环境中氮化物迁移转化过程研究进展

本文对近年来国内外有关氮化物迁移转化过程研究取得的新成果作了较为全面的叙述，包括氮化物在不同的生态系统中的硝化和反硝化的规律、转化的动力学以及数学模式等方面取得的研究成果     

环境中氮化物迁移转化过程研究进展

本文对近年来国内外有关氮化物迁移转化过程研究取得的新成果作了较为全面的叙述，包括氮化物在不同的生态系统中的硝化和反硝化的规律，转化的动力学以及数学以得的研究成果。     

碳酸氢盐对沉积物中砷迁移转化的影响

该研究以砷污染湖泊阳宗海的沉积物及其上覆水为对象,考察了在有微生物存在与没有微生物存在2种情况下,提高上覆水中HCO₃^-离子浓度,沉积物-上覆水界面砷的迁移转化的规律及其影响机制。研究结果表明:上覆水中HCO₃^-离子的竞争吸附作用对沉积物中砷的溶出量只起到微弱的促进作用。铁砷(氢)氧化物的还原性溶解能在实验初期解吸释放出砷和铁,但铁与砷的浓度变化趋势并不同步,Fe的还原性溶解只是造成砷浓度升高的原因之一。而微生物的还原活动是砷解吸的主要影响因素,微生物活动增加了As(Ⅲ)在总砷中的占比,提高了砷的生物有效性,增加了造成二次砷污染的生态风险。     

Pb在胶州湾多介质中迁移-转化模型研究

在分析重金属污染物Pb(II)在胶州湾中主要迁移-转化过程的基础上,根据化学污染物在多介质环境中迁移-转化模型的基本原理,建立了Pb(II)在胶州湾多介质海洋环境中迁移-转化箱式模型,逻辑上主要包括水动力交换、生物富集、有机络合和悬浮颗粒物吸附、沉积等迁移-转化过程.利用1997年和2000年～2004年胶州湾Pb(II)海上监测数据进行模型模拟与验证,模拟结果与监测结果吻合较好,这表明该模型逻辑结构及动力学方程基本合理,同时也说明,模型中所采用的参数基本能够反映胶州湾海域的地域化特征.在此基础上估算了Pb(II)在胶州湾的海洋环境容量.     

垃圾焚烧中吸附剂对Cd、Pb迁移分布的影响

利用管式炉和模拟垃圾,研究了焚烧过程中SiO₂、Al₂O₃、CaO等吸附剂对重金属Cd、Pb迁移分布的影响规律,考察了不同吸附剂添加量、管式炉反应温度和停留时间的影响.结果表明,在各反应温度下,SiO₂、Al₂O₃、CaO均有利于Cd停留在底渣中;对于Pb,SiO₂、Al₂O₃亦使其易于停留在底渣中,而CaO在高温时表现为使Pb更易于向飞灰迁移.上述影响的程度均随着吸附剂添加量的增加而增加.当反应炉温度为850℃时,各吸附剂对于Cd的吸附效果顺序为CaO>Al₂O₃>SiO₂,对Pb的顺序为Al₂O₃>SiO₂>CaO.反应炉温度和停留时间的增加,也都易于使Cd、Pb向飞灰迁移.     

蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化及影响因素

为了研究蚯蚓堆肥过程中重金属的迁移转化特征,利用不同质量的牛粪(350～400g)、秸秆(150～200g)和过磷酸钙(25～75g)混合配比成6组基质,探索分析添加蚯蚓(50～150g)堆肥过程中基质重金属(Cu、V、Mn、As、Zn和Cr)总量和形态的变化特征及其影响因素.结果表明:与添加蚯蚓质量为50g与100g相比,添加蚯蚓质量为150g时, Cu(总量27.00mg/kg,可氧化态22.03mg/kg)、Zn(总量288.89mg/kg,可还原态22.03mg/kg)、V(总量15.22mg/kg,残渣态8.87mg/kg)和Cr(总量26.79mg/kg)是显著较低的(P<0.05);4周的蚯蚓堆肥降低了Mn、As的总量和Cu、V的生物有效性,但增加了Cu、V、Zn的总量和Mn、Zn的生物有效性;基质pH值和有机质含量是影响堆肥过程中重金属总量及其形态明显变化的关键因素;基于潜在风险指数和风险评价编码法发现基质还田对土壤重金属污染的潜在风险较小.     

