煤气化渣活化过二硫酸盐和过一硫酸盐降解苯酚的比较

以固体废弃物煤气化渣(CGS)作为活化剂,构建了煤气化渣/过二硫酸盐(CGS/PDS)和煤气化渣/过一硫酸盐(CGS/PMS)体系,通过场发射扫描电子显微镜表征CGS的微观结构和元素组成,使用傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪表征CGS表面官能团,考察了CGS投加量、PDS浓度、PMS浓度、初始pH等因素对降解苯酚的影响,推测了活化路径,探究了氧化机理。结果表明,CGS中Fe元素含量达11.9%且含有多种官能团,随着CGS投加量的增加,PDS和PMS对苯酚的降解效率逐渐增大。当CGS投加量为3.0g/L时,1.0mmol/L PDS反应60min后对苯酚的降解率达97.82%,0.4mmol/L PMS反应60min后对苯酚的降解率达98.88%。两种体系对苯酚的降解率均在p H=3时最高。共存Cl-对两个体系降解苯酚均表现出促进作用,而共存NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)对苯酚的降解产生抑制作用。CGS/PDS体系降解苯酚过程中产生了·SO_(4)^(-)和·OH,而CGS/PMS体系产生了·SO_(4)^(-)、·OH和·O_(2)^(-),但两个体系对苯酚的降解均以·SO_(4)^(-)占主导地位。研究结果可为固体废弃物煤气化渣高价值应用提供指导,为煤气化渣进一步应用于水污染控制提供理论依据。

钢渣/氮掺杂改性活性炭催化过硫酸盐降解罗丹明B

以提高钢渣资源化利用和深度降解有机污染物为研究目标,通过改变氨气煅烧温度制备了系列钢渣/氮掺杂改性活性炭复合材料,并用于催化过硫酸钠处理罗丹明B(RhB)废水。同时采用N2吸附/脱附、XRD、XPS等手段对复合材料的孔结构和表面性质进行了表征。结果表明:氮元素的引入可改善复合材料中活性金属与活性炭之间的相互作用,从而提高复合材料的催化活性。以最优复合材料60%GZ/AC-N800为研究对象,在反应温度为35℃、PS加量为2 g/L和宽pH(3~11)操作条件下,反应30 min后罗丹明B(100 mg/L)的去除率可达88.7%~92.2%。动力学分析发现,60%GZ/AC-N800复合材料催化PS降解RhB符合准二级动力学。自由基掩蔽实验发现,该降解过程是自由基途径(SO_(4)^(·-)和·OH)和非自由基途径(^(1)O_(2))共同参与反应的氧化过程。

考虑采动效应的闭坑矿井水硫酸盐污染规律

高硫煤矿闭坑后成为埋藏在地表以下深部的产酸污染场,对相邻含水层和周边环境造成了潜在危害,且因采动效应影响和矿井空间分布复杂导致相邻含水层的污染过程与污染程度评价困难。以某闭坑矿区为研究对象,选取SO_(4)^(2-)作为特征污染物,考虑多煤层采动裂隙对含水层结构的破坏影响,运用数值模拟技术对闭坑矿区酸性矿井水中SO_(4)^(2-)污染迁移特征进行研究,并分析流体扩散系数对含水层污染物运移的影响。结果表明:SO_(4)^(2-)在二叠系童子岩组砂岩含水层中水平迁移面积随时间增大而增大,增大速率逐渐减小,垂向渗透系数扩大10倍,空间变异性增强;闭坑5、10、15a后,最大水平迁移距离分别为215、414、612m,最大垂向迁移距离分别达到50、65、70m;而扩散系数越大,产酸时间越长,SO_(4)^(2-)迁移距离和污染范围将随之增大,相较于水平方向,垂向上SO_(4)^(2-)浓度变化对扩散系数的敏感度更高。基于模拟结果,结合闭坑矿区实际条件,针对性提出了“源头减量-过程阻断-末端治理”的综合防控与治理方案。研究结果将为该闭坑煤矿酸性矿井水污染治理与防控提供理论基础,也为其他同类矿井提供科学借鉴。

