煤矸石中Cu元素有效性具有不同程度的影响,其中腐殖酸、草酸处理能明显降低Cu元素有效性,而柠檬酸和水杨酸处理则明显增加Cu的有效性。     

低分子有机酸浸提制革污泥中的铬及其赋存形态分析

以制革污泥为对象,一元、二元、三元低分子有机酸(乙酸、丙酸、丁酸、草酸、柠檬酸)作为提取剂浸提制革污泥中的铬,通过考查有机酸种类、浓度、浸提时间和液固比对污泥中铬浸提率的影响,得出低分子有机酸浸提铬的最优条件,并对浸提前后制革污泥中铬的形态变化进行分析。研究结果表明:当草酸的浓度为0.5 mol/L,液固比为30 mL/g,浸提时间为24 h时,铬的浸提效率可达82.21%;当柠檬酸的浓度为0.5 mol/L,液固比为10 mL/g,浸提时间为24 h时,浸提效率可达58.67%;而在最优化条件下,脂肪酸性有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)对制革污泥中铬的浸提效率均低于20%。经不同有机酸浸提前后铬的形态分布发生了明显变化,说明有机酸可以改变Cr在污泥中的存在形态,这为污泥自身产酸用于厌氧生物淋滤技术处理含铬制革污泥提供了一条有效途径。     

异养硝化细菌Bacillus sp. LY脱氮性能研究

研究了异养硝化细菌Bacillus sp. LY的脱氮性能.结果表明,Bacillus sp. LY是1株具有脱氮能力的异养硝化细菌.在NH⁺₄-N浓度分别为40、80和120 mg/L 3种情况下,120 h反应后,氨氮的去除率分别是100%、85.7%、73.7%,总氮的去除率分别是76.6%、53.4%、64.8%,在菌液初始浓度相同的情况下,随着NH⁺₄-N浓度的增加,细菌的硝化速率以及脱氮速率呈现下降的趋势.有机物浓度是影响Bacillus sp. LY脱氮性能的重要因素,低的有机物浓度会阻碍细菌脱氮性能的发挥,中的有机物浓度会促进细菌脱氮性能的发挥,使体系的脱氮效果达到最佳,高的有机物浓度并不能再次提升细菌的脱氮性能.在Bacillus sp. LY作用下,有机氮经过氨化作用生成氨氮,通过2条可能的途径转化为氮气.1条途径是氨氮先硝化生成亚硝酸盐与硝酸盐,然后反硝化生成氮气.另1条途径是氨氮被氧化生成羟胺,然后脱氢生成氧化亚氮并进一步转化为氮气.这些研究可为开发新型高效生物脱氮工艺提供参考.     

超声辅助生物淋滤废旧Zn-C电池锌锰溶出的研究

以氧化硫硫杆菌(A.thiooxidans)为淋滤菌株对废旧Zn-C电池电极材料中的Zn、Mn进行了生物浸提,比较研究了化学浸提、生物淋滤和不同超声辅助方法生物淋滤体系下的Zn、Mn的溶出效率及溶出动力学.结果表明:不同超声辅助方法中,超声+生物淋滤体系Zn、Mn溶出最优,Zn、Mn的最大溶出率分别为94.2%和65.5%,并提高了溶释速率.此外,对于Mn的溶出,化学淋滤体系符合边界层扩散控制模型,生物淋滤和超声+生物淋滤体系符合收缩核Stoke's regime模型,而Zn的溶出均符合化学反应控制模型.     

复合硫杆菌生物淋滤对Mn去除的研究

通过利用复合硫杆菌(氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌)在不同接种量(5%,10%,20%)对市政污泥进行生物淋滤实验,探讨了淋滤过程中pH和氧化还原电位(ORP)、Mn的淋滤效果及淋滤过程中其形态的变化。结果表明:该方法能有效淋出污泥中的Mn,生物淋滤12d后,10%接种量反应器Mn的淋出率达到100%;Mn的淋出率受pH和ORP的双重影响,与pH和ORP的关系为:淋出率等于2.439-0.452pH-0.002ORP;各形态中Mn的可交换态和残渣态变化幅度大,从形态变化上表明该淋滤反应对Mn具有有效的淋出;Mn各形态的淋滤能力是:碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>残渣态>有机物结合态。