四种生物质材料水浸提液对锌污染土壤的淋洗效果研究

为了在去除土壤中过量锌的同时达到保障土壤质量安全的目的,通过振荡淋洗实验研究了洋铁酸模、淡竹叶、油菜花和枫杨等4种生物质材料的水浸提液在不同浓度、p H、时间条件下对锌污染土壤的淋洗效果.结果表明,在25℃、200 r·min-1恒温振荡条件下,4种淋洗剂对锌的淋洗率随着淋洗液浓度的升高呈上升趋势;淋洗率受p H值的影响且随着p H的增加而逐渐降低;而淋洗时间对淋洗率影响较小.当4种淋洗液的浓度为4%、p H为5.0,振荡2 h条件下时达到最佳淋洗率,分别为48.33%、33.69%、49.82%和49.32%.     

燃煤电厂脱硫石膏中汞的浸出特性研究

脱硫石膏中汞的含量和赋存状态直接影响汞的毒性和浸出特性,从而威胁人和环境的健康。选取标准合成石膏和实际脱硫石膏为研究对象,考察不同因素对汞浸出量的影响。结果表明,随着石膏浆液浓度从1%上升到20%,汞浸出量也不断增加,而汞浸出比例先下降后不变。浸出和搅拌时间的增加都对汞浸出量有促进作用。酸根离子中,Cl-促进效果最大,SO42-和NO3-效果较小。NH3会抑制汞的浸出,而NH4+有促进作用。2种石膏对上述因素的变化趋势一致,实际脱硫石膏的汞浸出量和变化幅度相对较大。当p H值从3增加到11时,标准合成石膏的汞浸出比例缓慢增加,而实际脱硫石膏的汞浸出比例先下降后上升,体现出一定差异。     

硫酸钙在Ca-Mg-K-Cl-H_2O体系转化过程中溶解度研究

脱硫石膏常压盐溶液法转化生成α-半水石膏是实现脱硫石膏综合应用的有效途径,文章着重研究了该转化过程中不同种类和浓度的盐溶液对硫酸钙溶解度的影响,以此作为脱硫石膏转晶的重要参数。实验过程中,硫酸钙溶解度测定采用溶解平衡法,结果表明温度、盐的种类及浓度对硫酸钙溶解度影响最为显著。在CaCl2溶液中,由于同离子效应的影响,CaSO·42H2O溶解度随着盐浓度的增加而降低;在MgCl2溶液中,低于4%浓度时CaSO·42H2O溶解度随着盐浓度的增加而逐渐升高,高于4%浓度时溶解度随温度和浓度的变化不明显;在KCl溶液中,CaSO·42H2O溶解度变化总体趋势是随着盐溶液浓度增加而升高。在混合盐溶液中,随浓度增加CaSO·42H2O溶解度有很明显的下降趋势,表明同离子效应影响最显著。     

湿法脱硫浆液中石膏与汞的结合特性模拟研究

燃煤烟气湿法脱硫石膏中汞的大量富集限制了其应用范围且容易产生汞的二次逃逸问题.因此,本文对脱硫浆液中的汞在固相石膏的迁移转化规律进行了模拟研究,考察了不同操作条件和离子浓度的影响,探求汞进入石膏的量和形态的变化趋势.同时考察了温度、p H、石膏老化时间和结晶方式等对汞与石膏结合特性的影响,并对机理进行了探讨.结果表明,当液相汞浓度从0.16 mg·L-1增加到2.67 mg·L-1时,进入石膏的汞含量相应从0.38 mg·kg-1增加到4.17 mg·kg-1,但其占液相总汞的比例却呈先下降后不变的趋势.当石膏浆液浓度从1%增加到20%时,由液相进入石膏中的汞比例不断上升,但石膏汞含量却不断下降.基于实验结果推测汞与石膏结合的两种方式:石膏的内部包裹作用和石膏的表面吸附作用.另外,酸根离子浓度会改变浆液中游离汞的含量,从而影响石膏中汞的富集量:Cl-和NO-3对汞进入石膏有抑制作用,而SO2-4的存在会起到促进作用;铁、铝阳离子的存在会促进汞进入石膏,钙、镁阳离子对汞的富集基本无影响.     