改性磷石膏对超硫酸盐水泥水化特性的影响

本工作研究改性磷石膏对超硫酸盐水泥(SSC)早期水化热、强度、孔溶液pH值、水化产物和微观形貌的影响。与通用硅酸盐水泥(CPC)体系相比,SSC体系早期水化速率较慢、水化热较低、诱导期延长,第二放热峰出现延后,表现出较低的早期水化特性,磷石膏的改性方式可调控早期水化速率和体系水化活性。SSC体系主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,浆体pH值稳定在11,其强度与磷石膏特性有关,煅烧处理可提高其中后期强度,而石灰中和处理可提高全龄期强度。磷石膏经处理后,活性增加,产生更多的AFt和C-S-H凝胶,使其结构密实、强度增加。

高温改性钢渣活化过硫酸盐降解甲基橙和苯酚的反应机制

采用高温改性钢渣活化过硫酸盐(peroxymonosulfate,PMS)降解甲基橙(methyl orange,MO)和苯酚(phenol,AR)。考察了改性钢渣投加量、PMS浓度、初始pH值、反应温度对MO和AR降解效果的影响。在改性钢渣质量浓度为9.0 g/L、PMS物质的量浓度为12.0 mmol/L、初始pH值为7.0、反应温度为25℃的条件下,反应90 min,30 mg/L MO和15 mg/L AR的降解率分别达到90.5%和100%。材料表征分析结果表明,高温改性钢渣比表面积增大、孔隙率高、催化氧化PMS性能好,且重复利用仍有较好的原位恢复性能。自由基淬灭和电子顺磁共振波谱实验说明,高温改性钢渣/PMS反应体系存在非自由基(1 O 2)和自由基(SO_(4)^(-)·和·OH),发挥了碱活化PMS和铁氧化物活化PMS的共同作用,最终将MO和AR降解为小分子物质。

煤矿酸性废水中硫酸盐的防治与潜在资源化技术研究进展

煤炭在未来依然是中国能源结构的重要组成部分,煤炭开采过程中产生含高浓度硫酸盐的煤矿酸性废水(ACMD)是制约其实现高质量绿色可持续发展的关键。ACMD是SO_(4)^(2-)的一个重要工业污染来源,其主要是含硫矿暴露后的氧化作用产生。通过回顾ACMD的形成机理和危害,分析了可用于源头预防和后续处理的技术,秉持“预防胜于治理”的原则,全面分析了抑菌剂、氧气隔绝和表面钝化等预防硫酸盐产生的技术特点,后续处理阶段目前采用较多的技术包括化学沉淀、吸附、离子交换与膜技术的主动修复技术和以生物处理与人工湿地为主的被动修复技术。主动修复技术存在二次污染的风险和成本较高等问题,被动修复技术的处理时间和系统稳定性限制其广泛应用;鉴于硫酸在化学和冶金工业中市场可观,从ACMD回收硫酸的资源化前景潜力巨大,目前关于从ACMD中回收硫酸的潜在技术包括精馏、扩散渗析、电渗析、溶剂萃取和结晶等,评估了每种工艺应用于ACMD中的技术和经济可行性;最后着重强调了关于ACMD中硫酸盐防治和资源化技术的未来发展前景,其中包括深入研究预防技术,降低处理成本,开发新型稳定的处理和回收工艺,为煤炭行业的污染控制与废弃物资源化提供新的控制策略和更广泛的研究思路。

