磁改性生物质炭渣对酸性矿山废水中Cu^(2+)、Pb^(2+)的吸附研究

针对酸性矿山废水(Acid Mine Drainage, AMD)中Cu^(2+)和Pb^(2+)含量过高,生物质炭渣吸附能力有限等问题,以工业固体废弃物生物质炭渣为原材料,采用高锰酸钾和硫酸亚铁对生物质炭渣进行磁改性,制备生物质炭渣负载MnFe_(2)O_(4)的复合磁性材料(BC-MF),并将BC-MF作为去除酸性矿山废水环境中Cu^(2+)和Pb^(2+)的吸附剂。基于单因素试验方法,探究pH值、温度、初始质量浓度、吸附时间、共存金属离子等因素对BC-MF吸附Cu^(2+)和Pb^(2+)性能的影响,并将吸附动力学、吸附热力学、吸附等温线与扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)、X射线衍射(X-ray Diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR)、磁滞回线测试(Vibrating Sample Magnetometer, VSM)、Zeta电位(Zeta potential)等表征方法结合,研究MnFe_(2)O_(4)磁改性生物质炭渣吸附Cu^(2+)、Pb^(2+)的机理。结果显示,改性后的BC-MF对Cu^(2+)和Pb^(2+)的去除率均提升20百分点以上,且吸附饱和质量比分别为18.04 mg/g和24.98 mg/g。表征结果显示:MnFe_(2)O_(4)磁性颗粒成功负载到BC-MF上,并使之具有磁性;BC-MF对Cu^(2+)和Pb^(2+)吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程和准二级动力学模型,吸附过程是为化学吸附为主的单层均相吸附;热力学结果表明该吸附过程属于自发进行的熵增过程。

SRB的分离鉴定及其对酸性矿山废水的处理

针对酸性矿山废水高浓度硫酸盐和金属离子以及低pH的污染情况,从矿区煤矸石堆的底泥和浸出液中筛选鉴定出一株硫酸盐还原菌,根据其形态特征以及16SrRNA基因序列进行鉴定,研究碳源、温度、pH、初始硫酸盐浓度对该菌株生长和还原硫酸盐的影响,并利用该菌株处理酸性矿山废水。菌株经过16SrRNA基因测序后,鉴定为Citrobacter freundii,命名为S1(NCBI登录号:PP273014)。菌株S1在35℃、pH为7.0、SO_(4)^(2-)浓度2000 mg/L的条件下生长最旺盛。菌株S1对酸性矿山废水中TFe、Mn^(2+)、Zn^(2+)和SO_(4)^(2-)均有一定的处理效果,接种7 d后去除率分别为81.96%、35.08%、52.92%和63.24%,废水pH从4.38提高到了6.6左右。

改性粉煤灰净化酸性矿山废水污染机理研究

煤矸石堆存过程中产生的酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)对周边水环境具有严重污染风险。基于“以废治废”理念,选择煤炭燃烧产生的粉煤灰开展了去除AMD中污染物的研究。针对粉煤灰原灰处理效果不佳的现状,对比了不同改性条件下的粉煤灰对AMD中污染物的去除效果,筛选出了去除效果最佳的粉煤灰改性材料,并从微观层面解析了粉煤灰改性材料去除污染物过程中的作用机理。结果显示:经Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性粉煤灰处理后,模拟AMD废水中的Fe、Mn含量由100mg/L降至低于1 mg/L,污染物去除率达99%。Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性粉煤灰对Fe、Mn的吸附过程主要为单层化学吸附,在0~2 h内吸附接近平衡。此外,Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性增加了粉煤灰表面粗糙度和孔隙数量,并在表面形成六面体晶相结构。同时,Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性过程活化了粉煤灰颗粒表面Si和Al元素,提高了其Zeta电位,减少了游离羟基,增加了固定羟基,从而增强了其对污染物的吸附能力。Ca(OH)_(2)助熔焙烧改性显著提高了粉煤灰对AMD中污染物的去除率,为粉煤灰治理AMD提供了材料与方法依据。

