生物质电厂灰与硅肥组配对水稻Cd吸收的影响

以生物质电厂灰和硅肥为供试肥料,在常规施肥基础上研究了单施生物质电厂灰(BFA)、单施硅肥(Si)、生物质电厂灰与硅肥组配施用(A-Si)对水稻各部位镉(Cd)含量以及各部位对重金属Cd的生物富集系数和转运系数。结果表明:与空白对照(常规施肥,不施生物质电厂灰和硅肥)相比,A-Si处理的稻米Cd含量下降了59.5%;同时,A-Si处理下稻米和叶片对Cd的富集系数最低,根对Cd的富集系数最高;而且,该组配处理能有效降低Cd从茎秆向稻米的转运,从而有效减少Cd在稻米中的累积;而单独施用生物质电厂灰不利于稻米Cd的降低和稻草Cd的富集,对Cd的阻控效果不佳。

改性生物质电厂灰钝化修复南方镉污染土壤及其长效性研究

选取我国南方生物质发电厂的灰渣为原料,经物理和化学改性制成重金属钝化剂,针对我国南方重金属Cd污染的土壤开展钝化修复研究.底灰中Cd等重金属含量明显低于其对应的飞灰,这是选择底灰作原料的重要原因.用其制备的BFA型钝化剂在水中对Cd的吸附量可达16mg/g以上.室内盆栽试验中,添加土壤干重1%的钝化剂,第一季稻米Cd含量降低80%以上,从超标2.8倍降至达标;第二季小麦籽粒Cd降低70%,从超标0.9倍降至达标.在我国南方Cd重度污染的农田中开展的原位修复试验表明,添加1%的钝化剂,稻米和小麦籽粒中Cd降低70%～90%,其中稻米Cd持续降低,2017年降低率相较2016年继续提升10%～20%,最终从超标20倍降至达标;Ni降低60%以上,且保留有益的Cu、Zn元素不受明显影响;此BFA型钝化剂还能促进作物生长,第一季稻米产量提高40%～60%,第二季仍有一定的增长效果.综合安全性考虑,我国南方生物质电厂的灰渣重金属含量很低,经过改性加工可制成安全高效的重金属钝化剂.可为钝化修复我国南方重金属污染农田提供一种经济有效的方法,也为现阶段难以处置的灰渣提供一个重要的利用途径.

利用改性生物质电厂灰钝化修复北方Cd污染土壤的试验研究

为钝化修复我国北方Cd污染农田提供一种经济有效的方法,选取我国北方生物质发电厂的灰渣为原料,经改性制成重金属钝化剂,开展等温吸附试验、盆栽试验和原位修复试验的研究。研究结果表明:制备的钝化剂在水中对Cd的吸附性能高于粉煤灰,最大吸附量达10 mg·g-1以上;且中性条件下,沉淀量对总吸附量的贡献率不到30%。盆栽试验中,添加土壤干重3%的钝化剂,稻米Cd降低80%以上;添加2%的钝化剂,小白菜叶Cd降低90%以上。原位试验中,添加1%的钝化剂,玉米根Cd降低53.5%,Pb降低64.4%,产量增加20.5%;添加2%的钝化剂,小麦籽粒Cd降低33%,产量增加72.5%。基于我国北方生物质电厂灰渣制备的钝化剂,主要化学成分为硅、钾、钙等生物有益元素,重金属安全风险很低。

温度处理对生物质电厂灰作水泥胶砂掺合料的影响分析

为研究温度处理对生物质电厂灰理化特性及其对胶砂强度性能的影响,试验分别对电厂灰以50℃为区间,自400℃到700℃进行灼烧处理,对灰样的粒度分布、烧失量、化学成分、XRD物相及其电厂灰水泥胶砂的力学性能进行细致分析。结果表明:温度灼烧对电厂灰物相晶体影响很小,可以除去生物质电厂灰中的杂质,降低烧失量,优化粒度分布,400℃时烧失量已降低至2.17%,SiO_(2)+Al_(2)O_(3)成分含量较高(82.93%),当处理温度在400℃以上时,未燃碳含量降低不明显。OPC/TBA胶砂强度明显高于OPC/GBA胶砂强度,且掺入TBA-400℃灰参与水化程度更高,同时表现出更高的火山灰活性,所展现的后期强度更优,为综合利用生物质电厂废渣,减少基建水泥用量提供了新的发展思路。

生物质电厂灰水泥胶砂力学性能试验研究

为研究生物质电厂灰作为掺合料的性能,探究电厂灰的发展前景与应用潜力。本次试验采用马尔文3000型激光粒度仪测定电厂灰的粒度分布,使用X射线荧光光谱法(XRF)分析电厂灰的化学成分,并使用生物质灰和纯水泥(对照组)制备水泥胶砂,探究其早期力学性能的变化。结果表明:电厂灰作为掺合料的水泥胶砂早期的抗折、抗压强度都远远低于普通硅酸盐水泥同龄期的强度,3d时的强度比很小,但随着龄期的增加,28d时强度比已大大提高,其趋势也已逐渐接近水泥的抗折、抗压强度。电厂灰作为掺合料的水泥胶砂的抗折、抗压强度不满足规范要求,故不可直接应用于工程中,需对生物质电厂灰再进行一些处理(灼烧、酒精萃取等)后再应用。