硫酸盐还原菌利用玉米发酵液为碳源还原地下水中的硫酸盐

将玉米发酵液作为微生物硫酸盐还原体系的碳源,可大幅降低还原成本,对实现硫酸盐废水经济、高效处理具有重要意义。探究了复合碳源比例、碳硫比(C S)和pH等对硫酸盐还原菌(SRB)还原硫酸盐的影响。结果表明:在初始SO_(4)^(2-)浓度为(1000±50)mg L时,5种复合碳源比例均能获得较好的硫酸盐还原效果,剩余SO_(4)^(2-)浓度均小于地下水质量标准Ⅳ类水质350 mg L要求;当初始C S=0~3.5时,随C S比升高,SRB的硫酸盐还原速率增加,但碳源的硫酸盐还原利用效率下降;在初始pH接近7.0时SRB硫酸盐还原活性最佳。反应体系pH和ORP值的变化可准确指示细菌活性变化。

硫酸盐型厌氧氨氧化研究与应用进展

硫酸盐型厌氧氨氧化(S-Anammox)是一种在厌氧条件下同步去除NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的新型生物处理工艺,为废水同步脱氮除硫提供了新思路,但是其氮硫转化机制、功能微生物与影响因素等研究仍有不足。综述了S-Anammox相关反应方程式、潜在功能微生物与功能基因、影响因素,分析了S-Anammox工艺的应用场景,提出了不同的组合工艺。建议进一步深化氮硫转化机制的研究,揭示功能微生物、反应条件与调控原理,为S-Anammox工程化应用提供理论与技术支持。

锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂工艺设计

通过分析锂云母矿石物料成分与提锂工艺技术现状,创新提出一种锂云母硫酸-硫酸盐混合焙烧提锂技术。从工艺流程、主要设备、技术指标、生产过程污染控制等方面,对所设计的利用该新技术从锂云母中提锂的工艺进行系统分析。采用该工艺技术可实现锂云母中Li、Rb和Cs的高效提取,三者的总回收率分别达到80.3%、54%和61%。

在干湿循环下CaFe-LDHs掺合料对混凝土试块的抗硫酸盐侵蚀研究

通过化学共沉淀法制备出Ca Fe-LDHs,并用于硫酸盐的吸附及混凝土试块的抗硫酸盐侵蚀研究。吸附试验表明,CaFe-LDHs对硫酸的吸附过程符合拟一级动力学模型和Langmuir模型,这说明CaFe-LDHs对硫酸盐具有更好的吸附性能。在抗硫酸盐侵蚀试验表明,混凝土试件的抗压强度随Ca Fe-LDHs掺量的增加而增加,且随着干湿循环的次数增加而先增加后减少。硫酸盐深度分布曲线表明,随着掺合料的增加能够有效地延缓硫酸盐对混凝土试块的侵蚀,并说明CaFe-LDHs作为掺合料能够有效地降低硫酸盐对混凝土试块的侵蚀。

零价铁活化过硫酸盐降解土壤中邻苯二甲酸酯

为了探究零价铁(ZVI)活化过硫酸盐(PS)对土壤邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的降解效率、最优降解条件及对土壤性质的影响,该文通过单因素实验和正交实验,研究初始pH值、水土比、PS浓度、ZVI添加量、反应时间对DEHP降解效率的影响,同时探讨了氧化体系对土壤理化性质和速效养分的影响。结果表明,5个因素对DEHP降解率的影响程度依次为PS>初始pH>ZVI添加量>水土比>反应时间。当初始pH为3、水土比4∶1、PS浓度为1 mmol/g、ZVI添加量为0.5 mmol/g、反应80 min时DEHP降解率在75.12%~80%之间,降解效果最佳。ZVI/PS氧化体系对土壤性质影响较大,随着PS浓度增加,土壤pH、土壤有机质含量呈现不同程度的降低,土壤电导率和氧化还原电位呈递增趋势。当同时加入PS和ZVI时,速效氮含量显著增大;单独向土壤溶液中添加ZVI或PS均使土壤速效磷含量显著增高,当土壤溶液中同时添加PS和ZVI后,速效磷含量急剧下降;而当ZVI或PS的浓度比≥1时,速效钾含量急剧下降,降幅达到76%。在实际修复PAEs污染土壤时要充分评估氧化剂添加量对土壤性质的影响,该研究可为ZVI活化PS去除土壤环境介质中的DEHP提供了理论和实践依据。

