基于复合球团的以生物质焦油为还原剂的铬渣无害化处理

结合目前铬渣解毒现状,提出生物质焦油热解还原铬渣的新技术,利用生物质气化副产物焦油作为解毒剂,进而提高铬渣解毒和资源化水平,降低能耗。将生物质焦油和铬渣混合制成球团通过热解实现Cr(VI)向Cr(III)的形态转化,对影响焦油热解还原铬渣的主要因素:温度、铬渣粒径、球团尺寸、铬渣与焦油当量比等进行探讨。结果表明:还原铬渣的质量随温度升高而提高,温度超过400℃后无明显变化,减小铬渣粒径与球团尺寸可明显提高还原质量。当热解温度为400℃,还原时间10 min,铬渣与焦油当量比2.29,铬渣粒径0.074 mm,球团粒径2.5 mm时,可得到Cr(VI)还原率98.65%的还原铬产品。     

氢氧化钠浸出氧化锌渣中的锌

在资源日益枯竭的现状下研究氧化锌渣的资源化回收利用具有较大的意义。对氧化锌渣碱性浸出影响因素浸出时间、浸出转速、浸出温度、浸出碱液的浓度和浸出的液固比等的研究,进行了浸出渣的物性表征,分析了主要的物相组成。研究结果表明,锌的浸出率最大为89.5%时,浸出条件为:浸出时间为120 min,浸出温度为75℃,浸出转速为250 r·min~(-1),浸出时氢氧化钠浓度为5 mol·L~(-1),液固比(体积质量比)为15∶1。渣中锌主要以氧化锌的形式存在。     

利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块

拜耳法赤泥是用氢氧化钠溶解铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体废弃物。针对拜耳法赤泥的强碱性、重金属含量高等特点,提出了一种利用酸性氟化钙污泥进行共同烧制砖块的方法。以砖块的氟离子浸出量、铬离子浸出量、抗压强度、砖块密度及烧失量5个变量为评价指标,利用主成分分析法对五个指标进行综合评分,并研究了以氟化钙污泥与赤泥比,黏土添加量、铝灰添加量、黏结剂添加量、烧结温度为自变量对综合评分的影响。利用响应面法(RSM)对实验数据进行分析,得出最佳实验条件依次为氟化钙污泥与赤泥比=61.1%,黏土添加量=21.4%,铝灰添加量=15%,黏结剂添加量=2.5%,烧结温度=1 000℃。此条件下所得砖块对应的氟离子浸出量为0.33 mg·L~(-1),铬离子浸出0.034 mg·L~(-1),抗压强度5.73 MPa,烧失量9%,砖块密度1.07 g·cm~(-3)。可用做非承重砖。     

利用工业锰渣中温固化硫化砷渣

利用工业锰渣通过中温煅烧对硫化砷渣进行固化,考察煅烧温度、铁盐、碱性激发剂、水灰比、养护时间对固化效果的影响。结果表明:煅烧对砷的挥发影响较大,但是能显著降低砷的浸出浓度。同时"锰渣-铁盐—碱性激发剂"所构建的固化体系对砷具有很强的束缚能力。当硫化砷渣、锰渣、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、硫酸铁和硫酸亚铁质量比为6∶1∶0.8∶0.05∶0.1∶0.5∶1时,在550℃下煅烧2 h,养护28 d,砷的浸出浓度为4.4 mg·L~(-1),达到危险废物填埋污染控制标准。     

基于硫酸亚铁的机械化学还原法处理六价铬污染土壤

通过机械化学还原法对六价铬污染土壤进行固化稳定化处理,采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299-2007)对处理效果进行评价,以及使用激光粒度仪、SEM和XPS对处理前后土壤样品的粒径、形貌以及铬的价态变化等性质进行表征。分析结果显示,机械化学还原法处理可以有效降低土壤中六价铬的浸出浓度。当未添加七水合硫酸亚铁时,土壤中六价铬的浸出浓度由115 mg·L~(-1)降低至2.0 mg·L~(-1);而添加七水合硫酸亚铁作为还原剂时,六价铬浸出浓度由115 mg·L~(-1)降至0.16 mg·L~(-1)。另外,经过机械化学还原处理后的土壤样品颗粒变细并形成致密的团聚体以及发生六价铬向三价铬的转化。     

铬渣的高温-快冷-等温转变固化研究

采用高温-快冷-等温转变对铬渣进行固化处理,通过调整配料成分确定最高固化温度,使铬渣的处理量最大且软化温度最低,以利节能和实际工业应用。结果显示,混合物以含铬渣35％～40％、粘土35％～45％、河沙10％、粉煤灰10％时,软化温度最低为1120～1125℃,固化产物经过标准毒性浸出,所测定的浸出液六价铬离子浓度低于0．8mg／L。该固化方法具有操作流程较短、铬渣处理量大等优点,可成功固化其中的六价铬离子。其固化原理是铬渣中铬离子在高温下迁移至相界面,在合理的冷却过程中稳定存在于相界面,而不易被浸出。     

