吸附脱汞技术及其应用现状综述

重金属汞是燃煤烟气关键污染物之一,其毒性已被国际社会所高度关注。从吸附剂合成手段、量子化学微观模拟、工程示范类测试等3个方面评述了现有脱汞技术的研究方法,认为对原材料改性处理是主要的吸附剂合成方法,而量子化学研究重点在于吸附剂表面的吸附机理,工程示范测试则更倾向于检测和探索选择性催化还原法等技术的脱汞效率。此外,从辅助脱汞技术、协同脱汞技术、循环可再生脱汞技术以及其他新型脱汞技术等4个方面对吸附脱汞技术未来的研究进行了展望,综合推测循环可再生脱汞技术是未来脱汞技术的潜在发展方向。

HPLC-HG-AFS法测定活血止痛胶囊中不同汞形态含量的方法研究

目的:探讨活血止痛胶囊中二价汞、甲基汞、乙基汞三种汞形态的含量测定方法,同时为活血止痛胶囊风险防控提供数据支持。方法:采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法(HPLC-HG-AFS)测定不同批次活血止痛胶囊中3种汞形态的含量,色谱条件:C 18反相色谱分离柱(250 mm×4.6 mm,5μm),以乙腈-0.06 mol·L^(-1)乙酸铵溶液(含0.01 mol·L^(-1)L-半胱氨酸)(5∶95)为流动相;氢化物发生参数:氧化剂为1%过硫酸钾-0.35%氢氧化钾的混合溶液;还原剂为2%硼氢化钾-0.35%氢氧化钾的混合溶液,载流为7%盐酸溶液,负高压285 V,原子化器高度为10 mm。结果:三种汞形态在1.00~10.0μg·L^(-1)范围内线性关系良好,相关系数均大于0.999,检测限在0.088~0.131 ng·L^(-1)之间,平均回收率在91.98%~93.10%之间,RSD均小于5.73%(n=3)。采用HPLC-HG-AFS法测定了不同批次活血止痛胶囊中三种汞形态的含量,结果表明均低于检测限。结论:本法经方法学验证,可用于活血止痛胶囊等中成药中汞形态含量测定,为中成药的安全性评价提供参考。

生活垃圾填埋场中微生物汞甲基化的研究进展

垃圾填埋场内甲基汞污染控制是目前环境领域所关注的热点问题.为了跟踪填埋场汞污染及汞甲基化研究的最新动态,本文对现有研究进行梳理.分析了汞及甲基汞在生活垃圾填埋场中的空间分布,对填埋场中的汞进行了物料平衡核算;总结了填埋场微生物汞甲基化的主要微生物种类及机制;同时针对填埋场的生化特性,分析了影响微生物汞甲基化的影响因素;并在此基础上展望了未来填埋场内汞甲基化研究方向,为填埋场汞污染风险管控提供新思路.现有研究集中在填埋场表层圾和渗滤液中总汞和甲基汞的浓度水平表征、分布特征及与环境因子的相关性等,而填埋场中的汞甲基化微生物多样性及其主导的汞甲基化机制鲜有研究,为了实现对填埋场中汞甲基化污染风险的进一步管控,需要从机制研究和工程实践两方面入手,在明晰填埋场中微生物汞甲基化机制的基础上,对其进行防控和抑制.

水环境中汞污染现状与形态分析方法研究进展

汞是毒性最强的重金属污染物之一,自然界中的汞主要以零价汞(Hg0)、无机二价汞(Hg2+及其络合物)和烷基汞(甲基汞、乙基汞及其络合物)三类形式存在,其中有机形态的汞对生物体的毒性更高且备受关注,因此对水环境中不同形态的汞进行调查研究和分析测试具有十分重要的意义。本文梳理了国内外地表水、地下水以及污水中的不同形态汞的污染现状和污染特征,总结了各种不同类型自然水体中各形态汞的浓度范围,归纳了各个化学形态汞的常用分析测试方法并讨论了各类方法的预处理步骤、检出限、线性范围,讨论了各类分析测试方法的优缺点和适用性并对其进行了比较和分析,最后对总汞、无机汞和烷基汞的分析测试难点以及未来的研究趋势进行了总结与展望。

