基于总物流分析的我国钢铁工业生态效率分析

近年来我国钢铁产量快速增长且钢铁工业规模庞大,因此有必要对我国钢铁工业的生态效率进行研究. 采用总物流分析方法对我国钢铁系统的总物流进行分析,得到了钢铁系统的总物流分析指标;对1995—2011年我国钢铁工业的生态效率(包括资源效率、能源效率、脱钩指数等)进行了分析. 结果表明:2004年资源效率(粗钢产量与铁矿原矿消耗的比值)和资源经济效率(钢铁工业增加值与铁矿原矿消耗的比值)均达到最大值,二者分别为0.54 t/t和827.66元/t;2011年能源效率(粗钢产量与钢铁工业能耗的比值)和能源经济效率(钢铁工业增加值与钢铁工业能耗的比值)均达到最大值,分别为1.53 t/t和2 976.65元/t. 基于我国钢铁系统的总物流分析结果进行了脱钩指标分析,结果显示,D_DEU(国内开采量的脱钩指数)为0.189,大于DMI(直接物质投入量)、TMR(总物质需求)及DPO(国内排放量)的脱钩指数(分别为0.115、0.084和0.061),即国内开采量的脱钩情况在该阶段达到最佳,这与我国铁矿石产量不足、钢铁生产更多依赖于进口资源密切相关. 最后提出了提高矿产资源综合利用率和重视废钢资源回收利用等相应的对策建议.      

光助纳米铁还原Cr(VI)的研究

采用液相还原法制备了纳米铁,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构、形貌特征进行了表征.以Cr(Ⅵ)为模拟污染物,中压汞灯作为光源,考察了不同投加量、不同pH值等条件下光照对纳米铁还原Cr(Ⅵ)的影响.结果表明:制备的纳米铁具有很高的反应活性,粒径约为7.6nm,呈球形,可在空气中自燃.在25℃、Cr(Ⅵ)浓度为20mg/L、pH=7±0.5,加入0.1g的纳米铁,光照60min后Cr(Ⅵ)的还原率达到62.3%,而无光照时Cr(Ⅵ)的还原率仅为27.6%,说明光照对Cr(Ⅵ)的还原具有明显的促进作用.当纳米铁投加量较大时,纳米铁对Cr(Ⅵ)的还原速率大于光照对其产生的影响.反应液pH值对Cr(Ⅵ)还原速率的影响较光照对其产生的影响显著.在紫外光的照射下,纳米铁中电荷可能在诱导下作受迫振荡,与吸附分子发生电荷传递是光照促进纳米铁还原Cr(Ⅵ)的主要原因.     

Shellac-coated iron oxide nanoparticles for removal of cadmium(II) ions from aqueous solution

This study describes a new effective adsorbent for cadmium removal from aqueous solution synthesized by coating a shellac layer, a natural biodegradable and renewable resin with abundant hydroxyl and carboxylic groups, on the surface of iron oxide magnetic nanoparticles. Transmission Electron Microscopy (TEM) imaging showed shellac-coated magnetic nanoparticle (SCMN) adsorbents had a core-shell structure with a core of 20 nm and shell of 5 nm. Fourier Transform Infrared Spectroscopic analysis suggested the occurrence of reaction between carboxyl groups on the SCMN adsorbent surface and cadmium ions in aqueous solution. Kinetic data were well described by pseudo second-order model and adsorption isotherms were fitted with both Langmuir and Freundlich models with maximum adsorption capacity of 18.80 mg/g. SCMN adsorbents provided a favorable adsorption capacity under high salinity conditions, and cadmium could easily be desorbed using mild organic acid solutions at low concentration.     

钢铁工业氮氧化物污染防治途径研究

针对钢铁工业氮氧化物减排的紧迫形势,首先介绍了钢铁工业氮氧化物主要排放源,提出了烧结工序和自备电厂是氮氧化物排放的主要污染源,其烟气中氮氧化物控制是钢铁企业氮氧化物减排的重点;其次对钢铁工业氮氧化物生成机理,热力型、燃料型、快速型进行了分析;在此基础上,总结了钢铁工业烧结、自备电厂、焦化、炼铁、轧钢工序氮氧化物污染防治技术途径,为钢铁工业进一步开展氮氧化物减排工作提供了技术支撑.     

木兰县饮用水源地水质状况分析研究

2012年木兰县监测站对木兰县饮用水源地水质状况进行了监测,监测了六项常规的监测项目,其中包括:pH、总硬度、铁、锰、浑浊度、总大肠菌群.通过这些监测数据可知,木兰县饮用水源地中pH、总硬度、浑浊度均能达到中国《生活饮用水卫生标准》和国家《地下水质量标准》(GB 14848-93)规定,总大肠菌群四个季度均未检出,但铁的含量在第三季度出现超标情况,锰的含量在第一、二、三季度出现超标,本文分析了超标的成因及处理的方法,并提出建议.     