磷酸对八宝景天热解过程中As、Pb迁移转化的影响

本文利用管式炉在不同温度下对八宝景天进行直接热解和磷酸预处理热解,研究了As、Pb的迁移特性和形态分布.结果表明：生物炭中As的回收率随温度升高波动,Pb的回收率随温度升高先增大后减小,As、Pb的回收率均在500℃时达到最大,分别为66.2%和73.08%.添加8%磷酸后As、Pb回收率在一定温度范围内增加,并在300℃时达到最大值,分别为83.75%和92.78%.热解温度由300℃升到600℃时,生物炭中As的稳定形态（F4+F5）由不足20%增加到70%左右,Pb的最稳定形态（F5）由3%增加到32%.添加8%磷酸热解后,生物炭中As的稳定性小幅增加,500和600℃时F5分别增加20%和5%;Pb的稳定性显著增加,（F4+F5）均达到90%以上.磷酸添加量对重金属形态分布无明显影响.实验结果表明采用磷酸预处理用于修复植物热解可提高生物炭中重金属As、Pb的回收率及稳定性,并可降低其生态风险指数.     

垃圾焚烧中硫化合物对重金属Pb迁移分布影响

采用管式炉和模拟垃圾对垃圾焚烧中硫化合物(包括S、Na2S、Na2SO3、Na2SO4)、焚烧温度、重金属初始加入浓度以及焚烧停留时间对Pb迁移分布的影响进行了研究.使用ICP-AES分析技术(美国EPA消解方法)对重金属浓度进行测量.结果表明,垃圾焚烧中4种硫化合物的加入均使得Pb在底渣中的分布比例比未加入硫化合物时的分布比例降低.Pb在底渣中的分布比例随加入S和Na2S含量的增加而减少,相应地在飞灰中的分布随S和Na2S加入量的增加而增加,而Pb的迁移分布比例受Na2SO3和Na2SO4含量变化的影响不显著.温度的升高使得Pb向飞灰中的分布比例逐渐增加,整个试验温度范围内Pb在烟气中的分布均为0.初始浓度的增加也使Pb在底渣中的分布比例逐渐升高,飞灰中的分布比例逐渐下降.停留时间的增加会使得Pb在底渣中的分布比例降低,相应地在飞灰中的分布比例会增加.     

pH及DO对磷酸盐在长江口混合过程中迁移、转化的影响

通过实验室模拟实验,研究了不同pH及富氧、缺氧条件下长江径流淡水和东海外海水在混合过程中磷酸盐(PO4-P)的稀释模式,并结合2006~2007年长江口及邻近海域PO4-P的实际稀释状况,分析了pH及DO对PO4-P在河口混合行为的影响。结果表明:咸淡水混合需要一定的平衡时间,过滤后的长江水与外海水混合后,大约15 h后PO4-P浓度不再变化;未过滤的长江水与外海水混合则需要10 h的平衡时间。在不同pH咸淡水的混合过程中,PO4-P浓度与盐度均呈现出较好的相关性。且在高、低盐度区,PO4-P浓度与pH的变化分别呈现出不同的趋势。在缺氧和富氧状态下,PO4-P浓度均随盐度的增大而降低,且缺氧状态的PO4-P浓度高于富氧状态的PO4-P浓度。此外,根据2006~2007年长江口及邻近海域的现场调查数据可知,PO4-P在河口的实际稀释状况与本研究的实验结果基本相一致。     

污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比.热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO.焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.     

