以废纸为原料制备煤尘抑制剂的合成及应用

采用碱化、醚化法制备了以废纸为原料的煤尘抑制剂,借助FTIR、SEM、TG-DTA及XRF等手段对合成物进行了表征,并将其用于抑制煤尘进行性能测试。结果表明,羧甲基纤维素的取代度为0.69;选用羧甲基纤维素含量为0.5g/mL的煤尘抑制剂进行应用实验,效果最佳。9 h内,喷洒含有羧甲基纤维素的煤尘抑制剂的煤样表面已经结壳,抗七级风,抑尘率在130 h都可保持在99%以上。在较高温燃烧条件下,煤尘抑制剂以H2O和CO2的形式失去,不会产生有害物质。     

基于表面活性剂的施工扬尘抑尘剂及其性能

针对建筑施工扬尘控制的需求,研究了适用于建筑施工扬尘的抑尘剂配方。该抑尘剂是由吸湿剂、凝并剂和表面活性剂组成的。采用含湿量、筛上和筛下土壤尘质量之比、渗透性作为指标,确定了组分及其浓度范围,通过正交实验筛选出最优抑尘剂配方,并对其抑尘性能进行了研究。结果表明,抑尘剂的最优组成为25%的氯化钙、0.25%的聚丙烯酰胺和0.05%的椰油酰胺丙基甜菜碱。在吸湿放湿性实验中,喷洒过该抑尘剂溶液的土壤尘样品的10 d后含湿量大于9%;在抗风蚀性实验中,喷洒过抑尘剂溶液的土壤尘样品的损失率为0。     

基于脲酶诱导碳酸钙沉淀的新型扬尘抑制剂

为研制出一种持续时间长、减少二次扬尘、耐高温、绿色环保的扬尘抑制剂,利用脲酶诱导碳酸钙沉淀的方法,确定了脲酶抑尘剂的最佳成分配比为脲酶30 g·L~(-1)、尿素0.8 mol·L~(-1)、氯化钙0.8 mol·L~(-1)、高分子吸水树脂1 g·L~(-1)。此外还选取了纯水、氯化钙和高分子吸水树脂这3种抑尘剂与脲酶抑尘剂进行性能对比。结果表明:脲酶抑尘剂的蒸发率为0.04 g·(m~2·s)-1、失水率23.7%、抗风指数27.8、抑尘效率70.7%。其抗蒸发性、保水性、抗风性能和抑尘效率都要优于其他3种抑尘剂。     

混凝土尘抑尘剂配方研制及其性能表征

针对建筑工地扬尘控制需求,研究了适用于混凝土尘的抑尘剂。以高温抗蒸发性、抗研磨性、渗透性作为指标,研究了以吸湿剂、凝并剂和表面活性剂为组成的抑尘剂配方,并对其抑制混凝土尘性能进行了表征。结果表明:(1)混凝土尘粒径越小,越难被润湿。200目混凝土尘粒径均一;Ca含量最多,其次是Si,质量分数占11.10%;真密度为6.41g/cm3。(2)抑尘剂最优配方为25%(质量分数,下同)CaCl2、0.15%蔗糖、0.10%吐温-20。(3)10d后喷洒抑尘剂溶液的混凝土尘含湿量仍能达到10%,具有很好的吸湿放湿性。持续14m/s风速1h后,混凝土尘的损失率为2.23%(质量分数),具有良好的抗风蚀性能。     

SH抑尘剂固化建设场地类型土的抗雨蚀性能

经抑尘剂固化后的抗雨蚀性能是影响抑尘剂使用时效性的关键因素之一。以高分子材料——SH抑尘剂为研究对象,考虑建设场地扬尘来源(即建设场地类型土)、喷洒量、坡度、坡面形态及固化时间等因素,借助冲刷量、冲刷面破坏形态及冲刷颗粒物分布状态评价SH抑尘剂在仅固化建设场地类型土表层条件下的抗雨蚀效果。实验结果表明,SH抑尘剂可与表层土颗粒形成具有抗雨蚀能力的保护层。粉土、黏土、粉煤灰及碎石土经SH抑尘剂固化后,在暴雨强度下冲刷颗粒物少且呈散粒状,土样表面的整体完整性保持良好,无明显冲刷痕迹;SH抑尘剂对各种坡面形态及坡度均具有较好适应性,SH抑尘剂适用于场地土及裸露地表的固化;随SH抑尘剂喷量及固化时间的增加,固化土的抗雨蚀能力先增大后趋于平缓,从施工和经济角度,建议选取的SH抑尘剂喷量为1.2 kg/m~2,固化时间为3 d。     

