“双碳”背景下废弃生物质的高值化利用研究

以废弃棉花秸秆为原料,在500℃下热解制备了棉花秸秆活性炭(CSAC),并研究了对亚甲基蓝和酸性品红的吸附特性。同时,以CSAC为载体,采用水热法制备ZnO/CSAC,并初步探索其光催化特性。结果表明:室温下,投加量为6,25 g/L,吸附60,90 min时,CSAC对200 mg/L模拟亚甲基蓝和酸性品红废水的脱色率分别为99.66%和78.20%。对两种染料的吸附过程都更符合准二级动力学,受化学吸附控制,且为放热过程。可见光照射下,ZnO/CSAC的投加量为1 g/L,2 h时对200 mg/L亚甲基蓝的降解率可以达到91.20%。ZnO/CSAC中纳米ZnO呈二维片状组装成绒球状长在CSAC表面,活性反应点位增多,光催化性能良好。

印刷线路板环保型退膜液的设计开发及性能研究

为了提高印刷线路板退膜液的环保性,通过试验研究确定了以无机碱为主体的环保型退膜液配方:无机碱NaOH 0.5 mol/L,碎膜剂二乙二醇单丁醚10 mL/L,表面活性剂醇类R 5 mL/L,护锡剂柠檬酸钾1 g/L,其余为纯水。该退膜液无色透明,状态稳定,在温度50℃的条件下进行退膜,退膜时间在50~70 s以内,膜碎大小为5~10 mm,锡厚变量均值低于0.5μm,氨氮值为4.632 mg/L。将该退膜液与同产线产品进行对比,发现两者退膜性能极为接近,而环保型退膜液具有更低的氨氮值和化学需氧量(COD)值,在满足生产需求的同时也能有很好的环保性,从而降低了退膜废液的处理成本。

磷石膏的综合利用及其在建筑材料领域的应用研究进展

磷石膏是湿法制备磷肥工艺过程中的副产物,主要物相是CaSO_(4)·2H_(2)O。我国磷石膏产量居世界第一,综合利用率却不到50%,堆存量已达8亿吨,对生态环境造成了严重破坏,因此,探索磷石膏的有效利用途径已迫在眉睫。本文对磷石膏综合利用主要领域的研究现状进行了分析,其中磷石膏在化工领域的利用率仅有5%,在农业领域的利用率也只有2%,而建筑材料领域是目前磷石膏的主要应用领域。目前将磷石膏应用于水泥缓凝剂、石膏砌块和水泥砂浆已经实现了工业化;将磷石膏应用于胶凝材料和路基材料,由于浸出毒性的问题,并未大规模应用;将磷石膏用作填充剂则因为材料强度较低,仅仅停留于实验室探索阶段。最后展望了未来无害化利用磷石膏技术研究的发展趋势,以期为解决磷石膏的堆存问题提供参考。

白泥填料在膨胀阻燃环氧树脂中的协效阻燃和抑烟作用

为实现氨碱白泥的资源化利用,以氨碱白泥为原料,通过烘干、粉碎和表面改性制备白泥填料,并将其作为阻燃协效剂应用于膨胀阻燃环氧树脂,系统研究了白泥填料对膨胀阻燃环氧树脂的阻燃性能、抑烟性能和成炭能力的影响。结果表明,添加白泥填料能够显著降低膨胀阻燃环氧树脂的热释放和生烟量,表现出优异的协效阻燃和抑烟作用。当添加5%烷基化白泥填料时,阻燃和抑烟效率最高,峰值热释放速率和峰值生烟速率降低至234.6 kW/m^(2)和0.048 m^(2)/s,极限氧指数提高到30.5%。此外,白泥填料具有优异的协效成炭作用,添加5%烷基化白泥填料可以促进膨胀阻燃环氧树脂生成更多的芳香结构和含磷的交联结构,增强炭层的致密性和隔热隔质性,提高炭层质量,在700℃下残炭量达到24.5%。

粉煤灰基陶瓷膜支撑体的制备与尺寸放大试验

选取固体废物粉煤灰作为支撑体骨料,TiO_(2)为烧结助剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂,木炭粉为造孔剂,采用固态粒子烧结法制得初始陶瓷膜支撑体样品,并对其进行等比尺寸(直径)放大制备。探究支撑体尺寸放大制备中烧结温度、造孔剂添加量、尺寸(直径)放大倍数等因素对支撑体性能的影响,对物质组成、微观形貌、抗折强度、纯水通量、酸碱腐蚀率及孔径分布等性能进行表征。结果表明:最高烧结温度为1 050℃,造孔剂木炭粉添加量为15%(质量分数),放大到原尺寸(直径)的2倍时,所制得支撑体性能最佳,其内部孔隙均匀,颈型结构明显,纯水通量为4 728.26 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为25.15 MPa,中值孔径为3.06μm,孔隙率为38.56%,酸、碱质量损失率分别为0.33%、0.25%。