水泥窑共处置过程中砷挥发特性及动力学研究

针对不同形态的含As化合物开展了热重实验、熟料煅烧以及熟料消解实验,研究了水泥窑共处置过程中砷在等温条件下随时间的挥发特性和可能的化学反应.结果表明,不同化学形态的砷挥发规律不尽相同,砷酸钠在水泥生产涉及的温度区间基本不挥发;硫化亚砷在水泥窑共处置的过程中,砷的挥发率随时间逐渐增大,25min以后基本不再挥发,低于1000℃时,砷的挥发率随温度的升高而增大,但高于1000℃时,挥发率随温度的增大而减小;亚砷酸钠在1000℃以上的挥发规律与硫化亚砷类似,挥发率随温度的升高而减小,25min以后基本不再挥发.硫化亚砷在1000℃以下煅烧时,挥发率随时间和温度变化的动力学方程为a =1-exp[-1.77exp(-3158/T)t],可以根据此方程计算不同温度和停留时间工况下砷挥发的理论值,进而控制含砷废物的投加量,避免对环境造成危害.     

贝壳流化床燃烧脱硫的试验研究

采用添加脱硫剂和空白试验对比的方法,对两种贝壳和一种石灰石在流化床中的脱硫特性进行了试验研究.结果表明,在流化床条件下,河蚌壳的脱硫性能优于石灰石和贻贝壳.3种脱硫剂在试验范围内的脱硫效率随钙硫比增加而增加,当钙硫比为2.5时,河蚌壳的脱硫效率达到最高;河蚌壳在950～1000℃范围内脱硫效率随温度升高而升高,在1000℃时,脱硫效率达到72.96%,其他两种脱硫剂的脱硫效率随温度升高而下降.比较试样煅烧后的微孔直径发现,河蚌壳的微孔直径大于0.1靘,而另外两种脱硫剂的微孔直径小于0.05靘的占有很大份额,表明脱硫剂微孔直径对脱硫性能有重要影响.     

炼铁高炉共处置危险废物过程中Zn、Cd的挥发特性

为探究炼铁高炉共处置危险废物过程中重金属Zn、Cd的挥发特性,选择ZnCl2、CdCl2×2.5H2O来模拟危险废物中的重金属,开展了ZnCl2、CdCl2×2.5H2O与高炉炼铁原料混合后的共处置煅烧实验,分析了共处置煅烧时挥发烟气及煅烧产物中重金属Zn、Cd的总量.结果表明,Zn、Cd的挥发特性相似,在煅烧初期,二者的挥发率都是随着时间的增加而逐渐增大,当煅烧超过一定时间后,挥发率趋于稳定.在1400℃条件下煅烧60min后,Zn、Cd的挥发率分别为93.55%、99.96%.对Zn、Cd的挥发规律进行了动力学模拟,得出其挥发反应表观活化能E分别为59.37,49.68kJ/mol,挥发的动力学方程则分别为α=f(T,t)=1-exp(-13.60exp(-7141/T)t)、α=f(T,t)=1-exp(-8.64exp(-5975/T)t).     

水泥窑协同处置过程中重金属挥发流向规律模拟

采用自主研发的静态实验设备和小型水泥回转窑模拟装置,分别模拟静态和动态条件下生料中不同类型重金属在不同温度、反应时间下的挥发特性及流向规律。重金属Pb、Zn、Cd的挥发率均随着温度升高而逐渐升高,同温度下窑煅烧气氛下生料中Pb、Zn、Cd及As的挥发率均低于空气气氛下的挥发率;As挥发率随温度升高先逐渐升高后逐渐减少,重金属氯化物挥发率较高。添加重金属的生料粉在800℃以下的温度煅烧后,物料中主要的晶相为CaCO_3、SiO_2及金属氧化物,CaMg(CO_3)_2的衍射峰主要存在600℃以下。由800℃开始,CaCO_3发生分解,并出现CaO衍射峰;从1 000～1 400℃下,生料粉在重金属作用下逐渐生成较为复杂的化合物。在动态模拟条件下,熟料中As、Cd、Pb及Zn的平均固化率分别为85.48%、83.19%、84.49%、85.20%。绝大部分重金属均存在于熟料中,而挥发到大气中的重金属仅为0.002%～0.2%。     

脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果实验研究

针对上海滨海盐碱土的特点,借助土柱淋洗试验方法,研究了脱硫石膏改良滨海盐碱土的脱盐过程与效果,分析了不同石膏质量配比条件下(0%,1%,2.5%,5%和10%),土壤团粒结构和水力传导度变化以及盐碱土-脱硫石膏体系中的离子交换过程与效率.研究结果表明:加入脱硫石膏之后,盐碱土团粒结构得到改善,孔隙度变大,水力传导能力增强,平均导水系数是对照组的4~5倍,有效加快脱盐过程;在土柱开始淋洗的前6d内,离子交换过程表现最活跃,淋洗液的电导率和离子浓度急剧下降.添加脱硫石膏的土柱中钙离子优先置换出钠离子,平均脱钠效率达到对照组的1.8倍.钙钾离子交换和钙镁离子交换也同步发生,但规模明显小于钙钠离子交换.当脱硫石膏质量配比超过1%时,盐碱土的脱盐效果主要取决于原土中的交换性阳离子总量.随着配比增加,盐碱土脱盐的边际效益增加量并不显著.在充分混匀的理想条件下,建议上海滨海盐碱土改良过程中添加脱硫石膏的质量配比高于1%为宜.     

碳酸钙与生物炭对酸化菜地土壤持氮能力的影响

针对太湖地区稻田改种菜地后带来的土壤酸化现象,以碳酸钙与生物炭作为酸化改良剂,开展室内培养及多次淋洗模拟试验,比较两种改良剂对酸化菜地土壤持氮能力及酸化修复效果的影响.结果表明,基于碱缓冲曲线法,本试验用酸化菜地土壤每提高1个p H单位需向土壤中添加碳酸钙3.92×10-2mol·kg~(-1)或生物炭27.73 g·kg~(-1).无外源氮条件下碳酸钙添加使土壤氮矿化速率显著提高了37%,对土壤铵态氮、硝态氮含量影响不显著;生物炭添加使土壤氮矿化速率显著提高了35%~44%,且显著增加了土壤硝态氮含量42%~58%.模拟淋洗下,生物炭添加显著消减渗漏液体积24%,渗漏液氮浓度45%,显著减少氮淋失量42%~57%,而碳酸钙添加对渗漏液体积没有影响,增加了渗漏液中氮浓度,氮淋失量增加了12%~76%.淋洗后,各处理土壤p H值发生不同程度的降低,无外源氮条件下添加碳酸钙处理土壤p H值降幅最低,外源氮添加条件下生物炭添加处理降幅最低.由此可见,碳酸钙对酸化土壤修复效率较高,但在外源氮添加条件下降低了土壤持氮能力,更适用于酸化严重且需要休耕改良的菜地土壤;生物炭在维持土壤p H值的同时可以有效提高土壤矿质氮留存量,降低氮淋失,更适用于仍在高强度种植的菜地土壤.     

湿法脱硫石膏特性研究进展

脱硫石膏作为燃煤电厂湿法脱硫工艺的主要副产物,广泛用作建筑和工业材料。对脱硫石膏和天然石膏从多角度进行了对比分析,并对脱硫石膏品质的各种影响因素进行了综述,详细介绍了脱硫浆液品质、p H值、石灰石品质、停留时间和烟气杂质的影响机理最新研究成果。从结晶过程角度总结了温度改变结晶诱导时间和石膏晶形的研究进展,针对浆液过饱和度、搅拌速率、金属离子影响结晶的研究进行概述。各种研究成果表明,较低的浆液温度降低和较高的过饱和度均不利于维持稳定的柱状晶形,从而影响石膏脱水效率。     