全自动测汞仪直接测定土壤中总汞的含量

近年来,重金属污染问题日趋严重,其危害涉及到生产生活的方方面面[1],其中汞是一种常见的工业污染物。无机汞与有机汞都具有很强的毒性、易迁移性、持久性、生物聚集性,对动物生长及人体健康产生严重影响。20世纪60年代,日本爆发的震惊世界的水俣病就是汞中毒的一种[2-3]。

基于超稳低汞触媒的万吨级氯乙烯单体无汞排放生产工艺

为了减少汞触媒的流失和污染,解决触媒倒台问题,设计了2种不同型号的超稳低汞触媒ZH-1F和ZH-1B,并分别装填前台转化器和后台转化器。对运行过程中的技术参数及汞流向进行了监测和衡算。根据运行结果,新型超稳低汞触媒在前台、后台转化器乙炔空速为60~80 h^(-1)及反应温度为160~180℃的高温高负荷运行条件下,均可连续运行8500 h以上。转化器出口气体中的汞含量低于国标汞排放标准。前台转化器氯乙烯单体生产能力达1.8万t,触媒单耗(以生产1 t PVC计)可低至0.4 kg以下。使用超稳低汞触媒并采用新的装填方案,基本可以解决汞触媒使用过程中的汞流失问题,实现99%以上的汞回收。

富汞开管热处理对碲镉汞性能影响的研究

本文采用富汞开管热处理设备对中波MCT材料进行N型退火,研究并解决了如何控制汞蒸气回流的问题。在相同的退火温度和退火时间,使用开管退火工艺和闭管退火工艺进行了对比实验,研究发现随退火时间的增加,两种工艺处理的芯片霍尔浓度呈下降趋势,载流子迁移率呈上升趋势。当退火温度和退火时间相同时,开管退火工艺的载流子迁移率更高。对开管退火工艺的芯片进行I V测试和器件组件最终测试,其性能较好。

汞矿周边农田蔬菜生物碳阻控汞富集和转运的效果

【目的】探究生物碳钝化汞污染土壤的效果。【方法】设置低、中、高3种汞污染土壤区,分别施加1000 kg/667 m^(2)生物碳,探讨瓜果、根茎类农田蔬菜生物碳阻控汞富集和转运效果。【结果】生物碳施加后,蔬菜对汞的转运表现为根部富集最高,向茎、叶、果实部位依次减弱,大小顺序为:丝瓜>豆角>茄子>辣椒>豇豆>黄瓜,富集系数分别降低了53.3%、20.6%、14.7%、10.5%和8%,豆角和豇豆阻控作用最为明显,而辣椒最弱;土壤汞含量会影响阻控效果,豆角、黄瓜、豇豆分别在低、中和高汞土壤中阻控效果最好,汞浓度对丝瓜影响最小。【结论】生物碳能针对不同蔬菜对汞的富集起到一定阻控作用,其结果可为钝化修复汞污染土壤的实际应用提供理论依据。

天然有机质引发汞化学转化研究进展

环境中广泛存在的天然有机质(NOM)强烈影响汞的迁移转化行为。本文总结了NOM驱动下汞的氧化/还原、硫化/去硫化和甲基化/去甲基化过程及其可能发生的机制,旨在为汞地球化学循环后续研究提供参考依据。