甘蔗渣抑尘剂的微波聚合制备及性能表征

以聚乙烯醇为单体,过硫酸铵为引发剂,氢氧化铝为交联剂,丙三醇为塑化剂,在微波反应器中制备聚乙烯醇接枝纤维素基甘蔗渣抑尘剂。通过正交实验和极差法确定了影响粘度和保水性的显著因素分别是单体质量、温度和交联剂的用量。采用SEM、FT-IR对综合性能最佳的抑尘剂进行结构表征,观察到其表面平整,结构致密,接枝成功。自制抑尘剂与4种市售抑尘剂对比结果显示,自制抑尘剂粘度达到23.95 mm~2·s~(-1),55.13 h内都能保持含水率在4%以上,在抗压性、抗雨水冲刷性、抗风蚀性、耐寒耐热性和渗透性等技术指标及经济性方面均优于市售产品,市场前景较好。     

水性聚合物对铁矿粉的抑尘性能与现场应用

为控制扬尘污染,采用水性聚合物抑尘剂将澳洲铁矿粉稳定化,表征了铁矿粉的含水率、Zeta电位、表面形貌、化学组成与晶体结构,研究了聚合物的抑尘性能和现场应用效果。结果表明,抑尘剂可促进铁矿粉聚集、提高内聚力,可在湿润状态下延缓水分挥发、干燥状态下紧密封闭粉体,有效降低风力侵蚀性。在30℃、35%相对湿度下的平均含水率比洒水提高了1.2倍,装卸过程和露天堆场估算的扬尘控制效率分别达到67.78%和93.96%。露天料场24 h PM_(2.5)和PM_(10)的控制效率分别为75.0%和80.95%,与估算结果接近;30 d的观察期间,堆体的封闭状态稳定,实现了现场有效抑尘。     

钢铁厂露天堆料场挡风抑尘墙效果的数值模拟

对某钢铁厂露天堆料场设置挡风抑尘墙进行数值模拟研究,通过对动力阴影区覆盖面积的考察,分析了自然风速、墙高、墙开孔率及墙后建构筑物对挡风抑尘墙的挡风抑尘效果的影响.该钢铁厂露天堆料场设置防风抑尘墙的最佳几何尺寸是:墙长(L)为500 m,墙厚(d)为5 mm,墙高(H)为15～20 m,墙开孔率(k)为0.2～0.3,在主导风风速达到10 m/s以上的大风天气能够形成有效覆盖整个料场的动力阴影区,再配以合适的喷雾洒水或喷洒化学抑尘剂等其他抑尘手段就能够非常有效地抑制料场扬尘.     

水稻与棉花秸秆不同预处理厌氧发酵产沼气

以猪粪为接种物,以棉花秸秆和水稻秸秆为发酵原料,分别对秸秆进行稀碱法预处理和稀碱法与超声波联合预处理,在发酵温度为(37±1)℃的条件下进行厌氧发酵产沼气的研究。结果表明,以联合预处理的秸秆为发酵原料,厌氧发酵的各项指标均比以稀碱预处理秸秆发酵的效果好,其中累积产气量和沼气中甲烷含量分别提高35.23%和2.4%,发酵后TS、VS含量相对减少2.6%～10.94%,发酵液代谢产物中的有机酸丙酮酸、乙酸和柠檬酸含量相对减少23.9%～25.9%、20.24%～24.53%和41.08%～45.91%。     

膨润土接枝丙烯酸高吸水性树脂的抑尘性能研究

在微波辐射下制备了膨润土接枝丙烯酸高吸水性树脂(SAP)(一种加入聚乙烯醇(PVA),另一种不加入PVA)。结果表明:(1)红外光谱图表明,PVA与聚合网络形成了半互穿网络结构;X射线衍射图表明,膨润土与PVA、丙烯酸形成了具有无定形结构的复合产物。(2)不论是沙土堆还是尘土堆,喷洒膨润土接枝丙烯酸SAP溶液的抑尘效果明显比喷洒自来水好;喷洒膨润土接枝丙烯酸SAP溶液的尘土堆的抑尘效果好于沙土堆。(3)在温度为15℃时,考虑到节约成本的问题,首选不加入PVA的膨润土接枝丙烯酸SAP做抑尘剂;在温度为45℃时,加入PVA的膨润土接枝丙烯酸SAP适合做抑尘剂。(4)膨润土接枝丙烯酸SAP浓度越高,其耐蒸发性越高。     

