烟气脱硫液中共存离子对汞稳定化的影响

利用湿法烟气脱硫技术(Wet Flue Gas Desulfurization,WFGD)同步除汞被认为是最经济的燃煤烟气脱汞方式,但进入脱硫液的Hg~(2+)易被还原并再次释放进入大气,造成二次污染.针对这一问题,本研究选择了常用的Na2S、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、二硫代氨基甲酸盐(DTC)等系列重捕剂,考察了投加量对Hg~(2+)去除效果的影响,并筛选出了去除效果较好的3种类型重捕剂,探究了脱硫液中主要的阴阳离子(SO_2-4、NO-3、Ca~(2+)、Mg~(2+))及重金属离子等共存离子对Hg~(2+)去除效果的影响.结果表明:Na2S、TMT类重捕剂TMT-18和DTC类重捕剂DTCR-2的去除效果相对较好;SO_2-4、NO-3会抑制TMT-18和Na2S对Hg~(2+)的去除,对DTCR-2稍有促进作用;Ca~(2+)、Mg~(2+)对TMT-18去除Hg~(2+)有促进作用,而对Na2S有抑制作用;重金属离子会抑制重捕剂对Hg~(2+)的去除效果,Cu~(2+)和Pb~(2+)对Hg~(2+)螯合去除效果的影响较Ni~(2+)和Zn~(2+)要大,随着Cu~(2+)和Pb~(2+)浓度的增加,DTCR-2对Hg~(2+)的去除显著降低,Cu~(2+)浓度的影响尤为显著.本研究可为解决Hg~(2+)在脱硫液中的还原再释放及二次污染问题,同时也为湿法烟气脱硫同时脱汞的工业应用提供理论依据.     

北京灰霾天PM_(2.5)中有机官能团和无机离子的ATR-FTIR研究

采用傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR)研究北京西北城区灰霾天气下PM_(2.5)中有机官能团(R-OH羟基、R-CH脂肪族碳氢基、R-CO-羰基、R-NO2硝基官能团)和无机离子(NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-)的变化规律.结果表明,PM_(2.5)中无机离子(NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-)的ATR-FTIR吸收峰值高于有机官能团(R-CH,R-CO-,R-NO_2,R-OH)的峰值;有机官能团R-CH的吸收峰峰值高于R-CO-和R-NO_2官能团的吸收峰,R-OH官能团的吸收峰峰值最低.灰霾天PM_(2.5)中各有机官能团和无机离子的ATR-FTIR吸收峰值明显高于非灰霾天.说明灰霾天气下PM_(2.5)中这些官能团及无机离子的质量浓度均高于非灰霾天.灰霾天PM_(2.5)中无机离子(NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-)质量浓度高于有机官能团(R-CH,R-CO-,R-NO_2,R-OH)的质量浓度,且有机官能团以R-CH为主,R-CO-,R-NO_2次之,R-OH最少.     

泰山顶夏季大气气溶胶中水溶性离子的浓度及其粒径分布研究

为研究我国华北地区大气污染区域传输过程,2006-06在泰山日观峰上的泰山气象站,利用Andersen分级采样器同步进行了大气气溶胶采样,样品用离子色谱(IC)进行了分析.结果表明,SO2-4、NH 4、K 的浓度在0.43～0.65 μm出现峰值;Ca2 、Mg2 的浓度在4.7～5.8 μm出现峰值;NO-3、Na 、Cl-的浓度在0.43～0.65 μm和4.7～5.8 μm出现峰值.观测期间,高浓度的硫酸盐的质量中位直径在0.5～0.8 μm,属于"液滴模态".二次离子(SO2-4-、NH 4、NO-3)和K 浓度变化很剧烈,其它离子浓度变化不大.其中SO2-4的变化幅度最大,最低浓度为4.0 μg穖-3,最高浓度达到42.3 μg穖-3.来自泰山南方潮湿的气团是形成二次离子高值的原因.     

北京大气PM10中水溶性金属盐的在线观测与浓度特征研究

研究了北京大气可吸入气溶胶（PM10）中水溶性金属盐的变化特征,并对其来源进行了分析。钠盐、钾盐、镁盐、钙盐浓度的变化范围分别为：0.5～1.4μg/m3、0.5～2.5μg/m3、0.1～0.5μg/m3、0.6～5.8μg/m3,不同水溶性金属盐最高值和最低值出现季节不同。水溶性金属盐没有明显的采暖期和非采暖期的差异,说明冬季采暖不是它们的主要来源。海盐和土壤源是北京大气PM10中Na+的主要来源,K+的主要来源包括秸秆燃烧和生物质排放,土壤源是Mg2+和Ca2+的重要来源。水溶性金属盐的日变化规律不同。降水对Na+、K+、Mg2+、Ca2+的清除分别为10％～70％、20％～80％、10％～77％、5％～80％。     