铬渣酸溶性六价铬浸出动力学研究

考察了铬渣中的六价铬的在硫酸中浸出行为,分别研究了温度、硫酸浓度和铬渣粒径对酸溶性六价铬浸出的影响.研究表明,酸溶性六价铬酸浸为化学反应过程,可用"颗粒不变缩核收缩芯模型"进行描述,通过尝试法,确定酸溶性六价铬浸出过程为内扩散控制类型,表观活化能为9.32 kJ/mol;在此基础上,经多元回归分析,得到了表观反应速率常数关于温度、硫酸浓度和铬渣粒径的经验表达式.     

针对含砷硫酸烧渣酸浸液的铁盐沉淀固砷

为考察含砷硫酸烧渣中酸浸脱砷效果和铁盐沉淀固砷行为,采用常温常压酸浸法脱除硫酸烧渣中的砷,并对进入浸出液中的砷以铁盐沉淀的形式脱除,进而对沉淀渣的浸出毒性进行研究。同时,研究了磨矿细度、酸浓度、固液比、浸出时间对硫酸烧渣中砷脱除效率的影响。结果表明,通过控制浸出参数可以将硫酸烧渣中砷的质量分数降低到0.2%以下,通过调节浸出液的pH和Fe/As摩尔比将其中的砷以沉淀的形式脱除。当Fe/As 2、pH=4～6时,溶液中砷浓度降到了0.5 mg·L~(-1)以下。沉淀砷渣主要是以非晶态的形式存在,提高铁砷比有利于提高砷渣稳定性,从而降低浸出毒性。在Fe/As=3、pH=6.04～6.22的条件下,得到的沉淀渣的浸出毒性为0.711 mg·L~(-1)。因此,通过酸浸脱除硫酸烧渣中的砷,进而采用铁盐沉淀的方法能够实现硫酸烧渣中砷的安全处置。     

废弃脱硝催化剂碱浸提取钒和钨的浸出动力学研究

针对不同NaOH浓度和浸出温度进行碱浸提取废弃脱硝催化剂中钒、钨的实验研究。在NaOH浓度为7.5 mol·L~(-1),碱浸温度为100℃的条件下,V_2O_5和WO_3的碱浸效率分别可达到92.94%和97.30%。基于液-固浸出过程中的核收缩模型研究了碱浸过程中钒、钨的浸出动力学,考察了NaOH浓度、碱浸温度对V_2O_5、WO_3浸出反应速率的影响,进而确定浸出过程中的控制步骤。结果显示,在100℃温度下,NaOH浓度在0.5~7.5 mol·L~(-1)范围内,V_2O_5、WO_3的浸出过程为固膜扩散控制过程,其表观反应级数分别为0.305、0.436。在7.5 mol·L~(-1)NaOH浓度下,V_2O_5、WO_3的浸出过程在30~100℃的反应温度范围内均为固膜扩散控制过程,浸出反应的表观活化能分别为17.74和37.88 k J·mol-1。     

垃圾焚烧飞灰掺杂废玻璃烧结制备多孔陶瓷

以垃圾焚烧飞灰和废玻璃作为原料,添加Ca CO_3作为发泡剂,H_3BO_3作为助熔剂,制备多孔陶瓷体。XRD分析结果表明:玻璃熔融固化飞灰时主要生成了Ca Si O3玻璃晶相;随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的孔径逐渐减小;助熔剂的添加和发泡剂的添加,增大了多孔陶瓷的孔径;重金属浸出实验表明烧结温度超过900℃时,重金属浸出浓度符合国家标准,其中重金属Pb、Ni和Cd的浸出浓度均小于0.5 mg·L~(-1),且当烧结温度提高到1 000℃时,重金属Cr和Cu的浸出浓度降低到4.3 mg·L~(-1)和0.05 mg·L~(-1)。     

绿色合成纳米铁去除水中铬离子

以桉树叶提取液作为还原剂和稳定剂,绿色合成纳米铁(EL-Fe NPs),用于去除水体中的铬离子。通过SEM、XRD、FT-IR等技术方法对绿色合成的纳米铁去除铬离子反应前后的微观结构进行表征和分析,观察其反应前后的形态结构。主要探究了p H、Cr(VI)溶液初始浓度、EL-Fe NPs投加量和反应温度等因素对EL-Fe NPs去除铬离子效果的影响,研究其吸附动力学并且进行了EL-Fe NPs重复利用实验。实验结果表明:降低溶液初始p H值、升高温度均能提高铬离子的去除率;在铬离子初始浓度10 mg·L~(-1),EL-Fe NPs投加量1 g·L~(-1),初始p H=6,反应温度298 K条件下,铬离子的去除率能达到77.2%,其去除过程符合伪一级动力学,反应表观活化能为28.23 k J·mo L~(-1),表明其为化学控制过程;EL-Fe NPs在重复使用3次之后,铬离子去除率仍能达到35.2%。     