褐煤地下气化过程中铅和砷的迁移规律的研究

在煤炭地下气化模型试验的基础上,研究了褐煤原煤及其气化产物中的铅和砷的含量和分布,进行了铅和砷的质量平衡计算,并分析了其析出的反应机理.实验结果表明,铅在原煤中以残渣态23.07%、碳酸盐和铁锰氧化物结合态53.96%、硫化物结合态22.96%存在,而砷则以残渣态47.73%、有机结合态7.95%、硫化物结合态40.90%存在.在气化过程中63.65%的铅和56.23%的砷残存在地下煤灰中,1.15%的Pb和6.62%的As转化到煤气冷凝水中,35.20%的Pb和37.15%的As转化到煤气中.     

电动修复过程中电解质浓度对U(Ⅵ)迁移和能耗的影响

采用了柠檬酸与氯化铁组合的一种复合电解质,研究不同的电解质浓度对U（Ⅵ）的迁移行为和能量利用率的影响.结果表明：柠檬酸和氯化铁的最佳浓度为0.1mol/L CA+0.03mol/L FeCl₃,该浓度时铀的去除效率约为（61.55±0.41）%,累积消耗能量为0.2559kW·h,能量有效利用率β为（0.24±0.02）×10³.采用Visual MNIETQ软件模拟铀在pH值为3.0的柠檬酸和氯化铁溶液中的存在形式,结果表明主要以大量铀-柠檬酸根络合物（UO₂-Citrate^-）和少量的铀酰离子（UO₂²⁺）存在,此时铀主要从阴极向阳极迁移.当氯化铁浓度增加至0.05mol/L时,铀的去除率相应减少,产生此现象与电渗流强度及方向、氢氧化铁胶体吸附等因素有关.相较于单一的柠檬酸和盐酸,以柠檬酸和氯化铁组合的电解液具备去除效率高、浸出毒性低、土壤修复后危害小等优势.     

氧化钙对危险废物焚烧飞灰热处理过程中铅释放的抑制

危险废物焚烧飞灰（以下简称“飞灰”）在热处理过程中,挥发性重金属铅（Pb）的释放对环境的潜在风险备受关注.本文研究了飞灰在600~1200 ℃热处理过程中,常见添加剂CaO对飞灰中Pb的浸出及挥发行为的影响.结果表明,当热处理温度超过1000 ℃且CaO含量为38.7%时可有效抑制飞灰中Pb的浸出,促使其转移至稳定的残渣态.而CaO的含量为47.9%时,在飞灰热处理过程中可促使飞灰中Pb转移至Ca₃PbSiO₆矿物相,进而抑制飞灰中Pb的释放,这对精准控制飞灰热处理过程的重金属二次污染具有重要参考价值.     

飞灰热处理过程中基本特性研究

对不同粒径飞灰中重金属的分布情况进行了研究，并采用高温熔融管式电炉试验装置，对垃圾焚烧飞灰进行了高温热处理研究，探讨了热处理过程中飞灰减重率和重金属挥发率的变化规律，并对飞灰热处理后的收集物进行XRD实验。结果表明，Cd和Pb在小粒径飞灰中含量较高，Zn和Cu的分布与飞灰的粒径分布相似，Cr富集于相对较大粒径的飞灰中。热处理过程中，1150℃和1350℃时飞灰减重率增长快，而在650～1050℃之间减重率增长缓慢，仅从8％增加至17％。飞灰中重金属经热处理后，挥发率依次为Pb〉Cd〉Cu〉Zn。XRD实验结果表明，Pb主要以双金属氯化物（KPb2Cl5）形式挥发。     

热敏纸中双酚A迁移转化的研究

对热敏纸中双酚A的溶出、迁移和光降解动力学规律进行了研究,考察了热敏纸中双酚A在人工模拟汗液中的溶出规律,探讨了热敏纸与普通纸在一定湿度和压力下重叠放置时双酚A的迁移转化情况,研究了热敏纸中双酚A在不同温度和时间及不同光源下的降解规律.结果显示,不同光源下双酚A的降解符合一级反应动力学规律;热敏纸中双酚A的总含量约为13.06mg/g,在模拟汗液中的最大溶出量为10.35mg/g,温度和时间是影响溶出量的主要因素;湿度是双酚A从热敏纸迁移至普通纸中的主要影响因素.     