锆基非晶合金电解质等离子体抛光工艺及废液处理

电解质等离子体抛光技术在非晶合金结构件的应用仍处于探索阶段,而且会产生含较高浓度的重金属和氟离子废液。为了提高锆基非晶合金结构件的表面质量以满足其使役性能,研究抛光时间、工作电压、硫酸铵浓度、初始温度、工件入水深度、阳极挂具材料等电解质等离子体抛光工艺参数对锆基非晶合金表面粗糙度、晶化情况的影响,并利用正交试验进行参数组合优化,对比不同参数对于表面粗糙度的影响显著程度。最后针对抛光后废液污染的问题,探究并配套合适的废液处理方案。结果表明:影响抛光后材料表面质量因素的显著程度为抛光时间>工作电压>初始温度>硫酸铵浓度,最优抛光工艺参数组合为抛光时间8 min,工作电压220 V,初始温度88℃,硫酸铵浓度为5%,此时表面粗糙度为0.103μm。经化学混凝沉淀法和离子交换树脂法组合工艺处理后,出水废液中的重金属和氟离子浓度均能达国家电镀污染物排放标准。研究成果可为电解质等离子体抛光在锆基非晶合金的实际生产提供工艺指导,有助于推广锆基非晶合金结构件的产业化应用,促进锆基非晶合金的大规模工业生产。

煤粉炉掺烧造纸污泥的污染物排放

燃煤锅炉掺烧是一种经济可行的污泥处置方式,由于造纸污泥有机质含量较高,采用造纸厂内已建成的燃煤供热锅炉掺烧造纸污泥,既可以减少造纸厂处理污泥的成本,又能利用污泥热能。掺烧造纸污泥可能会使锅炉产生的烟气和灰渣等固体废物中的污染物有所变化。利用造纸厂2×300 MW机组锅炉进行掺烧造纸污泥试验,检测产生污染物的变化情况。掺烧试验共掺烧造纸污泥755 t,燃煤与掺烧污泥的掺混比为22∶1,混合燃料相比燃煤热值稍下降。掺烧试验持续3 d,对烟气、干化污泥、炉渣和粉煤灰进行样品采集,共采集掺烧前3个烟气样品、3个干化污泥样品,各采集1个炉渣粉煤灰的空白样品,共采集掺烧后6个烟气样品、16个炉渣样品及50个粉煤灰样品。检测结果显示,烟气中常规性气体污染物如NOx增加1.5倍,SO2浓度略增加,检测出重金属Ni、Zn、Ba、Se、Cr、Mn、Sb、Pb、Cu,其中重金属Ba和Zn浓度较高,空白组烟气未检测出二噁英,掺烧组二噁英类平均质量浓度为1.20 pg/m^(3)(以TEQ计)。相比空白组,掺烧后炉渣中Pb浓度增加最明显,增长2.5倍;而Cu、Ni、Co、Al、Ti重金属浓度下降,空白组炉渣中二噁英质量分数为2.10 pg/g,掺烧组炉渣中二噁英质量分数为2.00 pg/g;相比空白组,粉煤灰中重金属元素Ba、Mn、As浓度增加明显,增长1.5~2.0倍,而Cu、Zn、Ni、Pb、Co、Ti、Al浓度下降,空白组粉煤灰中未检出二噁英,掺烧组粉煤灰中二噁英质量分数为2.00 pg/g。本次掺烧试验产生的污染物均未超过国家标准限值。

铝灰水解制氢过程动力学研究

研究设计了一套铝灰水解制氢装置,考察了反应温度、液固体积质量比、搅拌速度及铝灰粒径对铝灰水解制氢过程的影响,并探讨了铝灰水解制氢过程的动力学。结果表明:铝灰水解制氢的最佳工艺条件为反应温度85℃,液固体积质量比10 mL/1 g,搅拌速度130 r/min,铝灰粒径>80目;最佳条件下所得水解渣的主要物相为MgAl_(2)O_(4)、Al(OH)_(3)及Al_(2)O_(3);铝灰水解制氢过程受化学反应控制,化学表观活化能为67.01 kJ/mol,浸出过程符合Avrami-Erofeyev模型。该法可为铝灰水解制氢工艺过程的设计提供一定技术参考。