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。

酸性矿山废水(AMD)中和渣对As吸附机制研究

利用中和渣富含铁次生矿物的特性,探究其作为吸附材料对废水中As的处理效果及机制,对中和渣的资源化处理处置具有重要的实际指导意义。以石灰乳一段中和渣(一段渣)、二段中和渣(二段渣)、石灰中和渣(石灰渣)和石灰石中和渣(石灰石渣)4种废弃物为吸附材料,采用吸附实验辅以ICP、XRD、FTIR等光谱表征技术研究其对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性及机制以期实现以废治污。研究结果表明,4种中和渣对As(Ⅴ)的吸附效果优于As(Ⅲ),石灰石渣对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的拟合最大吸附量高于其他3种中和渣,分别为3.859 mg/g和4.988 mg/g。4种中和渣对As(Ⅲ)的吸附更符合准二级动力学和Freundlich模型,石灰石和石灰渣对As(Ⅴ)的吸附更符合Langmuir模型,吸附过程主要受化学吸附影响。中和渣对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的主要吸附机制为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)与铁(氢)氧化物表面羟基官能团的表面络合和配位作用及铁矿物相转变过程中的络合和共沉淀作用。此外,石灰石、石灰和一段渣中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)与铁结合形成新的含砷铁羟基硫酸矿物也是As固定的重要机制。

钢渣去除酸性矿山废水中硫酸盐的机理研究

我国酸性矿山废水(AMD)中硫酸盐含量普遍较高,寻找一种有效去除废水中硫酸盐的方法,对于酸性矿山废水的治理具有重要意义.鉴于转炉钢渣处理AMD具有较好的应用前景,本文采用单因素实验方法分析了硫酸盐在钢渣处理AMD中的去除效果及机理,结果表明钢渣粒度、废水pH值、固液比、硫酸盐浓度会影响硫酸盐去除效率.当钢渣粒径小于75μm,体系pH为2,固液比为70 g·L^(-1)时,初始硫酸盐质量浓度为2000 mg·L^(-1)时,硫酸盐的去除率最高为79.15%,吸附量分为36.79 mg·g^(-1);动力学分析及机理分析表明,硫酸盐的去除符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,钢渣与硫酸盐间的作用以多层化学吸附为主,同时伴随化学沉淀、静电吸附和表面络合作用.

酸性矿山废水中多种有价金属的高效分离

酸性矿山废水(AMD)中多种有价金属的高效分离回收,是重金属减排和资源化利用的关键。文章通过中和沉淀实验和静态吸附实验探究回收有价金属的最佳沉淀和吸附pH,成功开发了中和沉淀—离子交换—中和沉淀组合工艺,并应用于大宝山AMD的处理。结果表明,AMD在pH为3.00和9.80中和沉淀时,分别沉获64%的Fe_(2)O_(3)富铁渣和51%的Mn O富锰渣。采用离子交换树脂分别在pH 3.95和6.10条件下对AMD中的Cu和Zn进行吸附,得到质量浓度为Cu^(2+)11~26 g/L,Zn^(2+)10~20 g/L的两种解吸液。通过该组合工艺,AMD中的各金属Fe、Cu、Zn和Mn的回收率分别为:96%、81%、70%和60%,实现了有价金属的高效分离回收。若采用此工艺回收大宝山2000 m^(3)/d的AMD中的铜、锌、锰硫酸盐,每年的利润为119万元,经济效益非常显著。此处理工艺为酸性矿山废水的高效资源化利用提供了新路径。

某酸性矿山废水综合治理试验研究

针对某有色金属矿山周边酸性矿山废水存在环境污染隐患问题,进行了除铁、硫化收铜、中和处理试验研究。结果表明:该酸性矿山废水采用混合除铁收铜—中和处理后,污染物达到GB 8979—1996《污水综合排放标准》一级标准要求,产生的中和渣浸出毒性能够满足一般工业固体废物要求,铜渣铜品位可达到35%以上,铜综合回收率可达93.9%。

