赤泥改性生物炭修复铅污染土性能研究

土壤的重金属污染是制约社会可持续发展的重要环境难题,在“双碳”背景下,本文通过共热解制备赤泥改性生物炭(RMBC),研究RMBC对铅污染土的理化性质、修复效果和工程特性的影响。结果表明,RMBC可以增加铅污染土的pH值并降低其电导率(EC)值。RMBC的掺量越大pH值越高EC值越小。通过盐酸萃取浸出毒性发现随着RMBC掺入量和修复时间的增加土中Pb(II)浸出浓度越低,7%掺量的RMBC对重金属铅污染土的修复效果最好。此外,RMBC的掺入可以增加土体的密实度在一定程度上提高土的承载能力和抗渗能力。借助微观分析揭示了RMBC的修复机理包括络合作用、离子交换和沉淀反应。赤泥改性生物炭能够有效吸附-固定土中的重金属离子,并改良土体的相关性能,在污染修复和工程应用方面具有潜力。

赤泥改性沥青混合料的水稳定性及作用机理研究

为了探究赤泥替代量对沥青混合料抗水损坏性能的影响,提高赤泥废弃物资源的再利用率,将赤泥分别以粉油比为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%和18%的比例掺加到基质沥青中配制成赤泥改性沥青;通过沥青混合料的标准马歇尔实验、浸水马歇尔试验、真空饱水实验探究了赤泥改性沥青混合料水稳定性能的变化特点;采用电镜扫描、红外光谱等技术手段对赤泥改性沥青混合料的改性效果进行了具体分析。结果表明:在基质沥青中掺加赤泥能够提高沥青混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度、真空饱水残留稳定度等水稳定性能指标,且当赤泥掺量为10%时,赤泥改性沥青混合料的浸水马歇尔稳定度和真空饱水残留稳定度均达到最大值,水稳定性能最佳;电镜扫描分析发现掺加10%的赤泥改性沥青混合料试件表面出现了纤维状结构,而红外光谱曲线显示其没有出现新的吸收峰,这进一步揭示了赤泥改性沥青混合料的水稳定性能提升的机理。

赤泥改性沥青黏度及微观特性

在基质沥青中添加赤泥制备赤泥改性沥青,采用黏温关系分析法探讨不同剪切速率、赤泥掺量(质量分数)对赤泥改性沥青黏度的影响,并用扫描电子显微镜观测赤泥与沥青之间的微观状态变化。研究结果表明:赤泥改性沥青黏度方程与温度之间存在极高相关性,温度对赤泥改性沥青黏度的影响程度要高于剪切速率对其的影响。在相同条件下,赤泥改性沥青的黏度随赤泥掺量的增加而增大。随着赤泥掺量的增加,赤泥改性沥青相态分布由分散相逐渐转变成连续相态,在赤泥掺量为13%时的共混体系达到了理想的相态分布形式。

赤泥改性黄土的基本工程性质研究

为探究赤泥改性黄土的基本工程特性,进行无侧限抗压试验、直剪试验及渗透试验,得出赤泥改性黄土的最佳配比,建立了抗剪强度、无侧限抗压强度与电阻率的经验公式。通过动三轴试验,分析了循环动荷载下改性黄土的累积塑性变形、动弹性模量及浸出毒性。结果表明,随赤泥含量增加,改性黄土无侧限抗压强度和黏聚力都先增大后减小,当赤泥含量为15%时其28 d无侧限抗压强度达到3.5 MPa,较不掺入赤泥时提高约34.7%;改性黄土的渗透系数随赤泥含量增加先快速降低,至赤泥含量5%后趋于稳定;改性黄土的抗剪强度、无侧限抗压强度与电阻率呈良好的线性关系;改性黄土在循环动荷载下的临界动应力达600 k Pa,最大动弹性模量比未改性黄土高出6倍,且其浸出液不具有浸出毒性。