猪粪与玉米秸秆混合中温发酵产气效果

以猪粪及碱液预处理后的玉米秸秆为原料,在恒温35℃和料液总固体质量分数为5%的条件下,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究猪粪与玉米秸秆不同配比(干物质比分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1、3∶1和0∶1(单一猪粪))混合发酵对产气效果的影响。研究结果表明,在35℃条件下,猪粪与玉米秸秆以2∶1配比的累积产气量最大,为15 157 mL;其次是1∶1样品,累积产气量为15 088 mL。但甲烷产量最高为1∶1样品,56 d共产甲烷9 137 mL,甲烷气占总产气量的60.6%。通过对发酵过程中pH及COD的测定,证明经碱液预处理后的玉米秸秆能与猪粪混合稳定发酵,发酵前后厌氧消化液中COD的降解率可达50%以上。进一步研究分析得出,将玉米秸秆和猪粪按一定比例混合发酵不仅可以缩短发酵周期、提高产气速率,而且可以大幅提升原料的产气潜力。     

PLA、PPC或PBAT与2次改性小麦秸秆全降解复合材料的力学性能与生态风险

制作复合材料是小麦秸秆资源化利用的有效途径之一。小麦秸秆的改性处理对制成的复合材料力学性能有很大影响,且不同的基体材料与小麦秸秆制成的复合材料性能也有所不同。以聚乳酸(PLA)、聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚己二酸(PBAT)为基体材料,分别以改性前或碱处理及偶联剂方法 2次改性后的小麦秸秆纤维为增强材料,采用压缩成型工艺制备了6种全降解复合材料,并对制成的6种复合材料进行了力学性能测试与比对;分析了3种改性后小麦秸秆制成的全降解复合材料的降解性能,并通过种子发芽实验研究了它们的浸提液的潜在生态风险。结果表明,2次改性小麦秸秆与基体材料制成的复合材料,其力学性能较原始秸秆与基体材料制成的复合材料有明显的增强,其拉伸、弯曲、冲击强度均有20%~50%的提升。3种可降解材料降解率由大到小的顺序为:PLA全降解复合材料PBAT全降解复合材料PPC全降解复合材料。质量分数1%的3种全降解复合材料浸提液对种子发芽过程基本不造成影响。     

添加小麦秸秆对猪粪高温堆肥腐熟进程的影响

选用猪粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥实验,研究添加小麦秸秆对猪粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、种子发芽指数、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求猪粪高温堆肥时的最佳秸秆配比,旨在为猪粪快速资源化利用提供科学依据。结果表明,猪粪高温堆肥时添加小麦秸秆可以缩短进入高温发酵阶段的时间,减少氮素损失,加快C/N的降低速率,加速有毒有害物质分解。其中猪粪和小麦秸秆6∶4处理各层温度在2~5 d内上升至50℃,并持续37~46 d,在堆肥结束时,有机质和速效氮含量较堆肥初期下降幅度最小,分别为33.90%和23.76%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量较堆肥初期提高幅度最大,分别为13.34%、20.24%、53.19%、41.53%和16.57%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,猪粪和小麦秸秆6∶4配比堆肥的腐熟速度比纯猪粪快18 d,36 d即可腐熟。综合判断,实际应用中,猪粪与小麦秸秆按体积6∶4进行堆肥较为适宜。     

晶种及晶型助长剂对磷石膏制备硫酸钙晶须的影响

实验以磷石膏为原料,硫酸钙为晶种,镁盐为晶型助长剂,采用水热法制备硫酸钙晶须。实验详细考察了晶种的用量,镁盐晶型助长剂种类及用量,晶种、晶型助长剂、结晶稳定剂三者的协同效应等对硫酸钙晶须形态的影响。用偏光显微镜和扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析了硫酸钙晶须的形貌和相组成。结果表明在硫酸镁作为晶型助长剂,晶种∶晶型助长剂∶结晶稳定剂的用量为1∶3∶4时制备出的硫酸钙晶须产品优,其光滑,反应完全,长度最长可达150μm左右,直径细度可细达0.5μm。     