生物质电厂灰对废水中低浓度氨氮吸附性能

氨氮废水经生物脱氮处理后,氨氮一般为5~10 mg/L,仍不能达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)V类水标准。针对这一问题,选用安徽省某生物质发电厂燃烧底渣作为吸附剂,吸附低浓度氨氮废水,系统研究了初始浓度、初始溶液pH以及反应时间对生物质电厂灰吸附工业废水中低浓度氨氮的影响,并从吸附动力学和吸附热力学上研究了其吸附特性。试验结果显示,在25℃,废水中氨氮初始浓度为5.78 mg/L、pH值为8.5时,生物质电厂灰对氨氮的吸附量为0.036 mg/g,去除率为74.84%,达到V类水标准。动力学模拟显示,生物质电厂灰吸附氨氮符合准二级动力学模型;热力学研究显示,吸附等温线符合Freundlich模型。

生物质电厂灰理化特性研究

对生物质电厂灰(BA)的颗粒粒度、烧失量、pH及化学成分进行了测定,并通过XRD物相、SEM微观相貌分析,研究了其特性及其价值。试验结果表明,经机械研磨、400℃灼烧处理后的活化生物质电厂灰,其颗粒粒径及形状规则得到显著改善,具有粉煤灰的微集料效应。原状生物质电厂灰和活化生物质电厂灰pH值均>11,呈碱性;其中,活化生物质电厂灰的烧失量为2.45%,活性成分SiO_(2)+Al_(2)O_(3)的质量分数达到80.88%。

微波-NaOH改性生物质电厂灰对Cd(Ⅱ)的吸附

以生物质电厂灰为原料,NaOH为改性药剂,采用微波加热的方法对电厂灰进行改性,并利用BET方法对改性前后电厂灰进行表征。考察了微波强度、吸附时间等对改性电厂灰吸附Cd^(2+)的影响。实验结果表明:改性后电厂灰对Cd^(2+)的吸附性能明显优于未改性电厂灰,微波-NaOH改性提高了电厂灰的比表面积;在微波功率为500W、辐照时间为5min、NaOH浓度为1mol/L条件下吸附Cd^(2+)效果最佳。Fruandlich吸附模型比Langmuir吸附模型能更好地模拟改性电厂灰对Cd^(2+)的吸附过程,吸附动力学方程以准二级动力学方程拟合效果最优。

生物质电厂灰等材料对红壤酸度和养分的改良效应

通过土培试验研究电厂灰的不同用量及电厂灰分别与石灰和磷灰石的不同配比对江西酸性红壤的改良作用。结果表明,随着电厂灰用量增加,土壤p H值升高,土壤交换性Al3+和交换性H+含量降低;土壤中有效养分含量增加,尤其是速效钾和交换性K+增加显著,最大增幅可达26.9%和66.7%,电厂灰最佳用量4500 kg hm-2。生物质电厂灰/磷灰石的配比中,综合效果以3/1为最佳,平均提高土壤p H值0.12个单位,降低土壤交换性Al3+和交换性H+的含量分别为0.68和0.10cmol(+)kg-1,对土壤中盐基离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+)和速效养分含量都有显著提高,其中土壤交换性Ca2+和交换性Mg2+增加最显著,增幅达58.1%和34.6%。而电厂灰/石灰的配比以1/1为最优,平均提高土壤0.2个p H单位,降低土壤交换性Al3+和交换性H+的含量分别为1.19和0.20 cmol(+)kg-1,养分方面以提高土壤速效磷含量最为突出,增幅为5.6%。因此,生物质电厂灰与石灰和磷灰石按照一定的比例组合才能达到理想的土壤改良效果。

腐植酸改性生物质电厂灰固定化微生物修复石油烃污染土壤

以生物质电厂灰为载体,用腐植酸对其改性后,负载石油烃降解菌形成固定化菌剂对原油污染土壤进行修复,其中对生物质电厂灰改性的最佳条件以及固定化菌剂对原油污染土壤的修复效果进行了考察。结果表明:生物质电厂灰改性的最佳条件为:电厂灰粒径10~40目,固液比1∶1,改性时间4 h,改性后孔状结构增多且表面粗糙,有利于微生物的附着,固定的微生物数量可达1.5×10^9 CFU/g。进行60 d的修复后,固定化菌剂对污染土壤中石油烃的降解率达到51.9%,比游离菌提高了25.0%,对长链正构烷烃、芳香烃及胶质的降解率分别提高了9.6%、31.7%和37.5%。固定化生物质电厂灰的应用使石油烃降解菌得到保护和支撑,提高了土壤基础呼吸速率和土壤酶活性,实现了石油烃的高效降解。因此,腐植酸改性生物质电厂灰是一种在石油污染土壤修复方面具有应用潜力的微生物固定化材料。