半干法制备千克量级α-半水石膏粉及工艺能耗计算

以磷石膏、脱硫石膏为原料,采用半干法工艺实现α-半水石膏粉千克量级制备试验,采用SEM场发射扫描电镜和马尔文激光粒度仪分析α-半水石膏粉形貌和粒径分布,对两种α-半水石膏粉物相组成分析和力学性能强度进行对比。结果表明:两种α-半水石膏粉中半水石膏相转化率在90%左右,晶体长径比接近于1,磷石膏基α-半水石膏粉力学性能最佳,其2 h抗折强度2.6 MPa,绝干抗压强度13.6 MPa。计算半干法工艺能耗,与传统煅烧法对比能耗降低约29.5%,工艺简单、绿色化,证明半干法工艺量产制备α-半水石膏粉在工业上可行性,为大规模消耗利用化学石膏提供科学基础。

某连续泡沫镍生产场地镍污染空间分布研究

为缓解土地资源紧缺,重新利用历史遗留工业闲置地块,对某历史遗留泡沫镍生产场地的镍污染情况进行了场地调查工作。为直观地了解该场地的镍污染空间分布,对场地按功能区进行了镍含量的统计分析;并采用ArcGIS绘制了不同采样深度的镍污染空间分布图,采用Voxler绘制了镍污染范围的三维空间图,结果显示,该场地镍污染超标土壤集中于原生产厂房区域,基于Arc-GIS和Voxler的图谱所显示的空间分布一致,泡沫镍生产企业需加强对生产区域的污染防控。

基于清洁生产的铝合金阳极氧化液资源化技术研究

为了延长铝合金阳极氧化液使用寿命,减少污染物的产生,采用离子交换树脂回收铝合金阳极氧化液中的铝资源。以单因素试验为基础,采用响应面优化试验优化树脂吸附和再生工艺参数,同时利用响应面软件Design-Expert8.0.6进行试验设计和模型分析。结果表明:树脂吸附铝离子最佳条件为反应时间10 min、树脂用量360 g/L,铝离子交换率为68.35%;树脂再生最佳条件为再生液浓度4.15%、再生液用量8.57 mL/g、再生时间30 min,树脂再生率为91.07%;树脂经多次循环使用,铝离子交换率和树脂再生率可保持在53%和84%左右。

控温高速连续镀铬技术节能减排效果分析

开发了控温高速连续镀铬技术,本文从镀铬铬酐吨钢单耗量、镀铬用电吨钢单耗量、含铬废水产生量、镀铬污泥产生量等方面,与传统六价铬电镀工艺进行了节能减排效果对比分析。控温高速连续镀铬技术的污染物排放效果:吨产品六价铬产生量0.52kg/t,含铬废水排放量0.37kg/t,吨产品铬酐单耗1.06kg/t,铬酸雾排放量0.005kg/t,含铬废渣产生量0.002kg/t,含铬污泥产生量1.76kg/t全部安全处置。

电絮凝协同集成膜处理电镀废水技术研究

以东方航空机械加工厂电镀废水为研究对象,开发了电絮凝-集成膜处理工艺。实验表明:电絮凝过程pH=7,电流密度5 A/dm^(2),电极板间距2.5 cm,电解时间35 min,集成膜进水pH=11,工作压力3.5 MPa, COD可降低至56.43 mg/L,悬浮物可降低至35.43 mg/L,两者去除率分别达到了97.42%和98.91%,出水中重金属含量均低于《电镀污染物排放标准》中污染物排放浓度限值。集成膜的再生使用碱液和次氯酸钠溶液清洗2.5 min,再使用盐酸清洗2.5min,膜通量可达到92.5%~98.2%之间。

常压法硝酸装置的优化改造

以杭州龙山化工的常压法硝酸装置为例,该装置在运行中出现尾气环保达标排放困难和产品结构不合理等问题。通过采取硝酸生产工艺优化和新增尾气处理装置等改造,调整了硝酸和亚硝酸钠产品结构,可减少亚硝酸钠产量2 kt/a,同时增加硝酸(质量分数为40%)产量4 kt/a;尾气中氮氧化物质量浓度<300 mg/m^(3),解决了尾气达标排放问题。该方法可为同行业类似的常压法硝酸装置改造提供借鉴经验。

烧结制度对煤矸石基支撑体的性能影响

为了实现固体废弃物高值化利用和解决陶瓷膜成本过高等问题,以固体废弃物煤矸石为骨料,Na_(2) CO_(3)为烧结助剂,羟丙基甲基纤维素(HPMC)为粘结剂以及碳粉为造孔剂,利用挤压成型法和固态粒子烧结法制备低成本管式煤矸石基陶瓷膜支撑体,研究了烧结温度和保温时间对支撑体物化性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、压汞法等方法对煤矸石基支撑体的表面微观形貌、晶相组成、理化性能等进行系统表征。结果表明:支撑体的晶相组成主要为石英、钠长石、白云母;在Na_(2) CO_(3)、HPMC以及碳粉的添加量(质量分数)分别为4%、3%、15%的基础上,以及烧结温度900℃、保温2 h的条件下,制备出的支撑体综合性能最佳,此时支撑体的纯水通量为2468 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为24.96 MPa,孔隙率为43.38%,耐酸碱腐蚀率分别为4.45%、0.62%。本文的研究结果表明煤矸石基支撑体可实现固体废弃物高值化利用并获取经济效益的目的。

