高温活化磷尾矿钝化矿区污染土壤中阳离子态重金属研究

矿冶场地土壤重金属污染是重要的环境问题,亟需研发低成本的高效修复技术。化学钝化是常用修复技术,但现有钝化材料仍存在效率较低、成本较高等问题。本研究采用900℃高温处理制备活化磷尾矿材料,研究不同处理下材料对土壤重金属的钝化效果。结果表明:高温处理将磷尾矿中的白云石分解为方解石、MgO和CaO,活化材料可显著提升土壤pH,降低土壤可交换态重金属含量;添加0.8%的高温活化磷尾矿钝化30天后,土壤可交换态Zn、Cd和Pb含量分别降低97%、46%和95%。重金属由可交换态向碳酸盐结合态转化,部分Cd转化为铁锰氧化物结合态。主要钝化机理为MgO与水反应生成氢氧化物提升土壤pH,促使重金属形成氧化物、氢氧化物沉淀,同时增加铁锰氧化物对Cd的吸附固定。研究结果可为矿区土壤原位钝化和磷尾矿资源化利用提供参考。

除铁减酸反应池处理酸性矿山废水的效果研究

通过对除铁减酸反应池(RIAUM)处理酸性矿山废水(AMD)的效果进行持续监测与系统采样分析,查明了RIAUM处理系统中AMD的pH、酸度、总铁以及亚铁等理化指标的变化规律,评估了RIAUM处理系统对不同理化指标的净化效果,探讨了RIAUM各单元的潜在除铁减酸机制。结果表明:RIAUM处理系统运行效果稳定,具有良好的除铁减酸能力,Fe平均去除率在94.00%以上,出水Fe浓度满足《煤炭工业污染物排放标准(GB 20426—2006)》的限值要求;酸度平均去除率为70.29%;此外,RIAUM对Mn、Pb、Cr、Cd、SO_(4)^(2-)均具有一定的去除效果,去除率分别为37.34%、61.65%、86.82%、39.42%、28.56%。RIAUM的潜在除铁减酸机制主要为:氧化沉淀反应单元通过化学氧化沉淀作用和帷幕吸附与过滤作用除铁;微生物反应单元可能存在“二元”Fe净化机制,即在表层水体中,除化学氧化作用外,微生物如铁氧化细菌介导催化了Fe(Ⅱ)的快速氧化沉淀,而在底层水体中则可能依靠硫酸盐还原菌等厌氧细菌介导的SO_(4)^(2-)的还原产生的S2-与水体中的Fe反应生成低溶解度的铁硫化物沉淀,但该作用机制还有待进一步研究证实;碱中和反应单元中,碳酸盐岩溶解能够中和酸度,提升水体pH值。除铁减酸反应池的成功应用将为酸性矿山废水的治理提供重要的理论指导和潜在的技术支撑。

典型铊矿区河流水化学与重金属时空变化特征

采集了贵州省黔西南州滥木厂铊矿区清水河流域20个点位洪水期、平水期和枯水期水体样品,综合运用数理统计、Piper三线图、离子比和内梅罗污染指数法等方法,分析了清水河流域水体的水文地球化学特征,探讨了流域水化学空间演化规律,查明了Tl等重金属时空变化特征与污染现状。结果表明:清水河流域水体均为弱碱性,阳离子以Ca^(2+)和Mg^(2+)为主,阴离子以HCO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)为主,水化学类型为Ca·Mg-HCO_(3)·SO_(4)(SO_(4)·HCO_(3))型;主要离子浓度季节性变化与空间差异较小,水化学组分主要受碳酸盐岩风化和蒸发岩溶解控制;清水河水体Tl污染严重,Tl浓度季节性差异明显,洪水期和平水期相对稳定,而枯水期水体Tl含量受地下泉水和历史遗留废渣影响显著,波动较大,最高可达4.036μg/L,内梅罗污染指数法评估结果表明清水河水体Tl等重金属污染水平为重度污染;虽然矿山生态修复后,清水河水体水质有所改善,但Tl等重金属污染问题未根除,亟需查明流域地下水水质状况和科学整治河道内堆积的历史遗留废渣。