废弃轮胎制备中孔炭吸附材料工艺及性能研究

为了解决废弃轮胎造成的资源浪费和环境污染的问题,对以废弃轮胎橡胶为碳的前驱体原料,制备具有高吸附性能中孔炭材料工艺进行了系统的研究。通过XRD、扫描电镜以及比表面积分析,对制备的中孔炭微观结构和性能进行表征,讨论了炭化温度、碱炭比,以及活化温度和活化时间等工艺条件对制备中孔炭的产率、结构和性能的影响。结果表明,通过改变工艺条件制备的中孔炭的孔径分布可以在2~80 nm范围内进行调控。在500℃炭化温度,碱炭比为4∶1,900℃活化1 h的工艺条件下,制备的中孔炭的比表面积为473 m2/g,对甲基橙的最大吸附量达到254 mg/g。     

联合钢铁企业原料堆场表面颗粒物起尘速率实验研究

在测定原料颗粒物物性的基础上,采用堆料表面风洞吹扫起尘的实验方法,研究了某联合钢铁企业原料堆场的8种典型物料表面的PM2.5、PM10的起尘速率和影响因素,为有效控制多物料堆场的颗粒物排放提供支持。研究结果表明,不同物料的起尘速率差异较大,5 m/s的表面吹扫风速条件下,瞬时PM10起尘速率可在2~1 000 mg/(m2·s)之间波动,瞬时PM2.5起尘速率可在0.4~180 mg/(m2·s)之间。大多数物料的起尘速率靠近下限值。可浸润性差,尘粒细颗粒物含量高,真密度小的物料堆场起尘速率往往较大,是优先控制对象。对于润湿性好的物料堆场,表面增湿或喷洒水是非常有效的抑尘措施。     

牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程研究

通过研究牛粪与小麦秸秆混合高温堆肥的腐熟进程,寻求最佳的堆肥体积比,旨在为农业废弃物快速资源化利用提供科学依据。将牛粪与小麦秸秆分别按体积比10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8混合,高温堆肥64d,研究各种处理下堆肥进程。结果表明,与纯牛粪高温堆肥相比,添加小麦秸秆可以加快堆肥升温速度,抑制高温堆肥前期pH的升高和氨气挥发,减少氮素损失,加速堆肥内有毒有害物质分解,加快C/N降低速率。其中牛粪和小麦秸秆以6∶4的体积比混合高温堆肥时效果最好,堆肥结束时有机质和速效氮下降幅度最小,分别为31.84%和18.18%,全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾的提高幅度最大,分别为15.86%、13.64%、9.42%、22.73%和29.30%。若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标,牛粪和小麦秸秆按6∶4体积比混合高温堆肥43d即可腐熟,比纯牛粪腐熟提前了12d。综合判断,实际应用中牛粪与小麦秸秆按6∶4体积比进行高温堆肥较为适宜。     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

风力作用下煤尘扩散的研究

风力作用下煤尘的扩散运动是一种贴近地表面的气流对煤尘搬运的现象.由于煤尘颗粒粒径大小不一,在受风力作用时一般产生悬移、跃移和推移三种不同形式的运动.其中以悬移对周围环境的污染最为严重.下面仅对煤层表面的产尘率、悬移煤尘浓度随高度的分布以及悬移煤尘的扩散量进行探讨.     

输煤皮带转载点密闭罩流场模拟与结构优化

为了研究输煤皮带转载点密闭罩内流场对吸尘效果的影响,采用Fluent软件对某转载点密闭罩内气固两相流动情况进行了数值模拟。通过气流分布和煤尘浓度分布的分析,发现溜槽转折处较大的气流偏转会增加煤尘起尘量和导致局部煤尘积聚,吸尘罩的开口角度对吸尘效果也有较大影响。为了疏导气流并加强吸尘效果,提出了溜槽转折处和吸尘罩的结构优化设计方案。研究表明,改进后气流分布更加均匀,吸尘效果有所提高,从而为转载点密闭罩的优化设计提供了参考。