碱熔联合水热改性生物质电厂灰高效吸附多种重金属离子

以生物质电厂灰(biofuel ash,BFA)为原料,采用碱熔联合水热技术对BFA进行改性,制备地质聚合物-沸石复合材料,利用SEM、XRD、FTIR等技术对改性前后的BFA进行表征,并研究了改性BFA(MBFA)对Cd^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)和Pb^(2+)离子的吸附性能。结果表明:MBFA的比表面积、孔体积显著提高;拟一级和拟二级动力学模型均能较好地描述MBFA对Cd^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附过程(R^(2)>0.9375),说明同时存在物理、化学吸附;温度为298 K时,Langmuir方程和Freundlich方程对Cd^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)吸附等温线均达到较好的拟合度(0.9223<R^(2)<0.9982),而MBFA对Pb^(2+)的吸附过程更符合Langmuir方程,根据Langmuir模型的拟合结果,MBFA对单一溶液中Cd^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附量分别为71.26,53.52,54.05,279.48 mg/g,高于大多数硅铝酸盐吸附剂;MBFA对重金属离子的吸附受到共存金属离子的干扰,竞争吸附的顺序为Pb^(2+)>Cu^(2+)>Cd^(2+)>Zn^(2+)。

生物质电厂飞灰吸附脱Pb2+性能及动力学研究

本文研究了生物质电厂飞灰对溶液中Pb离子的吸附特性,并对吸附动力学进行了分析。结果显示:飞灰对Pb离子具有较好的脱除能力;随着Pb2+浓度由0.100 ppm增加20.000 ppm,在15℃条件下,Pb的脱除率由97%降低到49.6%;在25℃条件下,Pb的脱除率由100%降低到50%;在35℃条件下,Pb的脱除率由100%降低到55.6%。当Pb离子的浓度较高时,升高温度对提高飞灰脱除能力的影响有限。飞灰除铅的吸附动力学过程符合伪二级动力学速率方程。

石碴、电厂生物质燃料余灰复掺对水泥基材料性能影响的研究

对石碴等质量取代40%河砂、电厂生物质燃料余灰取代部分水泥,通过压制成型的方法制备水泥基材料进行了研究,探索了在石碴掺量固定的前提下,同时掺加电厂生物质燃料余灰对水泥基材料强度、吸水率、抗冻融性能的影响规律。研究结果表明,在石碴取代40%天然河砂的前提下,水泥基材料的强度随水泥被电厂生物质燃料余灰取代量的逐渐增加而先增加后降低,吸水率则呈逐渐增大的变化趋势;在抗冻融性方面,一定掺量范围内,石碴、电厂生物质燃料余灰复掺制备的水泥基材料满足GB/T 50082-2009中D25抗冻等级指标要求,并对其机理进行了分析。

生物质电厂飞灰吸附脱Cd性能及动力学研究

本文研究了生物质电厂飞灰对不同离子的吸附能力,并对Cd离子吸附动力学进行分析。结果表明:飞灰对As (III)、As (V)、Cr三种离子基本没有吸附能力;对Cd离子的吸附能力很强,随着Cd浓度由0.1 ppm升高到20 ppm,飞灰对Cd离子的脱除能力显著降低。当温度由15℃升高到35℃时,飞灰对Cd的脱除能力增大,然而当浓度超过10 ppm时,升高温度对提高飞灰脱除能力的影响有限。飞灰除镉吸附动力学过程与伪二级动力学速率方程拟合度更高,R2超过0.997。由颗粒内扩散模型分析可知,飞灰除镉的反应前期主要受粒子内扩散控制,而吸附的中后期主要受粒子内扩散和膜扩散共同控制。

基于改良剂复配的离子型稀土矿渣生态修复试验研究

为解决离子型稀土浸矿废渣结构松散,难以生长植被,酸化加剧的问题,从增强保水渗透性、提高有机质含量和pH中和3方面对矿渣进行改良。通过添加聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、腐植酸或腐熟鸡粪、生物质电厂灰3种材料来实现上述目的。盆栽试验表明:改良后矿渣上种植黑麦草的平均干重和株高,矿渣pH均得到了不同程度的提高,腐熟鸡粪相较腐植酸更有优势,生物质电厂灰可将原酸性矿渣改良至接近中性。通过研磨物理改性后,矿渣粒径从150μm降低至100μm,但研磨实验组黑麦草的平均鲜重和株高均低于原矿渣试验组,其中鲜重降低18.52%,株高降低3.90%。改良剂复配正交试验中,黑麦草生长状况均优于对照组,试验所得黑麦草的最佳生长条件下的改良剂及其添加水平为:0.01%PAM、1%腐熟鸡粪和1%生物质电厂灰。以此为离子型稀土矿渣生态修复治理基质改良提供参考。