微氧生物亚铁氧化及其重金属固定效应研究进展

铁的生物地球化学循环对于多种环境过程至关重要,如碳封存、温室气体排放以及营养元素和有毒金属的迁移和转化。近年来,随着分离培养方式及分子生物学方法的发展,作为铁循环的重要组成部分的微氧生物铁氧化的研究取得了显著的进展。微氧型亚铁氧化菌广泛分布于近中性环境中,其分离栖息地从地下水、湿地、溪流延展至深海环境。微氧生物亚铁氧化成矿过程主要发生在细胞表面,生成比表面积较大的无定型铁氧化物。大部分微氧型亚铁氧化菌通过形成鞘状或螺旋柄状结构的胞外多聚物吸附生成的铁氧化物,防止自身被铁氧化物包埋,导致无法正常代谢而死亡。亚铁氧化成矿过程可吸附和共沉淀重金属元素,降低重金属的移动性和生物可利用性,从而缓解重金属的污染,为治理环境污染提供新的思路。文章主要总结了近年来国内外对嗜中性微氧型亚铁氧化菌的研究进展,包括其代谢特征、种类及分布、以及亚铁氧化菌的成矿机制和成矿过程对重金属迁移转化的影响。最后对如何快速有效地分离微氧型亚铁氧化菌、明确成矿过程中的特殊结构的形成机制等问题进行了讨论和展望。

我国主要产地膨润土颗粒组成和蒙脱石含量研究

用移液管法测定了我国各地膨润土的颗粒粒径 ,用吸蓝量法测定了其中蒙脱石的含量 ,并讨论了膨润土粒级分布和蒙脱石含量的相关性。指出 <2 μm的粒级是膨润土颗粒分布的主要区间 ,其分布均值达 3 1.3 1% ;大部分膨润土的蒙脱石含量约为 5 0 % ,2 1个样品的平均蒙脱石含量为 5 0 .765 % ;蒙脱石的含量与 <5 0 μm的颗粒累积百分数有较好的相关性。

铁氧化物/草酸/UVA体系中2-硫醇基苯骈噻唑的光化学降解

用水热法合成纯-ΓFEOOH粉末,然后分别在250,320,420和520℃下煅烧得到IO-250等4种铁氧化物.XRD结果表明,煅烧后得到的IO-250和IO-320为-ΓFE2O3和-ΑFE2O3混合相,IO-420和IO-520为纯-ΑFE2O3相.N2吸附结果表明,随煅烧温度升高,铁氧化物比表面积减小.铁氧化物与草酸悬浮液在紫外光照射下建立了一个铁氧化物/草酸/长波紫外线(UVA)类光FENTON体系,以2-硫醇基苯骈噻唑(MBT)为目标污染物测试了该体系的催化活性.结果表明,该体系能有效降解MBT,不同铁氧化物组成的体系光化学活性依次为IO-320>IO-250>IO-420>IO-520>-ΓFEOOH.铁氧化物剂量和草酸的初始浓度显著影响体系的光化学活性,不同铁氧化物最佳剂量不同;草酸能显著促进MBT光化学降解,在各体系中其最佳浓度均为1.0 MMOL/L.反应过程中FE2+和FE3+的浓度及溶液PH值的变化均与铁氧化物的种类和草酸的初始浓度有关.

膨润土理化特性对染料废水脱色效果的影响

考察了六种典型的膨润土原矿对亚甲基蓝溶液的脱色处理效果。结果表明,使用各矿样12min后染料试液均达到了85%以上的脱色率,其中和丰、淳化、临安以及甲山膨润土原矿脱色效果高达97%以上。由于各膨润土矿地质背景不同,因而各膨润土呈现物理化学性质的矿样间差异性较大。结合膨润土样品的物理化学性质和染料脱色效果,得出结论,影响膨润土样品吸附的因素主要有膨润土d001值、CEC、内表面积以及pH值;而膨润土的水理特性对样品吸附的速率影响较大。

KYF-200型浮选机的工业应用

KYF-200型充气机械搅拌式浮选机是北京矿冶研究总院研制的超大型浮选设备,也是目前我国工业应用的大型浮选设备。对KYF-200型浮选机在江西铜业集团大山选矿厂的工业应用进行简要介绍,工业应用表明KYF-200型浮选机具有良好的机械性能和工艺性能,具有全面推广应用价值。

直流微电网的储-荷虚拟直流电机优化控制技术

为提升虚拟直流电机(VDCM)控制对直流微电网的电压惯性与阻尼支持能力,并改善负荷侧的电压响应,提出了储-荷VDCM优化控制技术。通过类比直流电机的外特性建立储能侧和负荷侧VDCM动态模型。对VDCM控制进行改进,在储能侧对系统提供惯性支持,在负荷侧对系统施加阻尼控制,从而消除储能侧VDCM中电压惯性和阻尼的冲突,为系统母线提供足够的动态支撑。在此基础上,设计负荷侧惯性灵敏度控制环节,使储-荷VDCM能够为负荷提供灵活可控的电压惯性。根据李雅普诺夫稳定理论,分析所提VDCM优化控制对系统的稳定支持作用,根据分析提出参数优化方案,并利用时域仿真分析,验证所提控制策略的有效性。