酸性矿山废水重金属处理技术研究进展

为了充分调研酸性矿山废水中重金属的处理技术研究现状,介绍了酸性矿山废水的3个来源及危害,对比分析了物理法、化学沉淀法、生物法、人工湿地法去除酸性矿山废水中重金属的优缺点。通过调研发现单一技术很难将重金属处理达标,因此未来学者可着重开发处理效果好、成本低的组合工艺,以提高工程应用价值。

纳米磁性颗粒增强酸性矿山废水污泥沉降性能研究

针对宜昌市某废弃煤矿山酸性矿山废水(AMD)污泥沉降效率低下的问题,采用溶剂热法成功合成纳米磁性颗粒(MNPs),并系统研究MNPs与阴离子聚丙烯酰胺(APAM)絮凝剂联合作用对AMD污泥沉降性能的增强机制。实验结果表明,在MNPs与APAM最佳用量(分别为0.2和1 g/L)条件下,APAM显著缩短污泥沉降的时间,沉降速率从1.6 cm/min提升至2.5 cm/min,增幅高达56.3%,有效地提升了处理效率。同时,MNPs的协同作用进一步增强污泥的压缩与脱水能力,临界点体积比(V_(f)/V_(m))_(cp)从0.27降低至0.19,有效地降低了处理成本。通过光学显微镜观察发现,MNPs在絮凝体中的分布可增强颗粒间相互作用,促进高效沉降与体积压缩。MNPs与APAM联合处理后的出水水质显著改善,各项指标均趋近于或达到国家相关排放标准,体现了该技术在环境修复中的有效性。此外,磁絮体再生实验显示,MNPs回收率近90%,且多次循环使用后其沉降效能保持稳定,验证了该技术的经济性与可持续性。

酸性矿山废水对钠基膨润土渗透性的影响

钠基膨润土在环境岩土工程中被广泛应用,是垂直阻隔墙等防渗屏障的主要防渗材料。本文通过沉淀试验、自由膨胀试验和改进滤失试验对比了4种钠基膨润土在酸性矿山废水中的分散性、膨胀性和渗透性的差异。其中,改进滤失试验探究了滤失压力和酸性废水浓度对膨润土渗透系数的影响,钠基膨润土在酸性废水中的渗透系数相比去离子水中提高了2~3个数量级,而在50~150kPa范围内,渗透系数随滤失压力的提高逐渐降低,但提高滤失压力仍不足以抵消酸性废水的劣化作用。本文通过扫描电镜试验、X射线衍射试验和滤出液化学成分测试探究了酸性废水对钠基膨润土的劣化机理,得到结论:酸性废水对钠基膨润土的劣化作用包括离子交换和矿物溶解。其中,离子交换主要为酸性废水中三价阳离子(Fe3+为主)置换膨润土蒙脱石中一价阳离子(Na+为主)的过程;矿物溶解主要是酸性废水的强酸性导致蒙脱石中的Na被转化为离子的形式而使蒙脱石结构发生破坏的现象。通过对比4种钠基膨润土的微观试验结果得到了4种钠基膨润土的劣化机理差异,并归纳了影响劣化作用差异的关键因素。