不同气氛下蜈蚣草热处理过程中砷的迁移规律

蜈蚣草是砷(As)的高富集植物,为研究在不同气氛下蜈蚣草热处理过程中As的迁移规律,利用管式炉在不同气氛(空气、N_2、CO_2)下对蜈蚣草进行热处理,实验发现:当温度在400~800℃之间时,3种气氛下蜈蚣草热处理过程中As的挥发率均随温度的升高先增加后减小,空气气氛下在500℃达到最高,占总含量的43%,N_2、CO_2气氛下,在600℃达到最高,占总含量的60%.As挥发率先随温度升高而增加是甶于低温区无机As的挥发,之后下降可能是甶于蜈蚣草中碱金属和碱土金属元素对As的固定作用.当温度高于800℃时,空气气氛下As的挥发率继续下降,而N_2和CO_2气氛下As挥发率迅速升高到90%,可能是甶还原性气氛中As化合物的稳定性下降造成的.FactSage软件模拟结果表明,随着温度的升高,蜈蚣草中As在空气气氛下主要以Ca_3(AsO_4)_2的形式存在,而在CO_2和N_2气氛下,主要存在的形式分别为As单质和AsN.模拟As形态的转化趋势能很好的验证真实的实验结果.     

砷污染土壤磷酸盐淋洗修复技术研究

淋洗修复技术是治理砷污染土壤的一种高效快速方法.本研究通过砷污染土壤批量振荡淋洗实验,筛选出环境友好且高效的淋洗剂磷酸钾,系统分析液固比、淋洗时间、淋洗液浓度、p H对土壤中砷的去除效果的影响,确定磷酸钾的最佳淋洗条件.进一步以磷酸钾为基本淋洗剂,采用不同试剂和磷酸钾进行组合二步淋洗,探究最佳复合淋洗组合.结果表明,磷酸钾在浓度为0.5 mol·L-1、液固比为4 m L·g-1、淋洗时间为8 h及p H为4.3的淋洗条件下,单独使用磷酸钾进行淋洗时,土壤砷的去除率达到74.03%.当采用0.5 mol·L-1Na OH+0.5 mol·L-1KH2PO4进行复合二步淋洗时,可使土壤中砷的去除率提高到82.60%.     

烧结机共处置危险废物过程中重金属Pb、Zn的挥发特性

利用化学试剂PbCl2、ZnCl2来模拟危险废物,研究了烧结机共处置危险废物过程中Pb、Zn的挥发特性.首先选取PbCl2、ZnCl2两种化合物的纯化学试剂分别进行了热重分析实验,然后对掺有一定比例PbCl2、ZnCl2的烧结矿原料进行煅烧,采集分析煅烧烟气和煅烧所得烧结矿中Pb和Zn的总量.实验结果表明,在刚开始煅烧的一段时间内,Pb、Zn两种重金属挥发特性相似,均是随着时间的增加以及温度的升高而挥发率逐渐上升,而当煅烧超过一定时间后,其挥发和固化反应会达到平衡,当煅烧的温度为1200℃时,Pb和Zn的挥发率分别为97.13%和65.04%.运用化学反应动力学理论对Pb、Zn两种重金属在烧结机共处置过程中的挥发规律进行动力学模拟,模拟结果表明,PbCl2中Pb挥发的动力学方程可表示为α=f(T,t)=1-exp[-7.90exp(-5595/T)t];而ZnCl2中的Zn为α=f(T,t)=1-exp[-0.534exp(-3210/T)t].     

水泥窑协同处置危险废物过程中铅-镉的挥发动力学研究

为了考察含重金属类危险废物在水泥窑协同处置过程中,铅、镉随时间和温度变化的挥发特性,本研究选择铅、镉两种重金属元素的氯化物和硫化物开展挥发动力学实验.通过热重实验、水泥熟料煅烧及熟料消解实验,得到了重金属挥发率随时间及温度的变化规律.结果表明,两种重金属元素的挥发率在实验温度区间内均随温度的升高、时间的增加而增大;根据等温动力学及阿累尼乌斯方程对Pb、Cd的挥发率随温度和时间变化的规律进行动力学模拟,得到了较好的线性拟合效果,并得出了以氯化物和硫化物形态存在的铅和镉元素在水泥窑协同处置过程中的动力学方程.本实验结果可为预测水泥窑协同处置过程中重金属的挥发量提供支持.     