磁选技术应用进展

随着磁选技术在环保、煤炭等领域逐渐得到应用,磁选设备也不断向大型化、智能化、高效化发展。介绍了永磁中低场强磁选技术的磁系设计、分选模型及大型化发展情况,评述了采用永磁强磁选技术的永磁辊式强磁选机、永磁辊式-筒式强磁选机的应用,分析了高梯度磁选技术和高选择性磁选技术及磁选除铁技术的发展,最后阐述了磁选技术在水处理、电子废弃物回收、煤炭脱硫等领域中的应用。

复合力场磁选机的研制及试验

介绍了一种新型复合力场精选磁选机的设备结构,分析了该设备的工作原理,并在首钢矿业公司大石河铁矿进行了对比试验,针对给矿性质探索了最佳的磁系旋转速度以及上升水流速度,试验结果验证了该设备良好的选别效果。

涡流分选原理及皮带式分选机的研制

为实现固体废料中的有色金属、特别是铝的回收,根据涡流分选理论,利用钕铁硼材料作为磁源,进行皮带式涡流分选机的研制工作,本文阐述皮带式涡流分选机的分选原理、机械结构、磁源设计以及小型试验,并对其在使用过程中的注意事项进行说明。

改进BCR法分析国家土壤标准物质中重金属化学形态

采用欧盟改进BCR连续提取法分析了国家土壤标准物质(GSS-6、GSS-7、GSS-16)中重金属化学形态,测试方法为电感耦合等离子体原子发射光谱法及石墨炉原子吸收光谱法(ICP-AES和GFAAS)。提取的形态分别为:酸可交换态(第一步)、可还原态(第二步)及可氧化态(第三步),将3步提取态之和加上残渣态质量分数与国家标准土壤物质中重金属质量分数进行了比较,回收率在93.9%～104%之间。方法准确度用欧盟标准物质BCR-701进行验证,测定结果与标准值吻合良好。

华南电子垃圾回收区农田土壤重金属污染及其化学形态分布

广东清远龙塘镇作为电子垃圾回收地区,已从事电子垃圾处置超过30年,可能给当地的农田土壤带来了严重的风险。为评价龙塘农田土壤中重金属污染程度,采集28个农田土壤样品,用于研究As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sn、Zn10种重金属含量及其不同存在形态。结果表明,与中国食用农产品产地环境质量标准比较,大多数当地农田土壤已在不同程度上受到重金属污染,85.7%的土壤样品中有一种或多种重金属的含量超过了相应的评价标准值。化学形态分析结果表明,除Hg外,人为来源的其她重金属更多地进入了可迁移形态部分(弱酸可溶态+可还原态+可氧化态),从而具有更高的毒害性和生物有效性,该电子垃圾处置区农田土壤已基本不适于食用农产品种植。大多数重金属在0.05或0.01水平上具有显著的相关性,这表明龙塘镇土壤重金属污染主要来源于不受控制的电子垃圾回收活动。对中国或其他国家具有类似的粗放式电子垃圾回收处置地区来说,有关龙塘镇农田土壤中重金属污染水平及其潜在的生物毒害性研究具有代表性意义。

红壤胶体铁氧化物界面有机氯的非生物转化研究进展

综述了红壤胶体铁氧化物的结构、形态及其转化;铁氧化物界面有机氯的非生物转化过程及其影响因素;异化铁还原作用下的有机氯转化过程。有机氯的非生物转化主要包括氧化转化与脱氯转化过程。氧化转化包括暗态下的化学氧化与光化学氧化过程;脱氯转化包括脱氢卤化、加氢脱氯、脱双卤、二聚脱氯与亲核置换脱氯等反应过程。有机氯的非生物转化主要受胶体界面pH、Eh、水溶性有机物、金属离子、铁氧化物形态与铁还原细菌等的显著影响。有机氯非生物转化的化学-微生物耦合机制、复合污染条件下重金属对界面有机氯非生物转化过程的影响机制、红壤胶体界面有机氯污染的综合调控技术方法等三个方面值得关注,有助于推动土壤胶体界面环境化学的发展。

γ-FeOOH-草酸系统中橙黄I的光化学脱色

以8W黑光灯为光源,γ-FeOOH为催化剂,加入草酸构成光化学Fenton体系,研究了这一体系中橙黄I的光化学脱色动力学;考察了橙黄I的初始浓度、初始pH值和草酸初始浓度对橙黄I光化学脱色降解的影响.结果表明,草酸能显著促进橙黄I的脱色与降解,橙黄I光化学脱色一级动力学常数随草酸浓度的增大呈先升后降的趋势,最佳草酸初始浓度为1·8mmol·L-1;溶液pH值的变化也显著影响橙黄I的脱色.光化学反应过程中Fe2+和总Fe的浓度也随草酸浓度与反应时间的变化而变化.

