磷酸镁水泥固化/稳定化重金属性能及作用机理研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,是由过烧氧化镁和磷酸盐通过酸碱中和反应制备得来,具有早期强度高、结构紧密和体积形变小等优点,在固化/稳定化重金属方面受到广泛关注,但存在放热量大、凝结速度快等缺点.本文归纳了国内外学者对磷酸镁水泥固化/稳定化重金属和重金属污染土的研究,重点讨论重金属离子对磷酸镁水泥抗压强度、凝结时间、酸碱度和水化热的影响,环境对重金属MPC体系稳定性的影响,以及其固化/稳定化重金属离子的作用机理,得出主要固化机理为化学键合、吸附作用和物理包裹,最后指出磷酸镁水泥固化重金属研究的不足和对未来研究的展望,为磷酸镁水泥固化/稳定化重金属的研究提出了新思路.     

铜冶炼高砷烟尘浸出特性研究

以水为浸取剂,浸出铜冶炼过程中产生的高砷烟尘(砷质量分数为15.06%),研究了反应温度(T)、反应时间(t)、液固比(L/S)、pH值等因素对As、Pb、Zn浸出率的影响,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法分析了原料及浸出渣的微观结构,揭示了高砷烟尘中As、Pb、Zn物相的溶解机理。结果表明,以Pb_2As_2O_7和(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O存在形态为主的高砷烟尘浸出特性受液固比、pH值的影响十分显著,而受反应温度、反应时间的影响很小。在T=50℃、t=30 min、L/S质量比=10∶1、pH=1.0、搅拌速度300 r/min的条件下,Pb浸出率小于0.5%,As浸出率为93%,Zn浸出率为95%。XRD和SEM结果表明,在强酸性条件下,烟尘中的Pb_2As_2O_7物相可溶解释放Pb~(2+)和AsO_4~(3-),而生成的Pb~(2+)可与液相SO_4~(2-)反应生成PbSO_4沉淀,进而降低Pb的浸出率;(Fe,Zn)_3(AsO_4)_2·8H_2O溶解释放出Zn~(2+)和AsO_4~(3-),可进一步提高As和Zn的浸出率。     

密云水库水的预氧化研究

针对北京密云水库水的水质特征,分别进行了实验室预氧化实验和现场中试研究。室内预氧化实验结果表明,预臭氧化对水中UV254的去除率明显高于高锰酸钾和次氯酸钠,并且还能有效降低原水中的THMFP。在1.0 mg/L臭氧剂量时,嗅味物质MIB的浓度从98.0 ng/L降为73.0 ng/L,去除率为26.0%。中试试验结果表明,预臭氧化工艺与常规工艺的THMFP的去除率分别是25.6%和14.9%,预臭氧化能大幅度杀灭大肠杆菌,去除率高达94%,并能够显著降低砂滤出水颗粒数,从而减少砂滤出水微生物、病原体出现的几率,对改善水质有积极影响。     

冬季密云水库水的预臭氧氧化处理研究

针对冬季北京密云水库水低温、低浊的水质特征,分别进行了实验室烧杯实验和现场中试研究,并对原水及处理后的水质进行了物理分级和化学分级研究.实验结果表明,预臭氧氧化能降低原水中消毒副产物的前体物(如三卤甲烷生成势),并能显著减少原水中颗粒物的含量;预臭氧氧化工艺与常规工艺相比,能提高砂滤出水的UV254和颗粒物的去除率,有效降低砂滤水头损失率.     

高镁镍铁渣基草酸盐化学键合材料的制备及性能

为提高镍铁渣(FS)的综合利用率,提出利用FS与草酸(OA)反应制备镍铁渣基草酸盐化学键合材料(FS-OCBCMs),主要考察了m(FS/OA)质量比、水灰质量比(m(W/C))、粉煤灰(FA)掺量、缓凝剂种类及掺量对材料凝结时间和力学性能的影响,并采用XRD和SEM分析手段,表征了材料的物相组成和微观结构。结果表明:随m(FS/OA)的增加,凝结时间先减小后增大,抗压强度呈先增大后减小的趋势;当m(W/C)=0.14～0.17时,材料28 d时抗压强度均达到33 MPa以上;当m(W/C)0.17时,抗压强度随之降低。FA掺量对材料早期抗压强度影响较大,随FA的增加,早期强度不断降低,而后期强度与未掺FA材料的抗压强度接近。缓凝剂硼砂(B)掺入具有较好的缓凝作用,且掺量为1%时,材料力学性能最好,28 d时抗压强度可达45 MPa,而三聚磷酸钠(P)的掺入,不具有缓凝作用,还使凝结时间大幅度降低;当掺量为5%时,凝结时间降到14 min,且对材料早期强度影响较大。FS-OCBCMs的主要产物为结晶较好的MgC_2O_4·2H_2O,且当掺入1%的B时,产物结晶更好,同时提高了材料的抗压强度。以上研究结果对于实现高镁镍铁渣的资源化利用具有一定的指导意义。     

锡冶炼含砷烟尘低温陶瓷固化技术

以锡冶炼过程中排放的含砷烟尘为研究对象,对浸出特性和低温陶瓷胶凝材料对其的固化效果进行了研究。结果表明,含砷烟尘As、Cu和Zn毒性浸出浓度分别为6 783、167和224 mg/L,严重超过国家毒性浸出鉴别标准值。其经低温陶瓷胶凝材料固化处理,当含砷烟尘掺量小于40%,自然养护3 d,As、Cu和Zn毒性浸出浓度急剧降低,且低于国家标准值。XRD和SEM分析表明,低温陶瓷胶凝材料在复合化学激发剂作用下,反应生成类沸石水化铝硅酸盐矿物(Al-O-Si);固化体中Ca-Fe-As-O盐是As固化的主要矿物相。Cu2+、Zn2+替换铝硅酸盐聚合物结构中的Na+、K+保持平衡电荷。胶凝材料水化产物填充于材料颗粒间,使其连接成一致密整体,有效降低了有害物质的毒性浸出浓度。