硫酸盐对厌氧消化的影响及强化工艺研究进展

含硫化合物作为工业生产中的常见原料,在医药化工、食品加工等行业中被广泛利用,这也导致了相关行业生产废水中高硫酸盐的水质特点。废水中的硫酸盐成分,会对厌氧生物处理效能产生一定的抑制,同时也会造成设备和管道的腐蚀损耗。研究通过总结厌氧系统中硫酸盐生物还原机理、利用碳源种类以及硫酸盐还原菌与产甲烷菌的竞争影响机制,揭示硫酸盐对厌氧消化性能的影响。并针对高含硫酸盐废水厌氧处理的关键点,进一步介绍目前主流的处理工艺和硫酸盐厌氧抑制的缓解手段,结合相关工艺运行特点,分析不同处理工艺优缺点,为高含硫酸盐废水厌氧处理工艺选择提供参考。

SRB处理硫酸盐废水的影响因素探究

采用上流式固定床厌氧生物膜(UFAB)反应器处理人工模拟废水,研究了利用硫酸盐还原菌(SRB)处理硫酸盐废水的影响因素,考察了碳硫比、碳源种类、水力停留时间以及硫酸盐浓度等因素对硫酸盐去除效果的影响。结果表明:UFAB反应器在n(TOC)/n(SO_(4)^(2-))为6,甲酸-乙酸-乳酸钠混合碳源(三者物质的量比为1∶1∶4),进水硫酸盐质量浓度为1200 mg/L,水力停留时间为9 h的条件下,对硫酸盐平均去除率达83.80%,有较强的脱硫能力,出水硫酸盐平均质量浓度为194.4 mg/L,达到了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中作为集中式生活饮用水地表水源地的水质要求。

硫酸盐对混凝土侵蚀过程的细观数值分析

硫酸盐侵蚀作为混凝土耐久性损伤的一个重要方面,日益受到人们的普遍关注。根据Fick第二定律和化学反应动力方程,建立了细观层面硫酸盐对混凝土侵蚀过程的数值分析方法。以混凝土随机凸多边形骨料模型为基础,利用Matlab程序对有限元软件进行二次开发,建立了基于扩散-化学反应的硫酸盐对混凝土侵蚀过程的细观数值分析方法,并与试验结果进行了对比。结果表明:硫酸盐侵蚀过程细观数值方法得到的模拟结果与试验结果吻合较好,可以有效模拟硫酸盐对混凝土的侵蚀过程;距混凝土表面一定深度范围内,SO_(4)^(2-)浓度随表面SO_(4)^(2-)浓度的提高而增加;砂浆中SO_(4)^(2-)扩散系数是影响混凝土内SO_(4)^(2-)最大侵蚀深度的主要因素;界面过渡区厚度对硫酸盐环境中混凝土损伤的影响较小。

氮锰共掺生物炭活化过硫酸盐降解安塞蜜的研究

考察了高温热解法制备的氮锰共掺生物炭协同过硫酸盐降解水中新兴污染物安塞蜜的效能与机制。表征结果表明,氮锰共掺生物炭具有良好的比表面积与孔径结构。实验结果表明,氮锰共掺生物炭协同过硫酸盐能够显著提升水中安塞蜜的降解率,表现出更高的降解效能;在催化剂投加质量浓度为2.5 g/L、过硫酸盐浓度为8 mmol/L及不改变初始溶液pH的条件下,120 min时对安塞蜜的去除率高达94.17%。降解反应以硫酸根自由基为主导自由基。氮锰共掺生物炭具有良好的活化性能和回收利用率。

过硫酸盐活化方法研究进展

综述了国内外过硫酸盐活化方法的研究进展,分析了物理活化方法、化学活化方法、联合活化方法产生氧化性自由基的机理,总结了不同活化方法的优缺点和常见应用场景以及利用活化的过硫酸盐降解有机污染物的研究现状。在分析总结过硫酸盐活化方法存在问题的基础上,提出过硫酸盐活化方法的进一步研究设想,以期为过硫酸盐修复实际污染土壤提供技术支撑。