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6 mol·L~(-1)HCl溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65℃、浸出反应时间为90 min和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg~(2+)的优化浸出率为61.25%。采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET)比表面积等方法分析再生活性炭特征。结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为:焙烧温度850℃,焙烧时间90 min。得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5 mg·g~(-1),BET表面积为704.25 m~2·g~(-1),平均孔径为3.28 nm。再生前后的汞含量与从1.067%降至0.351%,再生后能再次作为汞触媒生产的催化剂载体材料,同时减缓固废堆积过程中汞流失造成的一系列环境问题。     

铬渣的热解无害化处理

采用热解工艺无害化处理铬渣,探讨了稻秆在铬渣无害化处理中的作用.研究了热解温度、稻秆与铬渣质量比、铬渣粒径及保温时间对铬渣热解无害化处理的影响,并分析了热解前后热解产物中铬元素形态的变化.结果表明,热解工艺能有效地将铬渣中Cr(Ⅵ)还原,稻秆热解过程中产生的气相挥发分对Cr(Ⅵ)的还原起核心作用.较为适宜的热解条件:热解温度为400 ℃,稻秆与铬渣质量比为0.10,铬渣粒径<2 000 μm,保温时间为10 min.在该热解条件处理下,热解产物中的Cr(Ⅵ)质量浓度为121 mg/kg,低于热解前铬渣中的Cr(Ⅵ)(3 400 mg/kg).热解后,可交换态及碳酸盐结合态铬含量降低,大部分铬转化成了稳定的有机结合态和残渣态,极大地降低了铬渣的危害.第一作者:张大磊,男,1982生,博士研究生,研究方向为固体废弃物热处理.     

废弃印刷线路板中铜的两步浸出工艺优化

以化学-生物两步浸出工艺回收废弃印刷线路板(WPCBs)中的金属,利用钢铁酸洗废水作为化学浸出的浸出剂,后续生物浸出则采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌作为浸出微生物,探究了WPCBs中铜浸出率和酸洗废水中铁去除率的影响因素。利用响应面分析法对铜浸出的条件进行优化,得出转速553.43 r·min~(-1)、温度42.57℃、投加量20.23 g·L~(-1)、颗粒尺寸1.80 mm为最佳浸出条件,此条件下铜浸出率预测值为100.08%。铜化学浸出动力学模型符合湿法冶金中液固相反应的"收缩核动力学模型",相关系数可以达到0.98以上,过程主要受残留固体膜层的控制。生物浸出实验表明,WPCBs投加量对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌毒性影响较大,抑制作用较强,对铜浸出和铁去除均有不利影响,实验表明最适的投加量为60 g·L~(-1)。     

中温焙烧/钠化氧化法回收电镀污泥中的铬

采用中温焙烧/钠化氧化法从电镀污泥中回收铬.结果表明,影响铬浸出率的最主要因素为焙烧温度.电镀污泥与碳酸钠质量比、焙烧时间、水浸时间对铬浸出率的影响较接近,在水浸水固比为10.0 ; 1.0(质量比)、室温、焙烧温度为650℃、焙烧时间为2.0h、电镀污泥与碳酸钠质量比为1:1、水浸时间为60 min的最佳浸出条件下,铬浸出率为99.3%;去除氢氧化铝、氢氧化锌的最佳反应温度和pH分别为90～95℃和7.5;去除硫酸钠晶体的最佳pH为4.0,在最佳试验条件下,铬回收率为90.57%.     

铬渣秸秆共热解产物铬稳定性研究

生物质铬渣共热解工艺是新型的铬渣处理工艺,该工艺能有效地将铬渣中的Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ).而由于共热解产物总铬含量较高,因此考察了铬渣与秸秆共热解过程中铬稳定性.通过考察共热解产物成分及形态分析、pH影响实验、淋洗实验及长期稳定性实验,对共热解铬渣的铬环境安全性进行评估.结果表明:(1)共热解温度对铬渣形态有较大影响,可交换态及碳酸盐结合态铬含量随共热解温度升高而逐渐降低,800℃时候可交换态铬降至＜0.1％(质量分数,下同),碳酸盐结合态铬为1.2％;共热解后最稳定的残渣态铬含量随共热解温度升高而逐渐升高.(2)当pH＞7时,两种共热解产物总铬溶出量极低,基本都小于6mg/kg;当pH≤7时,总铬的溶出量显著增加,最高超过500 mg/kg.但由于解毒铬渣的酸中和能力极强,因此铬释放风险较低.(3)共热解产物的总铬累积溶出量极低,根据拟合结果计算出其100年填埋时间的总铬溶出量不超过1.3 mg/kg.长期稳定性实验表明,自然堆置过程中共热解产物的Cr(Ⅵ)含量逐渐降低.     