N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸溶液吸收SO_2的性能研究

采用含有羟基支链的N-(2-羟乙基)哌嗪为脱硫剂,加入硫酸配制成吸收液,进行了模拟烟气中SO 2脱除性能和工艺条件的研究。结果表明:N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸溶液对SO 2有较大的吸收容量,在实验条件下最高脱硫率可达99.96%;决定脱硫率的主要因素是初始p H值、吸收剂浓度和反应温度;对于SO 2含量在0.05%~0.4%范围内的模拟烟气,控制吸收液初始p H值6~7,吸收剂浓度0.3 mol/L,温度40~50℃,N-(2-羟乙基)哌嗪/硫酸溶液具有优异的SO 2吸收和解吸性能,首次解吸率高达60.56%。     

粉煤灰在热处理过程中汞的逸出规律

文章研究了粉煤灰在热处理过程中汞的逸出规律,通过改变焙烧温度、焙烧时间和通气流量等条件,利用安大略水法,对逸出的零价汞(Hg0)和二价汞(Hg2+)以及总汞的含量进行了测定。结果表明:在加热温度达到400℃时,飞灰中的可挥发汞已基本完全释放,逸出量大约为0.2μg/g。当加热温度升高到600~1 000℃之间时,零价汞含量明显降低,而二价汞含量明显升高,可以观察到较为明显的零价汞氧化为二价汞的现象。汞的逸出量与氧化程度主要与加热温度有关,而加热时间与通气量的影响相对较小。在1 000℃,加热时间30 min,通气量0.5 L/min的条件下,可挥发汞将完全逸出并有部分零价汞被氧化。结合上述研究结果,在对粉煤灰进行加热处理时,需要对其中汞的二次释放现象加以重视并采取相应的控制措施。     

影响大气汞化学过程的敏感因子分析

为了分析汞在大气中的化学行为,在一个化学模式中加入汞的气相、气液平衡和液相反应,模拟大气汞及其化合物的演变规律,并分析了气象因子(云、光解率、温度)和化学因子(气态O3、H2O2、HO2、OH和气态零价汞Hg0(g))的初始体积分数对各形态汞及其化合物浓度和Hg0(g)转化率的影响.模拟结果表明,在中等大气污染条件下,Hg0(g)的每小时平均转化率为2.91%.敏感性试验结果表明,云量、光解率、温度、O3和Hg0(g)的初始体积分数对不同形态汞的影响较为显著.云量的增加、光解率的增加、臭氧初始体积分数的升高,各形态汞的平衡时间缩短,除气态氧化汞和一价汞离子外,其他形态汞的平衡浓度均会降低,Hg0(g)的转化率增加.温度增加将抑制Hg0(g)的转化.Hg0(g)的初始体积分数增加,各形态汞的浓度升高,但其平均转化率没有显著变化.不同因子对汞化学过程的相对作用对区域或全球大气汞的环境模拟具有指导意义.     

液膜提取回收土壤淋洗液中镉的研究

针对土壤淋洗液中重金属传统萃取及液膜提取方法效率低的问题,提出组合液膜来提高提取率。该研究采用2己基乙基膦酸单2己基乙基脂(P507)为络合剂的组合液膜提取技术对土壤淋洗液中Cd进行提取。通过考察水相Cd浓度、p H值、络合剂浓度以及接收相组成对Cd提取率的影响。研究结果表明,络合剂与Cd形成络合物在液膜系统中传输,最佳提取条件为:p H值5.0、络合剂浓度5.5%~7.0%、接收相酸浓度为4.0 mol/L、接收相络合剂与接收相体积比30%、水相Cd浓度越低提取率越高。Cd起始浓度为5.0×10~(-3)mol/L时,最佳提取条件下提取率可达92%。     

市政污泥厌氧发酵渗沥液污染物释放与热效应

为了研究污泥厌氧发酵过程中渗沥液水质污染指标随温度和时间的变化规律,以及污泥的热效应变化,分别测定30,45,60℃下厌氧发酵不同时间后污泥渗沥液的p H值、DO、TN和TOC含量,分析厌氧发酵对渗沥液污染指标的影响,通过热重-差热试验绘制45℃下不同时间的TG-DTA曲线,研究厌氧发酵对污泥热效应的影响。结果表明:新鲜污泥渗沥液p H值为7.50,随着厌氧发酵的进行,30℃下p H值上升25.7%,DO、TN与TOC含量分别下降90.0%、90.4%、74.9%,且初期外界温度越高反应速率越快;由TG-DTA曲线可知:水分散失和有机物燃烧分解致使质量损失,并分别伴随吸热和放热现象。