铜冶炼烟尘中重金属的赋存状态及浸出分析

以铜冶炼烟尘为对象,通过消解和Tessier五步提取法等手段对冶炼烟尘中重金属进行提取,并采用X-射线衍射(XRD)、X-射线荧光(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)进行分析,以探究铜冶炼烟尘的矿物相及元素组成、重金属含量、赋存状态、生物有效性和浸出行为。结果表明：铜冶炼烟尘中含有的主要重金属有Pb、Bi、Zn、As、Cd、Sn、Cu和Fe,且含量依次降低;冶炼烟尘的矿物相主要为PbSO₄、PbS、CdS、ZnO。针对重金属的赋存状态,As、Bi、Sn、Fe主要存在形态为残余态,Cd、Cu、Zn主要存在形态为可交换态,Pb主要存在形态为硫化物结合态及残余态。生物有效性系数较高的重金属为Cd、Zn、Cu,表明Cd、Cu、Zn具有较高的迁移性。冶炼烟尘在酸性环境中各金属元素的浸出率明显大于中性或碱性条件,其中在pH=2.0条件下Cd、Cu、Zn的最高浸出率达到80%,Fe的最高浸出率达到了50%,其他金属元素的浸出率都小于12%。     

锌冶炼烟尘中铅汞分布及形态研究

锌精矿脱硫焙烧烟气降温过程中,烟尘的性质及其中铅汞存在形态的变化规律是冶炼烟气重金属(Pb和Hg)污染控制的重要依据。通过电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、激光粒度分析及筛分分析了不同降温收尘环节烟尘元素成分及粒度变化。烟尘主要含Zn、Fe、Ca、Cd、S、Pb元素,其累积质量分数达69.90%~77.62%,而Hg含量较低。烟尘粒径随烟气温度降低呈先增大后减小的变化规律,中位径由沸腾焙烧炉排出的28μm升至经余热锅炉降温后的36μm,再逐级降至经电收尘器后的5.6μm。据此,重点分析了Pb和Hg在烟气中的分布,并借助X射线光电子能谱(XPS)分析了其存在形态。结果表明,随烟气温度降低,烟气中Pb和Hg含量呈上升趋势,Pb由2.8%增至9.2%,Hg由4.8μg/g增至109.1μg/g。不同工艺环节的烟尘中Pb均以PbSO_4和含Pb—O键的复杂Pb配合物的形式存在。Hg变化较为明显,仅沸腾焙烧炉烟尘样品中能够检测到HgS与HgSO_4,其余工艺环节烟尘样品中无含Hg化合物的特征峰。     

粉煤灰和纤维陶粒重金属浸出特性研究

以粉煤灰、作物秸秆、外加药剂为试验材料经多重工序制得秸秆-粉煤灰纤维陶粒(简称"纤维陶粒"),为考察其作为水处理滤料的安全性,以原灰作对比,测定了粉煤灰及纤维陶粒中8种重金属(Hg、As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni)质量比,并通过浸出试验分析其浸出特性。结果表明,纤维陶粒中8种重金属质量比均低于原灰,二者重金属质量比从大到小顺序均为Ni、Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd、Hg。除Zn外,原灰重金属浸出量随浸出时间总体呈增加趋势,浸出量从大到小依次为Pb、Ni、Cu、Zn、Cr、As、Cd、Hg;纤维陶粒重金属浸出量随浸出时间整体呈增大趋势,浸出量从大到小依次为Pb、Ni、Cd、Cu、Zn、Cr、As、Hg,与原灰相比增加量减少。纤维陶粒浸出液中各重金属浸出量均低于原灰,Hg、As、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni平均浸出量分别占原灰的56.14%、55.92%、86.17%、64.17%、47.50%、99.51%、40.74%、58.93%。原灰重金属最大浸出率从大到小为Hg、Cd、Pb、As、Zn、Ni、Cu、Cr;纤维陶粒重金属最大浸出率从大到小为Hg、Cd、Pb、As、Ni、Zn、Cu、Cr,Hg和Cr分别为最易和最难浸出重金属。与原灰相比,纤维陶粒中8种重金属质量比、重金属浸出量和最大浸出率均有所降低,能在一定程度上减少重金属向水溶液中的浸出,提高了其作为水处理滤料的安全性。     