干化—焚烧工艺处理炼化企业固体废物工程实践

采用干化—焚烧工艺处理广东石化炼化一体化项目生产过程和污水处理过程中所产生的含油污泥和生化污泥,介绍了干化—焚烧装置的工艺流程、设计特点和运行情况。结果表明:干化—焚烧工艺能够实现大型炼化企业污泥及危险废物的减量化、无害化和稳定化;处理过程中产生的废水送至厂区内污水处理厂进行达标处理,所排放的烟气经脱硫、脱硝和除尘后,满足《危险废物焚烧污染控制标准》(GB 18484—2020)的要求,炉渣和飞灰送至满足环保资质要求的填埋场进行填埋。该装置的建设和运行对大型炼化一体化企业固体废物的处理处置具有借鉴意义。

正弦交流电絮凝处理含锌电镀废水的研究

[目的]电镀废水中的Zn^(2+)污染控制是当前重要的工业水环境技术问题。[方法]采用正弦交流电絮凝技术和自制的电絮凝装置从废水中除去Zn^(2+)。采用数值模拟的研究方法对电絮凝装置进行了流场分析,并通过实验研究了溶液初始pH、电流密度、初始锌离子浓度、反应时间等因素对去除Zn^(2+)的影响,使用响应面优化方案的Box-Behnken设计获得Zn^(2+)最高去除效率的最佳工艺参数。[结果]钛篮孔板大于3层有利于实现电絮凝装置流场均匀分布;在pH=9、含120 mg/dm^(3)Zn^(2+)的模拟废水溶液中,施加电流密度为0.31 A/m2、频率为50 Hz正弦交流电,通电21.3 min,Zn^(2+)的去除率可达到98.80%。[结论]响应面优化可用于正弦交流电絮凝处理含Zn^(2+)废水的过程。

煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体的制备及烧结特性

为了解决陶瓷膜成本过高的问题,以煤矸石和黄土为原料,CaCO 3为造孔剂,羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂制备煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及压汞法等方法对陶瓷膜支撑体的物化性质、表面微观形貌、物相组成等进行表征。结果表明:随着烧结温度的升高,支撑体内部形成新的晶相,导致支撑体的纯水通量和抗折强度增加。同时,随着保温时间的延长,颗粒熔融现象更加显著,进而降低支撑体的纯水通量但增加其抗折强度。在烧结温度为1125℃、保温时间为2 h条件下,制得的煤矸石/黄土基陶瓷膜支撑体综合性能较好。此时支撑体的纯水通量为9102.44 L/(m^(2)·h·MPa),抗折强度为12.317 MPa,酸/碱质量损失率分别为6.64%/0.35%,显气孔率为38.26%,孔隙率为49%。

双碳背景下铜尾矿综合利用方向探讨

系统梳理了铜尾矿的性质、铜尾矿综合利用的相关政策及现状,探讨了“双碳”背景下铜尾矿的综合利用方向。我国为铜尾矿综合利用提供了良好的政策环境,铜尾矿综合利用方式也呈现出多途径、多方向、多收益的特点,但其实际工业应用过程仍存在方式单一、利用率低等问题,铜尾矿资源大规模消纳途径开发是实现我国绿色矿山和生态文明建设的重要举措。在“双碳”背景下,铜尾矿综合利用包括“减排”和“增汇”两个方向。通过采用高效的铜尾矿改良措施实现尾矿库生态修复,提高尾矿基质碳汇量并促进矿区植被碳库的增长,建立相应的技术方法与标准体系是未来铜尾矿综合利用的主要发展方向。

氨水中和废硫酸蚀刻液制备硫酸铵的研究

针对半导体行业废硫酸中H_(2)SO_(4)含量高、杂质含量低的特点,采用氨水中和法处理硫酸废液,中和后的溶液通过蒸发、浓缩、离心分离等过程,可生成固体硫酸铵产品。基于AspenPlus软件平台,研究了中和反应pH控制值对反应产物生成量的影响,并对氨水中和过程、硫酸铵溶液蒸发过程的工艺控制参数以及物料和能量消耗进行了模拟分析。根据模拟分析结果,新建20kt/a废硫酸资源化利用生产线,装置顺利投产后,生产的固体硫酸铵产品质量满足《工业硫酸铵》以及《肥料级硫酸铵》中Ⅱ型指标要求。