废汞触媒高效汞回收工艺试验研究

为进一步提升废汞触媒的汞回收率,本文对废汞触媒物化性质、影响预处理过程汞转化率及汞回收率的石灰添加量、液固比、温度、时间等工艺指标进行研究,通过对废汞触媒的成分和表面性质的测试,废汞触媒的汞含量平均为2.5%左右,主要因为积炭、硫磷中毒等因素形成废汞触媒。通过理论计算,得出汞蒸气冷凝强度最大的温度为196℃,以及20~200℃区间汞蒸气的冷凝效率(其中在170~200℃的温度区间汞的冷凝效率最大,可达64.55%),当汞蒸气冷凝至50℃以下时,可以获得99.03%的汞蒸气冷凝量。经过试验,得出了废汞触媒预处理最佳工艺条件为石灰添加量为20%,液固比为0.4 L/kg,预处理反应温度为95℃,恒温4 h;最佳高温热解焙烧工艺条件为:焙烧温度900℃、炉内负压-50 Pa、焙烧时间8 h。在上述最佳条件下,探索了三级冷凝器不同进口温度条件下气态汞的回收率实验,当一级冷凝器进口温度控制在200℃左右时,汞的回收率可达到99%以上。

带刺“玫瑰”——迷人又危险的汞(Hg)

汞是自然界中常温常压下唯一以多形态(气、液、固)和多价态(0、+1、+2)存在的金属元素,汞也是自然界唯一同时存在显著同位素质量分馏和非质量分馏的金属元素。汞具有许多独特的、有用的物理化学性质,被广泛应用于化学、医药、冶金、电器仪器、军事以及其他精密高科技领域。然而汞也伴随着黑暗与危险,它是毒性最强的重金属污染物之一,经生物累积可对人体健康和环境造成显著不利影响。汞在各类地质储库中的分布并不均匀,低需求、高污染以及独特的地球化学性质制约了有关汞矿床的研究。2017年《关于汞的水俣公约》正式生效,这一国际公约针对汞提出全面管控要求,作为汞的生产、使用和排放大国,中国已出台一系列控制汞排放和减少汞污染的积极举措,充分展现了大国担当。

基于VLPE技术的碲镉汞p-on-n双层异质结材料与器件研究进展

本文对比分析了碲镉汞p-on-n器件四种制备方式的优劣,其中,VLPE(Vertical Liquid Phase Epitaxy)技术具有原位As掺杂与高激活率的技术优势,是制备高性能p-on-n双层异质结器件的重要方式。针对该技术,从材料生长、器件工艺和器件性能方面回顾了国内外研究进展,讨论了国内外差距,明确了制约该技术发展的关键问题和技术难点,并提出了解决思路。最后,展望了VLPE技术pon-n异质结器件的发展趋势。

高质量碲镉汞双层异质结材料制备

本文重点介绍了富汞垂直液相外延技术,在对该技术进行研究时,提出了一种温场优化方法和一种生长方法来提升材料质量和工艺稳定性。最后介绍基于双层异质结材料采用台面结器件加工等碲镉汞探测器组件制备方法,制备中波、长波和甚长波碲镉汞探测器组件的进展情况。

四级杆碰撞反应池-ICP-MS法测定维生素中铅、总砷、总汞含量的方法研究

研究建立了四级杆碰撞反应池-ICP-MS法(Inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)测定维生素及其预混料中铅、总砷和总汞的检测方法。样品加入硝酸,经微波消解后定容至100 m L,待测液采用四级杆碰撞反应池-ICP-MS法进行测定。由于汞易挥发,实验中优化了消解的温度。维生素B_(12)样品中存在钴元素的干扰,以^(75)砷(As)和内标元素^(73)锗(Ge)的信号强度比值与砷元素的浓度成正比,采用碰撞反应池技术、氦气动能歧视(Kinetic energy discrimination,KED)模式进行定量分析,计算结果为样品中As和Co-O结合物的总含量;再以^(59)钴(Co)和内标元素^(45)钪(Sc)的信号强度比值与钴元素的浓度成正比,采用同样方法进行定量分析,得出钴的含量。最后通过计算两者之差得出样品中砷的含量。试验结果表明:铅、总砷和钴在1.0~50.0μg/L范围内线性关系良好,相关系数R均大于0.999。在不同加标水平下,3种元素的回收率范围在88.3%~104.3%之间,汞在0.1~2.0μg/L范围内线性关系良好,相关系数R为0.998。在不同加标水平下,汞元素的回收率范围在88.3%~104.3%之间,相对标准偏差(RSD)均小于10%。该方法操作简便、快速准确,适用于维生素及其预混料中铅、总砷、总汞元素的同时检测。