赤泥改性沥青在冻融循环下制备工艺的正交试验研究

为了研究赤泥改性沥青在盐冻环境下的基本性能及制备工艺,将冻融循环次数、融雪剂浓度、赤泥掺量、赤泥颗粒大小及剪切时间作为影响因素,并选取相应的因素水平,采用正交试验对赤泥改性沥青在冻融循环条件下的感温性能、高温性能及低温性能进行研究。结果表明:对赤泥改性沥青材料温度敏感性的影响程度为:剪切时间>冻融循环次数>赤泥颗粒大小>融雪剂浓度>赤泥掺量;对赤泥改性沥青材料低温抗裂性的影响程度为:冻融循环次数>赤泥颗粒大小>剪切时间>赤泥掺量>融雪剂浓度;对赤泥改性沥青材料高温稳定性的影响程度为:冻融循环次数>融雪剂浓度>剪切时间>赤泥掺量>赤泥颗粒大小。

赤泥改性及其对丁苯橡胶复合材料微观结构和力学性能的影响

烧结法赤泥分别经硬脂酸、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和十二烷基苯磺酸钠湿法球磨改性后,与丁苯橡胶(SBR)进行熔融共混,制得改性赤泥/SBR复合材料,然后对改性赤泥和赤泥/SBR复合材料的表面性质、微观结构和力学性能进行表征测试。结果表明:球磨改性后的赤泥粒度减小,表面官能团含量发生变化。经硅烷偶联剂改性的赤泥,Si—O—C和Si—O—Si官能团含量增加,触角明显增大;改性赤泥在丁苯胶复合材料中分散性和相容性增加,硅烷偶联剂改性后的赤泥填充橡胶复合材料的力学性能显著增加,拉伸和撕裂强度分别由纯胶的1.6MPa和8.8kN/m^2增加到9.8MPa和21.6kN/m^2,改性赤泥补强效果较为明显。

改性赤泥负载Pt催化剂催化氧化甲苯的性能

以改性赤泥为载体,采用浸渍方法制备低成本改性赤泥(MRM)负载Pt催化剂,并探究Pt含量对Pt/MRM催化剂催化氧化甲苯活性影响.结果表明0.4Pt/MRM表现出最佳的催化活性,在230℃时甲苯转化率为100%.当空速高达120000h^(-1)时0.4Pt/MRM催化剂依然能保持着较高的催化活性.当甲苯进口浓度为5000mg/m3时仍可以有效氧化甲苯.采用XRD、FT-IR、BET、H2-TPR和O2-TPD等手段进行表征测试分析发现,MRM的比表面积较RM大幅度提高,使MRM能够更好分散活性组分Pt,成为合适的活性组分Pt的催化剂载体.同时所制备的x Pt/MRM催化剂具有较高的比表面积和良好的孔结构.改性赤泥中Fe_(2)O_(3)与活性组分Pt物种相互作用,使催化剂的总氧解吸量增大,提高了催化剂表面氧的迁移率,从而提高了催化效率.

镁改性赤泥强化去除雨水径流氮磷污染物效果

传统生物滞留系统存在填料层组成单一,氮、磷去除效果不稳定的问题,为评估赤泥作为生物滞留系统填料层改良剂的可行性,以拜耳法赤泥为原料制备载镁改性赤泥,通过改性试验、等温吸附试验和材料表征,探究镁改性赤泥对雨水径流氮、磷的去除效果与吸附机理。结果表明,利用MgCl_(2)溶液制备改性赤泥的优选浓度为0.5 mol/L;改性赤泥(RM_(0.5))对NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的平均去除率分别可达41.83%、97.24%,相对于原状赤泥(RM)分别提高了17.15%、5.74%;RM和RM_(0.5)对NH_(4)^(+)-N的吸附符合Langmuir模型,RM_(0.5)对NH_(4)^(+)-N的理论饱和吸附量为1.383 mg/g,是RM的1.83倍,而RM和RM_(0.5)对PO_(4)^(3-)-P的吸附更适合用Freundlich模型描述;改性后赤泥表面更为粗糙,且表面生成了镁氧化物覆盖层,可进一步实现对氮、磷的去除。RM_(0.5)略优于RM对PO_(4)^(3-)-P的去除效果,而在对NH_(4)^(+)-N的去除上,RM_(0.5)明显优于RM,因此在处理高浓度含氮雨水径流时,更倾向于选择RM_(0.5)作为填料改良剂。

