重金属污染土壤旋流洗脱设备的设计及性能评估

针对高浓度重金属污染土壤,尤其是污染负荷较高的黏土土壤,传统的物化方法难以实现其高效的洗脱。利用旋流场中土壤颗粒高速自转/公转,实现土壤颗粒污染物的强化快速脱附。土壤旋流洗脱实验分为旋流器的分离性能和单一/复合污染物的脱附性能2部分。在土壤-水体系下,旋流器的最优操作条件为：进口流量0.7 m3·h-1,分流比0.12,固液比为1:20。对于Pb污染物,底流脱附效率均能达到近85%,溢流也能够达到70%。对于Cu污染物,底流和溢流脱附均能达到90%左右。对于Cr(VI)污染物,底流脱附最高能达到60%左右,但溢流洗脱效率极低。复合污染能够在单次通过后脱除Pb、Cu、Cr(VI)等多种重金属污染,且洗脱效果与单一污染洗脱时基本一致。对实际的场地修复具有指导意义。     

3种环保型淋洗剂对重金属污染土壤的淋洗效果

采用振荡淋洗法研究衣康酸(IA)、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(AA/AMPS)和衣康酸-丙烯酸共聚物(IA-AA)在不同因素影响下对污染土壤Cd、Pb和Zn的淋洗效率。结果表明：3种淋洗剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随其浓度增加而快速上升,随pH增加呈迅速下降和先升高后降低2种趋势,随淋洗时间总体呈上升趋势;3种淋洗剂在浓度为0.15 mol·L-1且pH为3时,对Cd和Zn去除率最高（39.34%~65.65%）;在相同浓度和pH为5条件下对Pb的去除率最高（22.05%~50.62%）。其中IA-AA对Cd、Pb和Zn的去除率分别可达65.65%、50.62%和44.92%。它们去除的主要重金属组分为酸溶态、可还原态和部分可氧化态,且经IA和IA-AA淋洗的土壤养分损失相对较小。因此,IA-AA是修复Cd、Pb和Zn复合污染土壤有工程应用前景的淋洗剂。     

铜渣基磷酸铁化学键合材料固化重金属Pb

铜渣堆积会造成资源浪费和环境污染等问题,利用铜渣与磷酸盐反应制备铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),并用其固化重金属Pb。研究铜渣与磷酸二氢铵(m(CS)/m(P))配比、缓凝剂以及硝酸铅掺量对CBIPCs固化重金属Pb的影响。结果表明：随着硝酸铅掺量的增加,固化体抗压强度降低,Pb毒性浸出浓度略增大;在m(CS)/m(P)=3:1和硼砂掺量为2%的条件下,当硝酸铅掺量为12%,固化体自然养护28 d的抗压强度仍达到24.5 MPa,Pb毒性浸出浓度为0.086 mg·L-1,远低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007) 要求的最高限值5.0 mg·L-1。XRD和SEM/EDS分析表明,固化体中生成了PbHPO4、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)OH等铅类磷酸盐产物,并被胶凝相物质紧密包裹。铜渣与磷酸盐反应制备的铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),可通过化学键合和物理固封双重作用实现对重金属Pb的稳定固化。     

不锈钢尾渣重金属回收工业实验与应用

为降低堆存不锈钢尾渣重金属浸出危害和生产钢渣肥料,进行了重金属湿法回收工业实验。实验结果表明,金属品位和综合回收率可达到86%、95%;Cr、Ni平均回收率可达到90%。将研究成果运用到山西太钢不锈钢尾渣处理工程实践上,取得了良好的效果。通过对工艺流程和调试过程的介绍,从重金属矿物相组成和分选机理入手,分析了工艺特点和影响因素,为工艺推广应用提供了参考。     

不同粒径垃圾焚烧底渣的特性和PAHs含量及毒性浸出

研究了不同粒径垃圾焚烧底渣的质量分布、物质成分(XRF)、晶体结构(XRD)、PAHs含量、酸反应特性、PAHs含量以及在2种浸出液中的毒性浸出情况。在比较国内外相关研究的基础上,实验得出垃圾焚烧底渣主要分布在粒径大于0.28 mm范围内,相比一些地区的研究结果要偏细;主要的物质成分为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O和K2O,而主要的晶体结构则分别为CaCO3、SiO2、Ca(OH)2和Mg0.3Ca0.97CO3,都与其他地区的研究结果基本相同;PAHs含量为0.043 4~0.247 mg/kg,与一些研究欧洲地区底渣中PAHs的含量的结果基本相近,且PAHs同类物的含量也随着底渣粒径的减小而增大;同时,实验还得出底渣中8种重金属在2种浸出液中的浸出浓度都未超出危险废物浸出毒性鉴别标准值(GB 5085.3-2007),但当底渣粒径大于0.6 mm时,其对环境中酸性物质的缓冲能力变弱。通过比较国外的一些研究结果,得出如将底渣作为建材利用时,需采用相应防范措施以防止其所含的重金属对周围土壤和水体的影响。希望能为进一步认识、处理和利用垃圾焚烧底渣提供一定的理论参考。     