临安区西径山不同森林中的汞迁移及沉降

森林系统,是汞在地球生物化学过程中极为重要的一环。其中,叶片是大气汞与森林交互作用的主要界面。本文以临安地区的典型落叶林、针叶林为例,进行定点监测,探明不同季节落叶林、针叶林中汞在叶片和林下土壤中的分布状况及其影响因素。定点监测实验的结果表明,森林汞在垂直方向上具有明显的分层累积现象,其中土壤中汞浓度最高,含量最多,凋落物其次,新鲜叶最低。且阔叶林在各垂直分层中汞含量均显著高于针叶林。2种森林类型汞均在7—9月达到峰值,这与森林生长发育的季节性与夏季土壤汞的再释放相关。凋落物汞输入是森林土壤汞的主要来源之一,而由土壤所固持的汞主要集中于0~10 cm土层,这与0~10 cm土层中含有的大量具有吸附、固定汞能力的有机质相关。另外,对阔叶林与针叶林的沉降通量估算结果显示,阔叶林沉降通量高于针叶林,这与阔叶林凋落物沉降通量显著高于针叶林相关。本研究的结果有助于了解森林叶片汞浓度以及土壤汞负荷的影响,以及不同季节森林叶片汞和土壤汞时空分布状况。同时,本研究也有利于进一步探明浙江省森林汞地球生物化学循环过程的特征与分布情况。

超声水浴-王水浸提-全自动测汞仪测定重度污染土壤中的总汞

为准确测定重度污染土壤中的总汞含量,通过单因素实验考察王水用量、超声时间和超声温度对土壤中总汞测定的影响,得到最佳前处理方法,建立了以超声水浴辅助王水浸提,使用全自动测汞仪测定重度污染土壤中总汞含量的方法。确定了0.5 g土壤样品中加入5 mL的王水溶液,放入超声波清洗器中70℃水浴下超声提取70 min,使用超纯水定容至50 mL,直接进样测定的实验方法。结果表明,汞含量在0~20 ng线性良好,相关系数R=0.9995;汞含量在20~150 ng线性良好,相关系数R=0.9993。方法检出限为0.006 mg/kg,定量下限为0.024 mg/kg。通过对土壤样品及土壤加标样品的测定,回收率为90.4%~117%,相对标准偏差RSD为1.9%~3.3%(n=6),方法的精密度和准确度较高。超声水浴-王水浸提-全自动测汞仪用于测定重度污染土壤中的总汞,前处理简单,自动化程度较高,可快速、高效地用于重度污染土壤总汞测定工作。

藻类中的汞含量和汞稳定同位素组成研究进展

藻类能直接吸附吸收水体中的汞,是汞进入水生食物链的关键入口,并在摄食的消费者中富集和放大,控制着整个水生食物链中汞的水平.本文总结了野外调查与分析的有关藻中汞含量及其汞稳定同位素组成的最新研究结果,概述了藻细胞吸附吸收汞的可能机制.结果表明:①藻类中的汞含量比水相中汞浓度高2~3个数量级,自藻类以上各营养级生物对汞的生物累积和放大模式基本相似,即随着营养级的提高,汞含量和放大倍数也会升高,且甲基汞占总汞的比例也随之升高,但其生物累积和放大倍数远低于藻类对水体中汞的累积和放大倍数.②藻类主要通过细胞壁的表面吸附和细胞内的主动吸收两种方式富集和累积水体中的汞.藻类细胞壁上多种带负电荷的官能团与多糖能够吸附结合水体中的无机汞和少部分有机汞,藻类细胞的代谢过程通过载体蛋白把藻体外的无机汞和有机汞转运至细胞内而富集汞.③藻类是目前唯一确认∆^(199)Hg为正值的植物.无论是淡水微型藻类还是海洋大型藻类中的汞稳定同位素非质量分馏信息均为明显的正值,与高等植物的∆^(199)Hg为负值有显著差异.④淡水微型藻类和海洋大型藻类的汞稳定同位素质量分馏信息均为负值.随着食物链营养级的提高,浮游动物和鱼虾类的汞稳定同位素质量分馏信息逐渐偏正,汞在食物链的生物富集和传递过程中相对富集偏重的汞稳定同位素.鉴于分离野外采集的藻类样品较为困难,室内模拟实验研究可评估藻类在水生态系统中的重要作用,研究汞同位素进入藻细胞的分配与机制.