磷酸钾改性秸秆生物炭高效去除酸性矿山废水中的镉

目的:磷酸盐改性被认为是提高秸秆生物炭(RBC)去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)性能的潜在策略,本研究采用磷酸钾对水稻秸秆生物炭(KRBC)进行改性,以提高其对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能。方法:采用批量吸附试验探究溶液初始pH、共存离子、腐殖酸浓度、吸附时间及Cd(Ⅱ)初始浓度对吸附剂去除Cd(Ⅱ)影响,并调查改性生物炭对Cd(Ⅱ)去除的潜在机理。结果:吸附试验表明在溶液pH为5.0~7.0时,KRBC对水溶液中Cd(Ⅱ)具有较好去除性能。此外,共存离子K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NO-3和SiO_(3)^(2-)对RBC和KRBC去除Cd(Ⅱ)没有影响,而PO_(4)^(3-)、CO_(3)^(2-)及腐殖酸对去除Cd(Ⅱ)具有促进作用。拟二阶动力学模型和Langmuir模型可以更好地描述Cd(Ⅱ)的吸附过程。RBC和KRBC对Cd(Ⅱ)的最大吸附能力分别为57.93 mg/g和159.46 mg/g。潜在的去除机理包括络合、静电作用、阳离子-π相互作用及共沉淀。在经过三次再生性试验后,RBC和KRBC对50 mg/L的Cd(Ⅱ)去除率分别为20.18%和86.75%。结论:以上结果表明磷酸钾改性生物炭在去除酸性矿山废水中的Cd(Ⅱ)具有更大的潜力。

废弃矿山酸性废水的治理技术

在现代废弃矿山环境治理工作中,酸性废水治理是一项关键内容。随着现代废弃矿山环境治理工作的不断深化,其酸性废水治理技术也备受关注。为使废弃矿山中的酸性废水得到有效治理,本文特对其治理技术进行分析,包括矿硐封堵治理技术、废水处理治理技术以及废水综合治理技术等。希望通过此次的分析,可为废弃矿山酸性废水整体治理工作提供一定参考,以此来提升其酸性废水治理效果。

浅析金属露天矿山酸性废水的治理与综合利用

矿山酸性废水(Acid Mine Drainage,AMD)是矿山活动中的重要污染源,直接排放会损害土壤和水体环境,并对人体健康构成威胁。本文分析了AMD源头控制与末端治理技术的基本原理、优缺点及其适用范围,以期为矿山企业在选择AMD治理方案时提供参考依据。同时,本文还探讨了AMD的综合利用途径,旨在为实现AMD资源化利用提供新的视角和策略。

陕西紫阳某废弃石煤矿酸性废水的产生机理探讨

在自然环境中,黄铁矿容易发生氧化反应导致酸性矿山废水(AMD)污染,进而威胁人类的健康安全。石煤及矸石中伴生的黄铁矿及重金属(镉、镍、钒、锰、锌等)成分复杂,经大气降雨、地表水以及基岩裂隙水的长期浸泡淋溶,产生酸性水,加剧有毒有害重金属元素浸出。AMD因产量大、形成时间跨度长、产源地分散等问题,成为矿山环境修复者们的最棘手问题之一。对陕西紫阳废弃石煤矿进行采样分析,掌握废渣的化学成分及矿物组成,为酸性水的产生查找根源。依据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ 557—2010),将样品破碎后分别采用蒸馏水浸泡、曝气浸泡及密封浸泡方法,来模拟自然环境下酸性水产生过程,并在模拟过程中定期采集水样进行分析测定,为后续的矿上修复治理提供依据。

PRB处理酸性矿山废水的地球化学反应模拟研究

随着工业的迅速发展,矿产资源的需求也随之增加,采矿过程中产生的酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)对周围环境具有严重危害性,可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,PRB)通过下放置反应材料,利用自然水力梯度拦截污染羽流,该技术已成为有效处理AMD的手段之一。为研究PRB内化学反应堵塞对其处理效果的影响,搭建了规模为60 cm×15 cm×20 cm的箱体装置,模拟石灰石PRB处理AMD的过程;基于箱体实验得到的数据,并利用化学反应输运模型理论开发了一种新的地球化学算法,来描述PRB处理AMD过程中可能会发生的化学反应,最后通过MODFLOW和RT3D的耦合模拟并预测PRB有效处理污染物质的最大寿命。结果表明:①有效地模拟出了PRB中石灰石的酸性中和能力及其对酸性废水中总铁、Al^(3+)的去除效果,并且很好地反映出PRB系统的化学堵塞过程;②模拟结果与实测值吻合程度较好。进口区域、中间区域以及出口区域3个不同位置处出水的pH实测值与预测值的最大误差分别为0.38、0.30和0.29,总铁质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.570、0.102和0.124 mg/L,Al^(3+)质量浓度实测值与预测值的最大误差分别为1.010、0.374和0.160 mg/L;③预测结果表明,该实验室规模的PRB装置在前30 d出水中的总铁和Al^(3+)质量浓度最低,去除效果最好,且去除能力随着时间逐渐减弱。参照地下水质量标准限制,判断出该石灰石PRB能够有效处理总铁的最大寿命为132 d,有效处理Al^(3+)的最大寿命为63 d。