超积累植物与煤在混烧过程中重金属的迁移特性

通过在管式炉中进行了煤与超积累植物——伴矿景天的混烧实验,主要研究了不同燃烧温度、不同氮氧比气氛以及煤与伴矿景天的不同混合质量比对混烧过程中重金属(Cd、Zn与Pb)迁移情况的影响,并应用XRD技术分析灰渣中重金属的存在形式。实验分析表明:升高温度能在不同程度上增强Cd、Zn与Pb的挥发,提高其在飞灰中的含量;与单独燃烧伴矿景天相比,煤与伴矿景天混烧更有利于Cd和Zn保留在底渣中,但不利于Pb保留在底渣中;对于不同氮氧比气氛而言,Zn和Cd在底渣中的含量随着气氛中氧气含量的提高而升高,而气氛对Pb的影响是随着氧气含量的增加,Pb在底渣的含量是先增加后减少;当煤在混烧中的比例较高时,Cd更多向飞灰迁移,Pb和Zn则更多地残留于底渣。     

酒石酸钾钠(PST)对纳滤处理重金属废水的强化机理

在已有纳滤处理重金属实验中,发现适当添加酒石酸钾钠可以使金属去除率增大的同时膜通量没有明显降低,而且纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的负线性关系。采用X-射线（单晶）衍射法对酒石酸钾钠（PST）与Cd2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+ 4种金属离子的络合配位方式进行分析。通过对晶体结构和键长键角等参数的分析表明,酒石酸钾钠主要通过羧基氧原子和邻位羟基氧原子与金属离子鳌合配位形成五元鳌合环;络合配位的中心金属离子Ni2+、Zn2+和Cu2+是六配位形式,而Cd2+是七配位形式。进一步通过配位分析方法计算了不同配比下配合物水分子量的大小,发现其变化特征与纳滤膜通量的变化趋势相似;金属离子络合物体积变化受到配位键长键角和酒石酸根配位数的控制,其变化特征与纳滤截留率变化一致。说明络合物的配位水分子量和配位体积大小2个参数能够分别解释PST强化纳滤处理重金属膜通量和截留率的变化特征。     

滇池疏浚底泥中重金属在4种蔬菜中的累积效应及其风险评价

滇池疏浚底泥富含有机质和N、P等营养成分,农用可提高土壤保水肥能力,有利于植物生长发育,但是存在重金属污染问题。通过盆栽及田间实验,对生菜、白菜、棒菜和萝卜4种蔬菜施用疏浚底泥作为有机肥进行种植,分析疏浚底泥农用后,其重金属含量对蔬菜的影响,并对其进行风险评价。结果表明,盆栽实验中,应将底泥的施用量控制在5%（0.05 kg·kg-1）以内。田间实验中,叶菜类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在1.6 kg·m-2以下,块茎类蔬菜种植应将底泥的施用量控制在2.4 kg·m-2以下。风险评价采用富集系数（BCF）,以及内梅罗污染指数。盆栽实验中叶菜类蔬菜BCF均为Cd >Pb >Zn >Cu,而块茎类组分BCF均为Cd >Zn >Pb >Cu;田间实验中叶菜类蔬菜BCF均为Zn >Cd >Pb >Cu,茎块类蔬菜BCF为Zn >Cd >Cu >Pb。化学致癌物Cd引起的平均健康风险均低于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大的终生可接受风险水平;而非化学致癌物Pb、Zn、Cu引起的健康风险以Zn最大,Pb次之,Cu最小,且所有非致癌物健康风险均远低于英国皇家协会、瑞典环境保护局及荷兰建设环境部等推荐的终生可接受风险水平。     

电絮凝法处理重金属底泥清淤尾水

采用电絮凝法处理湘江霞湾港重金属底泥清淤尾水,研究了电极转换方式、起始pH值和电流密度对尾水中各污染物去除效果的影响。实验结果表明,采用先由铁作为阳极反应20 min,然后转换铝作为阳极反应10 min的组合方式,当起始pH值为6,电流密度为100 A·m-2时,Cd、Zn、Cu、Pb、Hg、As、NH4+-N和TP的去除效率分别可以达到99.2%、98.6%、99.3%、98.4%、99.5%、99.7%、84.8%和95.9%。电絮凝法去除尾水中重金属的主要机制是分布于悬浮物中的重金属主要通过疏松态铝的絮凝以及氢气的气浮作用去除,而分布于过滤液中的重金属主要以其氢氧化物沉淀去除。     

Fenton氧化剩余污泥过程重金属迁移及其形态变化

采用Fenton氧化处理含重金属剩余污泥,通过BCR法测定并分析了污泥处理过程各重金属形态的变化,重点考察了pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比、温度（T）和反应时间（t）5个因素对重金属迁移及形态变化的影响。结果表明,利用Fenton氧化处理剩余污泥,污泥重金属形态变化显著,且受到初始pH、H2O2投加量、H2O2/Fe2+比和温度的影响,但反应时间的影响较小。正交实验结果显示,Fenton氧化处理污泥的最佳条件为：初始pH1、H2O2投加量12 g·L-1、H2O2/Fe2+比10和温度50℃,此时污泥Cu、Mn和Zn 3种重金属的弱酸溶解态含量达到最高值,分别为72.66%、90.12%和87.51%。在最佳条件时,污泥上清液中Cu、Mn和Zn含量可分别从0.08、0.263和0.01 mg·L-1增加到15.08、17.49、32.74 mg·L-1。研究表明,Fenton氧化污泥过程提高了污泥中弱酸溶解态重金属含量,利于重金属从固相向液相转移,从而有效降低污泥饼中重金属含量,有利于污泥脱水后的进一步处理及其资源化。