拜耳赤泥中镓的酸法浸出及残渣的除氟

贵州铝土矿资源普遍富含镓元素,拜耳法工艺中,约70%的镓随氧化铝同时溶出,其余30%残存于赤泥中未回收直接外排,造成镓资源的严重浪费。采用酸法工艺浸出拜耳赤泥中镓金属,设计4因素3水平L_9(3~4)正交实验,考察盐酸添加量、浸出温度、浸出时间和液固比对镓浸出效果的交互影响规律,并测试了浸出残渣对含氟水处理性能。结果表明:影响镓浸出率因素的主次顺序依次为盐酸添加量、浸出温度、液固比和浸出时间;最适宜浸出条件为盐酸过量系数1.2,浸出温度70℃,浸出时间3 h,液固比8 m L·g~(-1);该条件下,镓的浸出率为94.92%,浸出溶液含Ga 3.91 mg·L~(-1);除氟实验得出最佳除氟条件为,残渣添加量25 g·L~(-1),p H=4.7,接触时间6 h,旋转速率200 r·min~(-1);室温下进行3组平行实验,平均除氟率为57.54%,表明浸出残渣具有一定的除氟性能。     

零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水

采用零价铁耦合芬顿氧化法处理TNT红水,研究了初始pH、零价铁投加量、过氧化氢(H_2O_2)投加量及温度对红水中总有机碳(TOC)去除效果的影响,同时进行了TOC去除过程中反应动力学的探讨。结果表明,零价铁耦合芬顿氧化体系可有效降解TNT红水中的2,4-二硝基甲苯-3-磺酸钠和2,4-二硝基甲苯-5-磺酸钠。在初始pH为2,温度为20?C的条件下,加入1.5 g·L~(-1)零价铁反应1 h后,再加入100 mL·L~(-1)H_2O_2反应4 h,红水中二硝基甲苯磺酸盐浓度从500 mg·L~(-1)降至0 mg·L~(-1),去除率为100%,TOC浓度从150 mg·L~(-1)降至30 mg·L~(-1),去除率达到80%。反应中TOC的降解过程遵循拟二级反应动力学方程。零价铁耦合芬顿氧化法可以作为TNT红水的有效处理途径。     

批量反应器中碱法生物脱硫运行参数的优化

针对碱法生物脱硫过程中硫化物氧化产物难以控制的问题,在1个批量反应器中,依次研究了碱法生物脱硫效果受硫化物浓度、盐度、ORP、DO、温度等参数的影响。结果表明:反应器内脱硫过程从硫化物浓度为500 mg·L~(-1)开始,脱硫反应可分为迅速下降、停滞和低速下降3个过程;在迅速下降过程中,53 min内,硫化物浓度迅速降至约320 mg·L~(-1),pH从7.0上升至8.6;停滞过程中,硫化物浓度在320～280 mg·L~(-1)停留了约80 min,pH缓慢降低;在低速下降过程中,硫化物浓度以较低速度均匀地下降至10 mg·L~(-1)以下,硫化物去除率低,pH降至7.0以下。在迅速下降过程中,脱硫效率最大,主要氧化产物为单质S, ORP值在-400 mV保持不变。在盐度不高于3.5%、温度为30℃、DO浓度为2 mg·L~(-1)时,ORP值为-400 mV,可控制脱硫反应一直保持在迅速下降过程中,可以实现高效脱硫。     

生物法去除厌氧发酵所产沼气中的H_2S

对厌氧发酵所产沼气中的硫化氢(H2S)生物法去除进行了实验研究。结果表明,喷淋液流量、进气H2S浓度、反应温度、进气流量和溶解氧5个因素的较优值分别为40 mL·min~(-1)、3 000 mg·L~(-1)、31℃、120 mL·min~(-1)和0.5 mg·L~(-1)。当反应温度为31℃、溶解氧浓度为0.5 mg·L~(-1)时,通过正交实验确定的因素主次顺序分别是进气流量、喷淋液流量、进气H2S浓度,相应的最佳水平值分别为60 mL·min~(-1)、60 mL·min~(-1)和1 500 mg·L~(-1)。在最优工艺条件下,该生物系统的H2S去除率稳定,可达100%。