基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展

随着科技的快速发展,电子产品数量的急剧增加及其使用周期的不断缩短,全球面临着前所未有的电子废物产生浪潮。一种数量巨大的典型电子废弃物-废旧印刷线路板如何实现绿色、低能耗的处理已成为当前电子废弃物处理中关键问题之一。利用微生物湿法冶金技术将废旧印刷线路板中金属浸出,制备高纯金属,已成为21世纪电子废物处理的前沿技术,同时电子废物的微生物湿法冶金机制探讨已成为近年来的研究热点。本文重点分析微生物湿法冶金处理废旧印刷线路板浸提过程中的微生物种类、影响浸提因素、微生物的浸出机制以及今后需要继续研究的问题。     

电晕放电等离子体对头孢唑林钠的降解

为探究电晕放电等离子体对头孢唑林钠(cefazolin sodium,CFZ)的降解过程及产物,考察了不同因素对CFZ降解的影响,并结合光谱学及质谱分析推断出了CFZ降解过程中的部分中间产物及降解途径.结果表明,电晕放电等离子对CFZ有着良好的降解效能,且降解过程基本符合一级反应动力学,CFZ初始浓度、pH及载气条件均对反应存在影响.光谱学表明CFA被矿化NO_3~-、SO_4~(2-)和CO_3~(2-)等小分子无机离子.对CFZ的降解过程中降解副产物分析可知,电晕放电过程中CFZ主要有3种降解途径分别是噻二唑基团脱硫降解、头孢母核发生分子间内脂化和四氮唑开环矿化.     

嗜酸菌对废旧印刷线路板金属铜的浸出研究

选用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称T.f)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans,简称T.t)作为实验菌种研究其对线路板(Printed circuit board)粉金属铜的浸出;试验以单一菌种、混合菌种、无菌培养基及酸性蒸馏水进行浸出实验研究,通过对比不同条件下的浸出效果,得出单一氧化亚铁硫杆菌(T.f)的浸出效果最好,浸出率达到92.1%。通过对浸出过程中pH、ORP及Fe2+、Fe3+变化分析,发现Fe3+的氧化作用在铜的浸出过程中起主导作用,酸浸也有一定的贡献;对浸出后残余的PCB进行XRD及SEM观察分析发现,PCB组成成分中含有大量的酚烃、苯酚及邻、对位取代酚以及少量的长链烷烃及其脂肪烃,此类有机物在浸出过程中均与细菌或其代谢物发生了作用。     

黄水溪砷环境地球化学迁移行为及其细菌群落分析

湖南石门雄黄矿区As（砷）污染问题由来已久,黄水溪更是长期受矿区影响.为进一步指导对矿区As污染的综合治理,通过分析河流As质量浓度及其通量、沉积物ATR-FTIR（衰减全反射傅里叶红外光谱）及其溶解释放As的能力、沉积物细菌群落多样性,对黄水溪石门雄黄矿河段中As的地球化学迁移行为及其河流沉积物的生态风险进行了调查.结果表明:①石门雄黄矿区河段水系中ρ（As_T）为0.28~10.43 mg/L,并且主要以As（Ⅴ）形式存在,少量为As（Ⅲ）.②As年通量在该河段区域增加约5.71 t.③ATR-FTIR分析沉积物显示,463、875和910 cm-1处吸收带来自AsO₄3-（砷酸根）的振动,775和796 cm-1处吸收带来自AsO₃3-（亚砷酸根）的振动,表明该沉积物中存在含As矿物.④在沉积物溶解试验中同时释放As（Ⅴ）和As（Ⅲ）,振荡6 h后ρ[As（Ⅴ）]和ρ[As（Ⅲ）]分别达0.014~0.550和0.002~0.291 mg/L.⑤沉积物的细菌群落多样性分析显示,黄水溪As污染已对水生生态系统造成了一定的影响,表现为ρ（As_T）较高水环境影响下,沉积物细菌群落丰富度和多样性减少,同时出现未鉴别属;变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）是黄水溪沉积物中的优势菌群.研究显示,黄水溪中As主要迁移途径可能为,在废弃选矿区域段含As尾矿颗粒进入河道,之后溶解进入水环境,在下游河段又再次被吸附/沉淀,并且吸附的As并不稳定,易再次释放.      

不同源胡敏酸的表征及其对磺胺嘧啶光降解的影响

以国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法为基础,对四川省绵阳市青义镇泥炭地、水稻田及凋落物覆盖土层中的胡敏酸(HA)进行提取纯化.通过元素组成、紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对各HA样品的结构特性进行对比分析,并探讨各HA对磺胺嘧啶光降解行为的影响.结果表明:泥炭地HA(NTHA)、水稻田HA(SDHA)、凋落物覆盖土HA(LYHA)及市售商品HA(SPHA)均主要由C、H、O、N 4种元素构成,芳香性大小为SPHANTHALYHASDHA;与提取的HA相比,SPHA含有更多的含氮类、芳香类、脂类化合物及含氧官能团,腐殖化程度高,可能含有较多的光活性基团;磺胺嘧啶(SDZ)在黑暗条件下表现出良好的稳定性,而紫外光照条件下发生了缓慢降解,光降解过程符合一级反应动力学;添加不同来源HA后,各体系SDZ的光降解速率均大于纯水溶液,且HA表现出的促进作用大小为SPHASDHANTHALYHA,这可能与各HA的腐殖化程度相关.     

湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除及迁移行为对比

锰氧化物对砷的去除有着环境和地球化学现实意义,本文通过批实验和柱实验研究湖南桃江锰矿对溶液中As(Ⅴ/Ⅲ)的去除行为差异和迁移行为.Langmuir吸附等温线结果表明,锰矿对As(V)和As(Ⅲ)的理论最大吸附量分别为1.32 mg·g~(-1)和0.30 mg·g~(-1).As(Ⅴ/Ⅲ)在锰矿表面的动力学符合拟二阶动力学模型,表明锰矿吸附As(Ⅴ/Ⅲ)均属于化学吸附,受化学反应速率控制;反应吸附速率常数K_(2[As(Ⅴ)])K_(2[As(Ⅲ)]),表明锰矿对As(Ⅴ)的吸附速率更快.锰矿在氧化As(Ⅲ)时,溶液中As(Ⅲ)减少速率与溶液中Mn浓度变化非常一致,表明砷的氧化行为与锰矿相关.CDE和Thomas吸附模型拟合As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的迁移行为表明,Mn~(2+)、Al~(3+)、PO■和SiO■均会降低锰矿的最大吸附量和滞留因子,其中Al~(3+)对As(Ⅲ)的吸附具有较强的拮抗作用,最大吸附量下降至0.002 mg·g~(-1),对As(Ⅴ)的拮抗作用相对较弱,而PO■和SiO■对As(Ⅴ/Ⅲ)在柱实验中的拮抗作用相近.研究为就地处理湖南地表和地下水砷污染提供了新的处理矿物.     

四川某铜矿选冶渣综合理化特性及环境污染特性评价

针对铜矿选冶渣组成复杂、环境特性不清和治理修复难度大等问题,采用矿物解离分析仪（MLA）、X射线光电子能谱仪（XPS）和同步热分析仪-傅里叶变换红外气相色谱质谱联用仪（STA-FTIR-GCMS）等分析测试仪器研究铜矿选冶渣的综合理化特性;运用毒性浸出程序（TCLP）、改进的三步提取（BCR）、风险评估编码（RAC）和次生相与原生相比值（RSP）等方法研究铜矿选冶渣的环境污染特性.结果表明,铜矿选冶渣多呈团聚状,体积平均粒径为54.18μm,主要含铁橄榄石（75.33%）、磁铁矿（12.15%）、黑云母等物相.硫酸硝酸法测得的铜矿选冶渣Cr、Cu、Zn和Pb浓度未超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的危废限值,该铜矿选冶渣为一类一般工业固体废物.RAC法和RSP法评价结果表明,Cu是铜矿选冶渣的主要防治对象,Fe、Zn、Pb是铜矿选冶渣的次要防治对象.研究结果为铜矿选冶渣的安全处理和处置提供了基础数据.     

川西平原还田秸秆DOM对矿物细颗粒吸附SMX的影响

为探明还田秸秆溶解性有机质（DOM）对矿物细颗粒吸附磺胺甲恶唑（SMX）的影响机理,研究了矿物细颗粒吸附SMX的动力学过程以及DOM对此过程的影响,比较分析了矿物颗粒吸附前后的傅里叶变换红外光谱（FI-IR）特征.结果表明,SMX在矿物表面的吸附动力学过程符合双室一级动力学模型,表明其吸附过程存在多域吸附或多点位吸附;DOM作用下蒙脱石、钠长石和方解石的吸附量不同程度得到提升,其增量分别为28.94,28.34,2.40μg/g,而3种矿物的模型拟合度均有所降低.通过红外光谱分析,吸附后的蒙脱石较吸附前在波数3700、1600与1000cm^-1附近的尖锐吸收峰和在波数3600~3000cm^-1的宽吸收带明显减弱,而与DOM作用下波谱基本一致,DOM作用下吸附量的提升与蒙脱石溶出Al³⁺与DOM结合使得吸附位点增加有关;钠长石在吸附前后红外光谱一致,而DOM作用下在波数1013、781和460cm^-1处的吸收峰明显减弱,表明DOM被吸附于钠长石表面,通过共吸附或累积方式增加了吸附量;方解石在吸附前后以及DOM作用下红外光谱基本一致,说明DOM对方解石无影响,吸附的增量则源于DOM对SMX的结合.     

微生物浸出低品位氧化物型镍钴矿研究新进展

微生物浸出技术是处理低品位矿石的有效措施。但目前我国主要针对硫化矿的自养微生物浸出进行研发,而对异养微生物浸出氧化型矿石研究很少。异养微生物可通过其产生的代谢产物的酸解、还原、碱解及络合作用来提取或者溶解低品位氧化物型镍钴矿中的镍、钴金属,有助于解决目前我国镍钴资源短缺及为重金属污染治理提供技术方法。本文针对低品位氧化型镍钴矿、风化壳、以及冶金渣、废电池、废催化剂等二次资源,介绍了世界镍钴资源的现状和低品位氧化物型镍钴矿的资源类型,对异养微生物浸出低品位氧化物型镍钴矿研究现状进行了剖析,指出了异养微生物冶金的主要浸矿条件和存在难题,提出了氧化物型镍钴矿微生物浸取的研究方向。     

人工湿地植物炭基材料特性及铁碳微电解填料制备

以人工湿地中典型植物为原料制备了不同条件下的炭基材料,并对其产率和结构特性进行了分析;同时考察了铁碳质量比、膨润土配比和焙烧温度对铁碳微电解填料除磷和化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)性能的影响,优化了植物基铁碳微电解填料的最佳配比和制备条件。结果表明:炭基材料主要由C、H、O和N四种元素构成,其芳香度和晶体化程度随着热解温度的升高而显著增加,同时孔隙结构进一步发育,而产率、亲水性和极性明显降低。通过单因素实验,确定了植物基铁碳微电解填料的最佳质量配比为112∶24∶40.8∶8.84,最佳焙烧温度为700℃,且焙烧过程中对Fe~0的保护效果较好,保证了足够的微电池数量,但也有部分Fe~(2+)和Fe~(3+)的形成。