天山冰川退缩区土壤汞分布特征及累积

本文以新疆天山乌鲁木齐河源一号冰川退缩区为研究区域,通过^(210)Pbex、^(137)Cs放射性同位素测年和侵蚀性堆积地貌判定退缩区的年代演替序列,并据此设置了系列采样点,对土壤进行分层采样,测定样品总汞浓度等指标,计算各年代退缩区的汞累积速率,探究乌鲁木齐河源一号冰川退缩区土壤中汞的分布特征及其累积过程.结果表明:冰川退缩区土壤汞含量和汞储量随着退缩时间增长呈现出增加的趋势,各层土壤汞的平均含量由大到小依次为:0~5cm[(13.28±6.60)μg/kg]>5~10cm[(11.47±7.34)μg/kg]>10~15cm[(10.19±6.57)μg/kg]>基岩[(0.23±0.09)μg/kg];冰川退缩区植被生长促进了土壤汞的富集,退缩区内土壤汞浓度与土壤有机碳、氮含量呈显著正相关,而且由于植被生物量很小,退缩区土壤中汞的累积速率也较低(0.09~33.43μg/(m^(2)·a),平均值为16.92μg/(m^(2)·a));近250a来(1777年以来),天山一号冰川退缩区土壤汞累积速率呈加速增加趋势,由1777年的0.09μg/(m^(2)·a)增加至2017年的33.43μg/(m^(2)·a),这意味着自工业革命以来大气汞含量及沉积量在不断增加.

碲镉汞PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7μs,可达到原生材料SRH寿命的相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度8.7×10^(-10) A/cm^(2)。

短期使用污泥产品对汞在土壤–国槐树体迁移和积累的影响

【目的】研究城镇生活污泥产品中重金属汞(Hg)在土壤–国槐树体中的迁移和积累,探讨国槐幼苗对Hg胁迫的响应机制,明确污泥产品在国槐幼苗抚育方面的应用潜力。【方法】以国槐幼苗为研究对象,通过盆栽试验,设置3个污泥使用量梯度(0、2、4 kg/m^(2))和4个取样时间(40、80、120、160 d),将处理分为移栽国槐组和纯土壤组,探究土壤Hg含量的动态变化,进一步研究Hg在国槐根系和叶片的富集迁移规律、亚细胞分布特点及赋存形态。【结果】(1)随污泥产品使用时间增加,土壤Hg含量显著降低,在种植国槐植株土壤中添加污泥产品,短期内土壤Hg含量显著低于纯土壤。(2)污泥产品用量、取样时间及其交互作用均对国槐根和叶中的Hg含量有显著影响。污泥施用40和160 d国槐根系和叶片对Hg的吸收显著高于未施污泥组,使用污泥产品前期会促进Hg在根、叶间的转移,后期抑制。污泥产品的低施用量可以显著增加国槐生物量从而提高对Hg的积累量。(3)在国槐根、叶中,Hg主要分布在细胞壁和可溶性组分中,两者总占比超过90%。(4)国槐根系和叶片中Hg的残渣态占比最大,分别占比57.2%~59.7%和52.6%~69.0%。【结论】国槐可以应对低施用量污泥产品带来的Hg胁迫,主要途径为细胞壁固定、液泡区隔化以及将Hg转化为低活性形态贮存。