冻融与硫酸盐侵蚀共同作用对再生混凝土的复合损伤研究

对于不同取代率再生混凝土在冻融循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下的损伤,采用快冻法,对再生粗骨料取代率为0、30%、50%和100%的再生混凝土进行试验。试验测试了混凝土的质量损失、相对动弹性模量、立方体抗压强度,并利用电子显微镜和X射线衍射等方法分析混凝土的微观结构及侵蚀产物。试验结果表明:再生粗骨料对混凝土耐久性影响巨大,随着取代率的提高,再生混凝土的性能随冻融循环次数的增加逐渐下降,硫酸盐在一定程度上减缓了混凝土的劣化,冻融循环是混凝土劣化的主要原因,并提出了盐胀与冻胀、静水压及化学腐蚀复合作用下的损伤机理。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

Co掺杂Mn_(2)O_(3)复合材料的构筑及活化过氧单硫酸盐降解医药废水

废水中的抗生素对人类健康与生态安全构成了重大威胁,通过活化过氧单硫酸盐(PMS)产生活性氧物种是处理抗生素废水的有效手段。然而,由于电子迁移效率不足,实现高效的PMS活化仍然具有挑战性。在此,Co掺杂的Mn_(2)O_(3)催化剂(Co5-Mn_(2)O_(3))通过简单的一步煅烧法得到,以氧氟沙星(OFX)为目标污染物,考察了Co5-Mn_(2)O_(3)/PMS体系的降解性能,在15 min内OFX去除率达到了95%,相比于原始Mn_(2)O_(3)提升了12.3倍,同时Co5-Mn_(2)O_(3)/PMS体系对多种污染物(环丙沙星、磺胺甲恶唑、四环素、罗丹明B和甲基橙)均表现出良好的降解性能,体现了实际应用的潜力。X射线光电子能谱证实,Co掺杂引起了催化剂表面重构与电子迁移实现了Mn^(4+)-O-Co^(2+)活性位点的形成。猝灭实验分析,富电子Co位点与缺电子的Mn位点可以有效地活化PMS生成硫酸根自由基与单线态氧从而实现OFX的高效去除。这项工作为控制催化功能提供了一种活性位点的结构调控方法,为自由基与非自由基耦合降解提供新视角。

紫外光辅助MnFe_(2)O_(4)@活性炭活化过硫酸盐降解盐酸四环素

通过水浴-逆共沉淀法制备磁性催化剂MnFe_(2)O_(4)@AC(MFA),并对其结构和磁性进行了系统表征。结果显示,MnFe_(2)O_(4)纳米颗粒包覆在活性炭(AC)表面,构成了多级孔结构。MFA较AC基体材料的比表面积有所下降,但仍高达176 m^(2)·g^(-1),平均孔径为8.49 nm。MFA的比磁化强度高达38.92 emu·g^(-1),可利用外磁场实现高效固液分离。以MFA为催化剂,在紫外光辅助下活化过硫酸氢钾(PMS)降解盐酸四环素(TC)。研究表明,在紫外光辐照下MFA/PMS体系对TC降解率能够达到97.70%,是无紫外光照射体系的1.2倍;共存阴离子、药剂制度、TC初始质量浓度等因素对系统的催化性能具有显著影响。循环5次之后,降解率仍可达到82.76%。自由基猝灭实验表明,超氧自由基(·O_(2)^(-))和单线态氧(^(1)O_(2))是紫外光辅助MFA/PMS高级氧化体系中的主要活性氧。机理分析表明,MFA的高吸附性为催化降解提供了良好的基础,紫外光辐照和MFA/PMS高级氧化体系的协同效应可显著提升活性基团的生成效率,从而促进了有机分子的降解。