养殖废水对AMD重金属的处理效果及去除机制

文章研究牛粪发酵前后产物与酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)共处理过程及处理效果。结果表明,牛粪及发酵后产物(沼液)均对AMD具有不同程度的处理效果;处理前期,牛粪组R1和沼液组R2的pH值从3.07分别迅速升高到4.01和3.85,直至实验结束时pH值略有下降,分别达到3.91和3.47;酸度分别下降49.8%和44.83%。R1组Fe、Zn、Cu、Mn、Al等金属离子质量浓度分别下降72.34%、83.79%、96.48%、17.2%、46.89%;R2组Fe、Cu、Mn、Al质量浓度分别下降96.27%、61.40%、13.92%、48.19%。X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)扫描结果表明2组实验对金属的去除主要以共沉淀为主,但在R1组中发现微生物可能对处理过程具有较大的推动作用。2组实验均对AMD具有较好修复效果,在利用养殖废水处理AMD具有很好的应用前景。

酸性矿山废水(AMD)地球化学工程防治技术

酸性矿山废水(AMD)的地球化学工程防治技术,意指根据AMD的生成机理,采用地球化学方法(包括AMD预测评价、覆盖和渗透反应栅等技术)对AMD(及重金属)污染进行预防控制和治理的集成技术。该项技术具有长效、低成本、易施工,以及原位治理等特点,适用于处理排放持续时间长、富含毒性重金属的酸性污水,值得在我国的金属硫化物矿山开发应用。

共存阳离子对含锰酸性矿山废水化学中和处理过程的影响

文章采用化学中和法处理模拟酸性矿山废水(acidminedrainage,AMD),探究共存离子Fe^(2+)、Mg^(2+)和Al^(3+)在曝气搅拌和机械搅拌2种条件下对锰的去除率及其固相产物的影响.结果表明:3种共存离子对锰的去除均具有一定的促进作用;其中Al^(3+)的作用最显著,但Al^(3+)及其产物对锰离子的氧化有抑制作用;Al^(3+)、Fe^(2+)的存在会降低固相产物中锰元素的质量比并影响沉积物组成,不利于后续回收处理.研究结果可为化学中和除锰工艺优化及固相产物回收利用研究提供参考.

酸性矿山废水中FA-Sb胶体的形成研究

为探究酸性矿山废水(AMD)中天然有机质(NOM)和锑(Sb)形成胶体的机制,本文采用富里酸(FA)作为代表性NOM与Sb(Ⅲ)反应,研究在此过程中FA-Sb胶体的形成情况。本研究通过室内模拟实验研究了不同初始C_((FA))/Sb条件下FA-Sb胶体的形成过程,并采用X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对FA-Sb胶体进行了表征。实验结果表明,FA可显著促进Sb与FA形成颗粒态与胶体态;初始摩尔C_((FA))/Sb越高,FA-Sb胶体的产生量越大,Zeta电位越低,颗粒粒径越小。在此过程中,FA含有的羟基等含氧官能团促进了FA-Sb胶体的形成,FA带有的负电促进了FA-Sb胶体的稳定。AMD中的少量Sb(Ⅲ)可能被FA在光照条件下产生的活性氧化物种氧化,且Sb(Ⅲ)的氧化率随C_((FA))/Sb比(0~2000)的增加而逐渐增大。该研究结果从胶体地球化学角度揭示了AMD中FA与Sb之间的相互作用关系,为深入认识AMD中Sb的地球化学行为提供了一定见解。