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤铁形态变化

选取菜子湖区不同退耕年限(3、5、7、9、11、21 a)湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分别采用王水消解法和Tessier连续提取法,分析了退耕还湖后湿地土壤全铁和铁的赋存形态特征,探讨退耕还湖后湿地土壤铁组分特征变化规律.结果表明:研究区土壤铁各形态含量大小顺序为:残渣态(RES-Fe:17.09~30.84 g·kg-1)铁锰氧化态(RED-Fe:3.66~4.48 g·kg-1)有机结合态(OM-Fe:0.87~3.09g·kg-1)碳酸盐结合态(CARB-Fe:0.01~0.37 g·kg-1)可交换态(EXC-Fe:0.01~0.15 g·kg-1).占全铁均小于1.5%的EXC-Fe和CARB-Fe均在退耕3 a和5 a期间含量快速升高,而后降低再升高,最低值出现在退耕11 a;RED-Fe在退耕3~9 a比较稳定,随后缓慢增加;而OM-Fe随退耕年限增加整体上呈增加趋势;占土壤铁形态总量73.91%~85.42%的RES-Fe在退耕3a时含量下降,在3~9 a间呈现逐渐增加的趋势,9~21 a又逐渐下降;研究区全铁(Tot-Fe)平均含量在18.50~38.41 g·kg-1之间,变化趋势与RES-Fe基本一致.讨论结果表明退耕还湖后水文条件和植被状况的改变导致了土壤环境发生变化,从而不仅影响退耕后湿地土壤全铁含量变化,也影响土壤铁形态组分特征,进而影响土壤铁的有效性.     

水环境中碳纳米管对沙丁胺醇光降解的影响

选取沙丁胺醇(salbutamol,SAL)为目标污染物,研究了3种碳纳米管(CNTs,单壁碳纳米管SCNT、羟基衍生化多壁碳纳米管MWNT-OH和羧基衍生化多壁碳纳米管MWNT-COOH)对有机污染物在模拟太阳光照下降解的影响;并且研究了CNTs与天然水体中光活性物质三价铁离子(Fe3+)的相互作用.结果表明,3种CNTs能够通过竞争吸收光子,即光屏蔽作用抑制SAL光解;同时又能通过光致激发产生单线态氧(1O2)促进光解反应,两种作用机制同时存在,在绝大多数情况下,抑制作用占主导地位.此外,CNTs还能通过静电吸附作用使水体中的光活性物质Fe3+失活,从而影响有机污染物在天然水体中的光化学行为.     

Degradation of pentachlorobiphenyl by a sequential treatment using Pd coated iron and an aerobic bacterium (H1)

The reductive dechlorination and biodegradation of 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl (PCB#101) was investigated in a laboratory-scale. Palladium coated iron (Pd/Fe) was used as a catalytic reductant for the chemical degradation of 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl, and an aerobic bacteria was used for biodegradation following the chemical reaction in this study. Dechlorination was affected by several factors such as Pd loading, initial soil pH and the amount of Pd/Fe used. The results showed that higher Pd loading, higher dosage of Pd/Fe and slightly acid condition were beneficial to the catalytic dechlorination of 2,2^′,4,5,5^′-pentachlorobiphenyl. In laboratory batch experiments, 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl was reduced in the presence of Pd/Fe bimetal, which was not further degraded by aerobic bacteria. 2,2^′,4-trichlorobiphenyl (PCB#17), a reduction product from 2,2^′4,5,5^′-pentachlorobiphenyl, was readily biodegraded in the presence of a aerobic bacterial strain. It is suggested that an integrated Pd/Fe catalytic reduction-aerobic biodegradation process may be a feasible option for treating PCB-contaminated soil.     

Fe^0-厌氧微生物体系处理活性艳红X-3B的试验研究

采用间歇式摇床试验,研究了葡萄糖共基质条件下Fe^0-厌氧微生物体系中Fe^0投加量、pH值、染料初始浓度对活性艳红X-3B模拟废水脱色率的影响,比较了Fe^0-厌氧微生物、纯厌氧微生物及纯Fe^0 3种体系中废水的脱色效果。结果表明：Fe^0-厌氧微生物体系中初始浓度（50～500mg／L）对活性艳红X-3B的脱色率影响不大;而Fe^0投加量、pH值存在一个最佳范围;当Fe^0投加量为260mg／L,pH值为6．0,污泥浓度为0．35gVSS／L,停留时间约为30h时,体系中活性艳红X-3B的脱色率可达90％左右,比相同试验条件下纯Fe^0、纯厌氧微生物体系达到此脱色率所需时间分别缩短了约1／2、7／10。在Fe^0-厌氧微生物体系中,由紫外可见分光光度分析可推测活性艳红X-3B的脱色机理主要是其偶氮键发生断裂,生成苯胺和萘类物质,而且苯胺和萘类物质能得到进一步降解。     

不同粒径零价铁（ZVI）对污水污泥H_2S和CH_4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁（ZVI）,包括200目普通铁粉（200m-ZVI）、800目超细铁粉（800m-ZVI）和纳米铁粉（nZVI,粒径=20 nm）,对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现：（1）在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;（2）不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI〉800m-ZVI〉200m-ZVI;（3）在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。