烧结烟气钙基脱硫灰微量元素的浸出特性研究

通过浸出特性试验,分别以去离子水和3种不同pH值的酸性缓冲溶液作浸取剂,研究5种重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni与F在密相法、循环流化床烧结烟气钙基脱硫灰中的质量浓度分布情况及浸出规律.结果表明,烧结烟气钙基脱硫灰不具有腐蚀性,其重金属和F-的浸出量与浸出液pH值密切相关,易在酸性条件下浸出,脱硫灰自身的碱性对其重金属等微量元素的浸出质量浓度亦有较大的影响.烧结烟气钙基脱硫灰中微量元素的质量浓度均远低于<危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别>(GB 5085.3-2007)规定值,不属于具有浸出毒性的危险废物.脱硫灰中Pb2+、Ni2+、Cd2+的浸出质量浓度稍高于西德的固体废弃物填埋标准,在脱硫灰处置时应关注其中Pb、Ni、Cd可能带来的潜在危害.     

烧结砖中重金属释放特性研究

通过向黏土中添加重金属试剂,模拟煅烧试验制作烧结砖.采用酸消解试验研究烧结砖中重金属的总量,采用欧盟NEN7371方法测试烧结砖中重金属的有效释放量,采用NEN7375方法进行块状烧结砖浸出试验,研究烧结砖样品中Cr、Ni、As、Cd和Pb的释放特性.结果表明:烧结砖中重金属的有效释放量低于总量,释放率从大到小为Cd、As、Pb、Ni、Cr;在块状浸出过程中,Cr、Ni、As累积释放量达到平衡的时间为16 d,Pb为4d,而Cd的累积释放量一直有上升的趋势;Cr、Ni、As的释放机理主要为扩散控制,Cd为溶解作用,Pb为表面冲刷作用;5种重金属释放速率从大到小为Ni、Cr、Pb、As、Cd.     

电解锰渣的水泥固化与浸出毒性研究

针对电解锰渣产量大且渣中水溶性锰严重超标的问题,采用水泥作为固化剂对电解锰渣进行处理,研究了水泥掺量对破碎固化体(颗粒粒径d<5 mm)浸出毒性的影响,模拟了酸雨对固化体表面浸出率和破碎固化体浸出毒性的影响,并采用XRD分析了电解锰渣固化前后的矿物组成.结果表明,水泥质量分数为15%～45%的破碎固化体中锰的浸出质量浓度低于国家标准(2 mg/L);水泥质量分数为45%的固化体在pH>3.0的酸雨中的早期表面浸出率数量级仅为10-5 g/(cm2·d),后期则检测不到;水泥质量分数为25%～45%的破碎固化体在pH=1.0的酸性环境中的锰浸出浓度均不超标.电解锰渣水泥固化前后的矿物组成结果显示,电解锰渣水泥固化后的锰浸出率减小是由于其中的水溶性锰被水泥水化产物包容吸附,且固化后水溶性Mn2+转化为不溶、低毒性的MnO2也有利于消除锰对环境的危害.     

高电阻率极板在收集电线焚烧烟尘中的应用

高电阻串收尘极板是指收尘极板的电阻串远远大于金属极板的极板。高电阻串收尘极板在收集废旧电线焚烧烟尘的应用中，收集效率较高，能很好地防止烟气中的腐蚀物质对极板的腐蚀，在理论上进行了分析。     