热处理修复方式对污染土壤性质及生态功能的影响

因为具有良好的处理效果和较短的施工周期,热处理是目前污染场地修复领域应用的热点技术之一,厘清热处理对土壤性质及功能的综合影响对于评价土壤价值具有重要意义。在分析了大量相关研究与应用案例的基础上,总结了热处理修复技术对土壤有机质、pH、营养组分等理化性质的影响,阐述了热处理对土壤微生物、动物以及植物的生态影响,分析了热处理过程对土壤污染物的衍生物产生以及复合污染修复效果的影响,探讨了热处理对土壤的综合影响及其对实际修复工程的指导意义,并对未来热处理在污染场地修复应用中的研究重点和方向提出了展望。     

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

碱热联合破解污泥效果及动力学研究

研究了碱热联合处理对污泥的破解效果并进行了动力学分析.结果表明,碱的加入显著提高了热处理的破解效果,NaOH的破解效果比Ca(OH)2好.碱热联合处理脱水泥饼的适宜处理参数为140℃、90min、Ca(OH)2和NaOH投加量为0.25g/g总固体(TS).在该条件下,溶解性化学需氧量(SCOD)比未加碱时分别增加了41.26%和198%,质量减少率分别为50%、57%.采用NaOH碱热破解污泥后的SCOD值与热处理温度(T)、处理时间(t)及投碱量(A)的关系可以用幂指数模型表示:SCODNa=10178.17[T ]0.43 [A ]0.59t 0.24.     

城市污泥处理过程中重金属迁移转化特性研究进展

城市污水处理厂污泥产量大、成分复杂,处置不当会对环境产生二次污染。污泥中的重金属在污泥处理处置过程中不可降解,仅发生固液相迁移和化学形态的转化,导致其在环境中积累和迁移,最终进入食物链危害人体健康。重金属的危害不仅与其种类、含量等相关,化学赋存形态也是其生物有效性、迁移性和生态毒性等的关键影响因素。针对城市污泥无害化、稳定化、减量化、资源化过程常用的处理方法,包括物理法（热水解、超声波、微波）和化学法（热解、酸处理、氧化、电化学）等,重点论述了各种处理方法对污泥中重金属相间迁移及化学形态转化的影响,分析重金属迁移转化的原因,并对该过程相关机理进行总结,在此基础上提出城市污泥重金属风险控制的建议,包括污泥中重金属总量削减和稳定化,以及控制污水中重金属含量。

     

丙烯酸树脂漆渣共混改性PVC泡沫复合材料性能研究

利用回收热塑性丙烯酸树脂漆渣共混改性聚氯乙烯(PVC)发泡体系,并通过热压法制备泡沫复合材料,研究了树脂漆渣添加量对体系剪切黏度及发泡产品泡孔微观形貌、表观密度、力学和耐热性能的影响。结果表明:丙烯酸树脂漆渣的加入可增加PVC分子链间相互作用力,提高PVC发泡体系的剪切黏度,从而调控熔体强度,得到泡孔结构细密均匀的泡沫复合材料;最佳树脂漆渣添加量为10%,PVC发泡体系的剪切黏度由2 726.1 Pa·s升至9 029.4 Pa·s,制备的PVC泡沫复合材料表观密度由0.63 g/cm ³降至0.49 g/cm ³,弯曲强度和冲击强度分别由13.6 MPa和4.7 kJ/m ²升至18.2 MPa和8.9 kJ/m ²,玻璃化转变温度(T_g)由72 ℃升至75 ℃。