聚磺钻屑资源化处理技术研究与应用

通过室内实验研究和现场实施应用,研究气田深井聚磺钻屑的资源化利用。聚磺钻屑无害化处理后制成的铺路基土、免烧砖经检测,浸出液的COD、石油类、色度等指标均达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准要求;免烧条石达到了GB/T 8239—2014《普通混凝土小型砌块》要求,28d后抗压强度≥10MPa;该工艺有利于钻井废弃物的减量化、资源化、无害化利用的循环经济模式,可以降低石油天然气勘探开发过程中钻井废弃物的环保风险。     

二乙烯三胺改性聚多巴胺包覆硅胶吸附日落黄

采用二乙烯三胺(DETA)改性聚多巴胺(PDA)包覆硅胶(SG)得到吸附剂SG@DETA/PDA。通过FTIR、SEM和氮气吸附-脱附等技术对SG@DETA/PDA进行了形貌和结构表征,并考察了其对阴离子染料日落黄的吸附性能。表征结果显示,SG@DETA/PDA表面有PDA微球团聚形成的较为致密的包覆层,其比表面积和孔体积均比吸附剂SG@PDA有小幅提高。实验结果表明:SG@DETA/PDA吸附日落黄的最佳工艺条件为溶液p H 2.0、吸附时间2.0 h、初始染料质量浓度150 mg/L,在上述最佳工艺条件及298 K温度条件下SG@DETA/PDA对日落黄的吸附容量为175.56 mg/g。SG@DETA/PDA吸附日落黄的过程可以分别用准二级动力学方程和Langmuir等温吸附方程很好地拟合,该吸附过程主要是通过静电作用的单分子层吸附,是一个吸热自发的熵增过程。     

多氯联苯Aroclor系列的弗罗里硅土小柱淋洗条件

使用商品化弗罗里硅土小柱对废水中的Aroclor进行净化。比较了不同极性洗脱溶剂和洗脱体积下弗罗里硅土小柱的净化效果。采用1 g/6 mL的弗罗里硅土小柱净化时，洗脱液体积大于8.0 mL，洗脱完全，未有目标物质被检出。淋洗溶剂的极性改变，对初始洗脱体积（0~3.0 mL）的洗脱效率会产生一定影响。随着极性的增加，目标物的回收率随之增加，但是共流出的干扰物也随之增加。     

基于聚类与统计分级的河北省气象灾害综合区划研究

传统的气象灾害区划方法过于依赖专家经验。因此，该文探索基于聚类与统计分级方法，由计算机独立完成区划的技术。以河北省暴雨洪涝、冰雹、大风等9种气象灾害为例，通过K均值聚类的方法实现了全自动的区域划分，将河北省气象灾害综合区划分为6个区，并对比了不同单灾种危险性分级对最终区划的影响，基于分位数法得到的区划方案最优，其各个区域的分布与历史灾情分布较为一致。     

新型硅镁胶(MgO·2SiO_2)对模拟放射性废水中Co~(2+)的吸附性能

以泡花碱和氯化镁为原料合成出了一种新型硅镁胶(MgO·2SiO2)吸附材料,用傅里叶红外光谱仪对其进行了表征,并对模拟放射性废水中的Co2+进行吸附实验。结果表明,控制合成pH在10.50~11.00,可以得到目标硅镁胶(MgO·2SiO2),在460 cm-1处出现了较强的吸收峰,这是由Mg—O伸缩振动和Si—Mg—O弯曲振动引起。在500℃焙烧4h后,可以得到吸附性能良好的硅镁胶,随着溶液pH的升高,去除率增大,在pH为4~8时达到最大。25℃时,最大吸附量可达135.5 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附方程和准二级动力学方程。重复使用4次,对Co2+的吸附量仍然达到130 mg/g,说明硅镁胶是一种可重复利用的吸附剂。     

MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能简

以微硅粉为硅源，CTAB和PEG-6000为模板剂，合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N₂吸附-脱附曲线、FTIR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌，并且以该样品为吸附剂，对含Cu²⁺的溶液进行了静态吸附实验。结果表明，以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41，其比表面积为869.5 m²/g，孔容为0.97 cm³/g，平均孔径为3.3 nm；溶液pH为5~6时，MCM-41对Cu²⁺的去除效果最好；MCM-41对Cu²⁺的最大吸附吸附容量36.3 mg/g；MCM-41对Cu²⁺的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明，该过程符合准二级动力学模型。     