奎屯高砷地下水灌溉区居民头发和指甲中砷含量研究

近十几年来,奎屯垦区高砷地下水被广泛用于农业灌溉,会在一定程度上降低改水措施对防治砷地方病的效果。为了解高砷地下水灌溉对居民体内砷累积的影响,选择头发和指甲作为评价指标,通过随机采集样品并用氢化物原子荧光光谱法测定样品中总As及As(Ⅲ)质量比的方式,对奎屯高砷地下水灌溉区居民砷污染健康影响现况进行了研究。结果表明,头发样品中总砷质量比为0.20~1.47μg/g(n=37),其中As(Ⅲ)质量比为0.06~0.67μg/g(n=32);51.35%的样品中总砷质量比高于卫生部标准(0.60μg/g),18.92%高于中国居民头发总砷正常值上限建议值(1.00μg/g),头发总砷质量比随居民居住年限和年龄增大而增大。指甲样品中总砷质量比为0.08~0.35μg/g(n=13),且与头发中总砷质量比呈正相关,当地居民体内呈现缓慢的As蓄积特征。改水30年后,奎屯垦区居民体内仍存在较高的砷水平,高砷地下水灌溉造成的人体健康风险不容忽视。     

污泥中氮磷在灰潮土上的淋滤特性研究

污泥土地利用时,其中富含的氮、磷可能会对地下水造成污染.本研究通过测定模拟土柱淋洗液,分析了两种污泥中氮、磷在灰潮土中的迁移性.测定项目包括:pH、EC、硝态氮、全磷.结果表明,土壤淋洗液的pH变化不大,电导率、硝态氮、全磷则明显增大,并随淋洗次数的增多逐渐恢复到空白水平,而且淋洗液的电导率与硝态氮和全磷间存在较好的正相关关系.施用量程桥污泥控制在30%,竹园污泥在10%以内就不会对地下水造成氮、磷污染.     

旋转填充床强化吸收模拟烟气中NO的研究

旋转填充床(RPB)是一种新兴、高效的气液传质设备。以H_2O_2、NaOH及H_2O_2+NaOH复合溶液作为吸收液,采用旋转填充床对含NO模拟烟气的吸收过程进行试验,考察了PRB的转速、气液比对超重力旋转填充床强化传质性能的影响,不同种类的吸收液及浓度、吸收反应时间对脱除低浓度NO效率的影响,以及吸收产物的种类及分布。结果表明,当超重力旋转填充床的转速为900 r/min、气液比为5∶1时,以0.8 mol/L H_2O_2为吸收液的NO脱除率为38%;以0.01 mol/L NaOH为吸收液的NO脱除率为34%;以0.03 mol/L NaOH和0.4 mol/L H_2O_2为复合吸收液时,NO脱除率达95%,NO被吸收后的产物为硝酸根和亚硝酸根离子,成分简单,经简单处理可制成工业原料,直接回收利用。     

芳香酯类富勒烯衍生物的制备及光电性能研究

以PCBM为初始原料,经过水解、酯化反应,生成3类富勒烯衍生物,采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H NMR和13C NMR)、元素分析仪、质谱(MS)对产物结构进行了表征;并通过紫外可见光谱、循环伏安法等手段研究了目标物的光学与电化学性能,结果表明,目标物PCBTE、PCBBE、PCB(4-MOB)M的LUMO能级分别为-3.91 V、-3.88 V、-3.94 V。     

海州矿高矿化度矿井水脱盐试验研究

海州矿矿井水一直都以排放为主要处理方式,不仅污染了水资源,还造成水资源的浪费.水质分析表明,海州矿矿井水属高矿化度矿井水.针对矿井水含盐量高、硬度大的特点,对此类高矿化度矿井水的脱盐方法和脱盐率的影响因素进行了理论分析和试验研究.经过运行费用和运行可靠性等方面的分析比较,确定选用电渗析方法脱盐.试验选用了一定规格的电渗析器,在试验中通过改变电渗析器的工作条件,绘制曲线来分析主要工艺参数的变化对脱盐效率的影响.试验结果表明,在工作电压为55 V、工作电流为1.86 A时,脱盐率达到70%以上.     

袋式除尘器反吹风清灰效果实验研究

通过实验对袋式除尘器反吹风清灰效果进行了研究.实验表明,清洁滤袋阻力与粉尘层阻力相比可忽略不计,滤袋阻力与过滤风速成正比;反吹风清灰时,滤袋上粉尘负荷越大,清灰效果越好;粉尘剥离率随反吹风风速的增加而提高,当反吹风风速增加到3.5m/min时,剥离率增加趋于平缓.实验结果为袋式除尘器清灰时反吹风风速的选择提供了参考数据.     