大地热流对中国西部环境与生态演变的影响及其研究意义

中国西部地区生态环境的优劣与大地热流的高低有良好的对应关系。大地热流较高的西南地区生态环境优良,孕育了我国最好的生物多样性;而大地热流较低的西北地区环境恶劣,生态脆弱,荒漠化严重。大地热流的脉动影响区域大气系统下垫面的热力背景和气流运动,从而影响降水的分布和区域气候的干湿程度;大地热流的高低决定了一个地区地表生态系统能量供给的下限,是生态系统演变过程中一个重要的物种限制因子,制约了一些地区生态系统物种的多样性,进而影响到区域生态系统的稳健性。对大地热流影响生态系统发育和演变机理的研究将为人类科学干预地表生态系统的演化、恢复与重建退化生态系统提供科学依据与技术方案。提出了西部生态环境整治的一些新的思路。

超声振动辅助气中放电加工温度场模拟

用ANSYS以有限元软件对超声振动辅助气中放电加工过程的温度场进行了数值模拟。分析了单脉冲气中放电加工过程中不同功率密度输入情况下的温度场分布 ,得出了不同脉冲宽度和功率密度对放电凹坑形状和放电加工工件表面粗糙度的影响规律。并通过试验对模拟结果进行了验证 。

场地土壤重金属污染健康风险评价及固化处置-以东莞市某电镀厂搬迁场地为例

以广东省东莞市某典型电镀厂搬迁场地为研究对象,在对搬迁场地土壤进行全面调查及土壤重金属污染风险评价的基础上,研发了基于粘土矿物的重金属深度固化技术,以重金属污染土壤为原料制备烧结砖体,实现重金属污染土壤的资源化利用。土壤重金属含量分析结果表明46个土壤样品中镉、汞、镍及锌含量均低于中国《土壤环境质量标准》(GB 15618─1995)中二级标准值,但砷、铜、铬和铅含量在部分样点高于国家二级标准值。健康风险评价结果显示该场地中铬、铅、砷和铜对儿童存在潜在的非致癌危害,而砷对成人、儿童均存在明显的致癌风险。在以上该场地土壤重金属含量调查和重金属健康风险评价基础上,对重金属超标土壤采用基于矿物晶体结构的异位固化处置,以粘土为基质,使污染土壤与粘土充分混合后压制成砖,煅烧后重金属以晶体结构的形式固定于砖体中。采用美国环保署EPA基于毒性对废物进行危险或非危险性鉴别的标准方法 TCLP(US EPA 1311)的毒性浸出实验结果表明,浸出液中重金属浓度低于《地表水环境质量标准》(GB 3838─2002)三类水标准值,实现场地重金属污染土壤的无害化处置。该研究针对典型搬迁工业场地建立了一套行之有效的重金属污染土壤风险评价及无害化处置的工艺流程,可为促进广东省土壤污染修复产业的形成与发展提供借鉴。

α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学

通过反歧化法合成α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,研究了不同锰氧化物剂量、不同磺胺嘧啶初始浓度和不同pH值下α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学,并讨论了不同的反应条件对反应动力学的影响。结果表明,α-MnO2可以有效的氧化降解甚至矿化磺胺嘧啶,反应符合准一级反应动力学方程,在25℃,pH4.6的反应条件下,反应120min后,11.5mmol·L-1的α-MnO2对0.02mmol·L-1磺胺嘧啶去除率达到99.98%。α-MnO2剂量和磺胺嘧啶的初始浓度均与磺胺嘧啶氧化降解的动力学常数呈显著正相关关系,相关因子分别为0.67和0.18,相关系数R分别达到0.9961和0.9979;而磺胺嘧啶的降解动力学常数与体系的pH则呈显著负相关关系,相关因子为-0.25,相关系数R达到0.9975。初步探讨了锰氧化物氧化降解磺胺嘧啶机理。研究表明,土壤及沉积物中的锰氧化物可以有效促进其中残留抗生素类药物磺胺嘧啶的降解消除过程。