超低排放改造后燃煤电厂细颗粒物排放特征

超低排放改造后,燃煤电厂细颗粒物排放特征发生了变化,为定量评估颗粒物中各组分的排放特征及环保设备对细颗粒物的影响选取了3台超低排放机组为研究对象利用DGI分级撞击采样器对湿法烟气脱硫装置(WFGD)、湿式静电除尘器(WESP)进、出口颗粒物取样并用多种指标分析研究.结果表明,3台机组出口处排放的PM_1、PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度范围分别为0.25～0.38、0.31～0.42和0.42～0.57 mg·m~(-3)两种改造工艺下排放的PM_(10)质量浓度相当,但是颗粒物粒径分布和成分组成存在差异相比FP1和FP2机组,FP3机组PM_(2.5)/PM_(10)比值最高,可能原因是FP3机组安装了WESP,对粒径2.5μm以上的颗粒有更好地脱除效果.FP2和FP3机组排放的PM_(2.5)中水溶性离子总浓度分别为0.20 mg·m~(-3)和0.06 mg·m~(-3),FP2机组排放水溶性离子以Ca~(2+)和SO_4~(2-)为主,FP3机组以NH_4~+和SO_4~(2-)为主.FP2机组WFGD进出口颗粒物分析结果显示,WFGD过程会通过夹带含石灰石、石膏的脱硫浆液增加水溶性离子排放.在WFGD后加WESP能有效去除PM_(25)、PM_(10)颗粒物,降低水溶性离子对大气环境的影响.     

《大气污染防治行动计划》后期成都大气PM2.5中水溶性无机离子特征

为探究《大气污染防治行动计划》实施后期成都大气PM2.5中水溶性无机离子(WSIIs)季节变化及来源等特征,本研究于2016～2017年在成都城区进行了分季节PM2.5样品的连续采集,对其中WSIIs进行了全面分析.结果表明,成都市年均ρ(PM2.5)和ρ(WSIIs)分别为(114.0±76.4)μg.m-3和(41.2±31.3)μg.m-3,ρ(WSIIs)可占ρ(PM2.5)的36.1％,其季节贡献特征为:秋季(39.5％)＞冬季(38.2％)＞春季(32.5％)＞夏季(28.9％).全年及各季节P(PM2.5)和ρ(WSIIs)均值均表现为夜间高于白天,且昼夜差异幅度呈现出了明显的季节变化特征.SNA(SO42-、N03-和NH4+)是WSⅡs的重要组成,在春、夏、秋和冬这4季中可占到整体ρ(WSIIs)的84.2％、86.6％、86.3％和87.0％.秋和冬的ρ(NO3)/ρ(SO42-)比值分别为1.1和1.6,高于春和夏的0.96和0.57,移动源和固定源相对贡献随季节变化特征明显.观测期间WSIIs主要来源包括二次生成、扬尘源和燃烧源.后向轨迹分析表明,来自成都东部地区的近地气团对应的P(PM2.5)低于源自西部的高空气团,就WSIIs构成而言,东部气团对应的ρ(SO42-)占比高于西部气团,而西部气团对应的ρ(NO3-)占比则高于前者.     

不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附研究

讨论了不溶性腐殖酸(IHA)对水中重金属pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附去除作用.将可溶性腐殖酸进行改性处理,制备了不溶性腐殖酸,并应用差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等测试手段对其热性能及微观形貌进行了分析表征.研究了不溶性腐殖酸对水溶液中的Pb、Cd、Cu等重金属离子的吸附特征.吸附等温线分别以Linear,Frendlich和Langmuir方程进行拟合,结果显示吸附的最佳模型为Frendlich方程.利用该方程拟合的数据,由Clausius-Claperyon's方程计算出的pb2 、Cd2 、Cu2 吸附焓变值说明,重金属在不溶性腐殖酸上的吸附以物理吸附为主.同时考察了温度、酸度及吸附时间对吸附的影响.结果表明,随着温度的升高和pH值的增大,不溶性腐殖酸对pb2 、Cd2 、Cu2 的吸附量增加.随着pH的增加,在近中性条件下不溶性腐殖酸对重金属离子的吸附率高且稳定.当pH=7时,在实验浓度范围内pb2 、Cd2 、Cu2 在不溶性腐殖酸中的吸附率分别为98.73%,97.86%,99.25%.吸附进行12 h以后,吸附作用基本达到平衡.不溶性腐殖酸对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定,可以广泛用于去除污水中的重金属离子.     