改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明:硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10~(-9) m·s~(-1);CaCO_3提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后NH_4~+扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

MFC-电催化膜反应器中PPy-PVDF/碳纤维膜的污水处理性能

为解决膜分离技术在水处理中存在膜污染和高能耗的问题,通过电氧化聚合法将聚吡咯(polypyrrole,PPy)沉积在PVDF/碳纤维膜上,制备高活性的PPy-PVDF/碳纤维膜;研究不同沉积时间对电催化膜催化活性的影响及微电场环境对PPy-PVDF/碳纤维膜污染的影响;并构建MFC-电催化膜反应器,测试反应器在处理污水时的产能效果。结果表明,恒电位(0.8 V)聚合10 min时,PPy10-PVDF/碳纤维膜的催化活性最高,PPy的最佳沉积密度为0.75 mg·cm-2。抗污染通量测试结果表明,在0.4 V·cm-1的微电场下,PPy10-PVDF/碳纤维膜的稳定通量(317 L·(m~2·h)~(-1))比无电场时(212 L·(m~2·h)~(-1))提高了约49.5%,说明MFC-电催化膜反应器中的微电场可以有效减缓膜污染。在MFC-电催化膜处理污水的过程中,反应器对COD去除率高达96%以上;反应器产能最大功率密度为166 mW·m-3,与空白PVDF/碳纤维膜(产能密度为99 mW·m-3)相比提高了约67%。PPy10-PVDF/碳纤维膜在MFC-电催化膜反应器表现出较高的污染物去除率、能源回收效率及对膜污染的有效控制。     

页岩气开发对生态环境影响评价模型

针对页岩气特殊的开发方式及环评难度比常规气大的特点,运用"压力-状态-响应"框架模型,建立了页岩气开发对生态环境影响的评价指标体系。引入曲线投影的方式,并将投影寻踪方法和动态聚类方法相结合,提出了曲线投影寻踪动态聚类的定量评价方法;基于样本各指标的曲线投影和动态聚类方法寻找最佳投影方向,并建立相应的生态环境影响评价优化模型。结合全局最优经验指导和信息素交流,采用改进的蚁群算法对优化模型进行求解。该算法维持蚁群的多样性,且收敛性较好,同时也避免出现局部最优。对四川省威远页岩气区块进行了实例分析,结果表明:2010年、2011年和2014年的环评属于差类(4级),2012年和2013年的环评属于中类(3级),其中植被覆盖率、空气质量优良率、地表水质达标率、废水排放量、公众对环境的满意度、二氧化硫排放量和废水排放量达标率等指标对生态环境评价的影响较大。在页岩气开发初期,由于开发技术落后,再加上环保投资不高,环保意识不强,造成生态环境问题较为严重。随着学习借鉴美国的经验,及页岩气的开发技术进一步提高,加上国家对生态环境保护的重视,威远页岩气区块生态环境恶化得到有效的遏制。但开发时间越长,开采难度越大,将会产生更多更大的生态环境问题。分析结果与威远页岩气开发区域的实际情况相符,为页岩气气田生态环境影响评价奠定了科学基础。投影寻踪动态聚类方法具有无需设定参数、操作简单、客观等优点,是页岩气开发对生态环境影响评价的一种新方法。     

盐度对模拟餐厨垃圾发酵液产聚羟基脂肪酸酯工艺的影响

利用餐厨垃圾发酵液生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)可以在废物处理的同时实现有价资源回收。为探究发酵液中盐分对产PHA菌群富集过程的影响,以模拟餐厨垃圾发酵液为底物,研究了盐度存在下污泥理化性质、富集过程主要指标及菌群PHA合成能力等变化。结果表明,未经盐度富集的菌群易受到盐度抑制,在15 g·L~(-1)的盐度条件下,污泥PHA最大合成量可降至39.9%。富集过程中盐度的增加有利于污泥沉降性的提升,低盐度(5 g·L~(-1))下菌群分泌胞外聚合物量最多,达49.8 mg·g~(-1)(以VSS计),对菌群保护能力最强。不同盐度条件下的富集系统皆能保持较好的生态选择压力,但盐度对微生物生长的抑制随着浓度的增大而增强。经过盐度存在下长期富集后的污泥,在高盐度(10、15 g·L~(-1))底物条件下,仍能获得较高的PHA最大合成能力,但其较低的生长活性不利于最终PHA产量的提升,短期富集下,高盐度会抑制PHA的合成;而低盐度(5 g·L~(-1))有助于提高PHA合成能力,最高达50.5%。