全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置样机研制

基于粉尘浓度测定和粉尘分布规律、运移规律和沉降规律研究的需要,在气溶胶粉尘发生器的基础上,设计了由计算机控制的全自动漏斗吸嘴式粉尘发生装置.提出了该装置的设计原理、设计结构及运行操作方法.基于C++设计了该装置的控制程序软件包,利用软件包中的驱动控制程序,实现了在计算机上对粉尘发生装置的远程遥控.监测传感器可及时发现吸嘴口是否出现粉尘堵塞,故障传感器同步监测步进电机和搅拌电机,通过微型计算机分析故障并发出相应控制指令.操作过程中,通过对圈数、时长、粉尘用量和密度的设置,可发生1种或多种粒径粉尘,控制发尘浓度、分散度,实现粉尘连续供给.通过发尘效果检验,得出在不同作业工序下,无论是连续产尘的喷浆、凿岩作业,还是瞬间产尘的爆破作业,该装置都具有较好的模拟产尘效果,产尘的分散度、浓度与现场实测值基本一致,表明该装置的粉尘粒度分布控制、产尘流量控制等技术达到了预期效果,可为研究粉尘相关特性试验提供稳定可靠、数量可控的粉尘源.     

SBR法降解处理日化厂废水的实验研究

日化厂废水成分复杂,其中表面活性剂、含P化合物、油脂、色素等严重污染生态环镜,较难处理.本文采用小规模的间歇式活性污泥法(SBR)生物反应器降解处理日化厂废水,分析了废水降解过程中污泥体积指数、污泥负荷、容积负荷等微生物学的特性变化,并讨论了曝气时间、污泥负荷、容积负荷对污染物去除率的影响.结果表明,通过对普通活性污泥的培养与驯化,利用SBR工艺降解处理日化厂废水是可行的.当曝气时间为4.5 h,污泥负荷为1.2 kg/(kg·d)(以MLSS计的COD),容积负荷为2.1～2.3g/(L·d)时,COD、油脂、总磷、表面活性剂(SAA)、SO42-等的去除率分别可达92.3%,99.1%,99.3%,99.3%,99.0%和98.9%.     

SRT对A2/O-MBBR工艺中聚磷菌特性的影响

采用强化生物除磷系统(A~2/O-MBBR)联合工艺,在不同污泥龄(SRT)(20 d、15 d、10 d、6 d、3 d)的条件下,考察A~2/O系统各区聚磷菌生化代谢特性的变化。结果表明,A~2/O-MBBR联合工艺采用双泥系统,分相培养了硝化菌和聚磷菌,该系统的微环境有利于自养型硝化菌的生长和积累,硝化反应已不是A~2/O-MBBR联合工艺运行的限制因素,SRT缩短对系统中总氮(TN)、化学需氧量(COD)去除效果影响不大,可溶性正磷酸盐(SOP)去除率随SRT缩短而逐步上升,SRT为3 d时去除率最大为94%。聚-β-羟基丁酸(PHB)是聚磷菌(PAOs)去除污染物所需碳源和能量的中转站,在胞内聚合物与能量转化过程中起重要作用,不同SRT下胞内聚合物的代谢含量与释磷、吸磷含量有密切关系,代谢量越多,释磷、吸磷量越多。SRT为6 d时,厌氧段聚磷菌具有最佳的释磷性能,形成了具有显著释磷作用的菌种。缺氧区胞内聚合物代谢规律与好氧区相似,对于反硝化聚磷菌来说,在SRT为10 d时对PHB的利用率最高,代谢活性最好;而对于传统聚磷菌来说,在SRT为6 d时其代谢性能最佳,且聚磷菌占全菌比例最大。短泥龄条件有利于提高胞内聚合物的单位污泥质量分数、驯化出积累PHB质量分数较高的微生物种群,其中SRT为6 d时各胞内聚合物含量最高,A~2/O-MBBR联合工艺的处理效果最佳。