酿酒酵母吸附Zn(Ⅱ)过程中阳离子(K+，Mg2+，Na+，Ca2+)的变化分析

研究了酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn(Ⅱ)的过程中各种阳离子的变化情况.研究结果表明,当Zn(Ⅱ)的初始浓度是0.08～0.8 mmol·L^-1,酵母浓度约1 g·L^-1,初始pH为5.65,反应38h内,酵母的Zn(Ⅱ)吸附量为74.8～654.8μmol·g^-1,去除率达到76.4%～92.8%,pH值升高0.55～1.28.吸附过程中酵母首先快速释放大量K⁺,其次是Mg²⁺和Na⁺,Ca²⁺的释放量较少,数量级一般可分别达到几百、几十和几个μmol·g^-1.以离子交换为基础计算的各阳离子释放量总和一般超过Zn(Ⅱ)的吸附量,证明酵母吸附Zn(Ⅱ)的机理之一是离子交换,但不唯一.无缓冲溶液体系酵母吸附Zn(Ⅱ)的过程中溶液pH值升高,H⁺被吸收,K⁺等阳离子释放,是生物体细胞的本质属性,与Zn(Ⅱ)是否存在无关,但是Zn(Ⅱ)可以促进阳离子的释放以及降低酵母对H+的吸收,也反映出Zn(Ⅱ)与H⁺之间可以竞争细胞表面吸附位.死酵母的吸附量低于未处理酵母,与阳离子交换能力关系不大,可能与细胞表面变形导致Zn(Ⅱ)吸附困难有关.     

Unravelling the effects of complexation of transition metal ions on the hydroxylation of catechol over the whole pH region

Catechol pollutants (CATPs) serving as chelating agents could coordinate with many metal ions to form various CATPs-metal complexes. Little information is available on the effects of complexation of metal ions on CATPs degradation. This work presents a systematical study of •OH-mediated degradation of catechol and catechol-metal complexes over the whole pH range in advanced oxidation processes (AOPs). Results show that the pH-dependent complexation of metal ions (Zn²⁺, Cu²⁺, Ti⁴⁺ and Fe³⁺) promotes the deprotonation of catechol under neutral and even acidic conditions. The radical adduct formation (RAF) reactions are both thermodynamically and kinetically favorable for all dissociation and complexation species, and OH/O⁻ group-containing C positions are more vulnerable to •OH attack. The kinetic results show that the complexation of the four metal ions offers a wide pH range of effectiveness for catechol degradation. At pH 7, the apparent rate constant (k_app) values for different systems follow the order of catechol+Ti⁴⁺ ≈ catechol+Zn²⁺ > catechol+Cu²⁺ > catechol+Fe³⁺ > catechol. The mechanistic and kinetic results would greatly improve our understanding of the degradation of CATPs-metal and other organics-metal complexes in AOPs. The toxicity assessment indicates that the •OH-based AOPs have the ability for decreasing the toxicity and increasing the biodegradability during the processes of catechol degradation.     

Mg (OH)2@粉煤灰复合材料对重金属离子的去除研究

根据“粒子设计”思想，以粉煤灰为载体，采用非均匀形核法制备了一种核壳结构粉煤灰负载纳米氢氧化镁复合材料，并对其吸附废水中Cu （II）、Ni （II）和Pb （II）性能进行研究.采用扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱、比表面积分析仪（BET）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）等技术对包覆前后的复合粉体进行了表征.结果表明，复合粉体表面均匀包覆了大量纳米氢氧化镁和少量水合碳酸镁，比表面积增大到原来（粉煤灰1.79m²/g）的30多倍，平均孔径由11nm增加至14.7nm.平均孔隙宽度从12.8nm增加至15.4nm.粉煤灰表面的Si-O-Si、Si-O-C与氢氧化镁之间形成Si-O-C-O-Mg和Si-O-Mg-OH.复合粉体材料去除重金属的效率明显高于原粉煤灰和氢氧化镁，其单位饱和吸附量分别达到了216.30、116.50、160.96mg/g.根据Zeta电位、FTIR及模拟方程分析了复合粉体吸附重金属离子机理，结果表明复合粉体材料对重金属离子通过沉淀反应、静电吸引、离子交换等方式进行吸附，吸附过程等温线符合Langmuir等温模型，动力学符合颗粒内扩散模型，热力学符合自发吸热反应.通过解吸再生试验发现，经过5次循环再生利用后，复合粉体对重金属离子的去除率达到50%以上，这说明复合粉体在吸附过程中具有良好的再生性能.