改性赤泥建造道路的关键技术与应用实践

针对制约我国赤泥堆放和综合利用重大需求,分析影响赤泥道路利用的主要因素,提出赤泥规模化、减量化处理的技术路径,通过铺筑改性赤泥复合材料道路示范工程,给出道路用赤泥设计方案,并结合工程实践介绍赤泥复合道路建造技术,对推动我国赤泥快速减量化、无害化、规模化处理有重要的借鉴意义。

改性赤泥吸附模拟废水中铬的研究

以广西某铝业公司的拜耳法赤泥为研究对象,探讨了改性方案,辅以煤粉、秸秆粉、膨化土、硅藻土及淀粉等,按不同配比制作改性赤泥陶粒,开展含铬模拟废水净化实验,讨论了pH值、固液比、吸附时间、焙烧温度、陶粒配方等参数对改性赤泥陶粒去除Cr(Ⅵ)的影响,得出了吸附净化的最佳条件参数,为含铬废水的低成本处理及赤泥的无害化与资源化利用提供了解决方案。

赤泥改性沥青相容性研究

将赤泥用于生产赤泥改性沥青是一种无害化处理赤泥、保护环境的有效途径,而赤泥与沥青的相容性好坏是赤泥改性沥青发挥优异性能的关键。通过离析试验研究不同储存时间下赤泥改性沥青的相容性能,并采用扫描电子显微镜对赤泥改性沥青的微观状态进行表征。试验结果表明：影响赤泥改性沥青相容性的主要因素有赤泥掺量、热储存时间及热处理条件等;随着赤泥掺量的增加和储存时间的延长,赤泥改性沥青的储存稳定性变差,即相容性变差,而经过高温煅烧的赤泥较原状赤泥能更好地与沥青相容。

醇胺钛酸酯改性磁化赤泥对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以工业固体废弃物赤泥(RM)为原料,经还原煅烧和接枝改性,制备得到一种醇胺钛酸酯改性的磁化赤泥吸附材料(ATMMRM)。利用XRD、FT-IR、SEM、BET、VSM等测试方法对RM和ATMMRM进行表征和对比,发现ATMMRM表面成功引入了羟基和胺基官能团,而且其比表面积及饱和磁化强度较RM分别提高6.0倍和9.6倍,这些特性为ATMMRM提供了更多活性吸附位点并赋予了材料磁分离能力。对Pb(Ⅱ)的静态吸附实验结果表明,在pH=6,T=25℃条件下,ATMMRM对水体中Pb(Ⅱ)的饱和吸附容量达213 mg·g^(-1),吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程,为自发、吸热、熵增的化学吸附控制过程,吸附机理主要为物理吸附以及ATMMRM表面接枝的羟基和胺基与Pb(Ⅱ)的螯合作用。

改性赤泥-沸石修复材料对土壤中镉的稳定化研究

为探讨改性赤泥和沸石混合材料在镉污染土壤修复中的应用,通过连续提取测定重金属镉形态变化,分析修复土壤中有效硅含量、土壤p H值等对镉的稳定化影响。结果表明：土壤p H值受沸石的影响较大,添加5%沸石时土壤p H值最高（8.36）;添加改性赤泥-沸石混合材料增加了土壤有效硅含量,添加量为10%时,增幅高达359.1%,而对土壤p H值基本无影响（6.92~7.35）;添加量5%且改性赤泥、沸石配比3∶1时对镉的转化促进效果最明显,有效降低离子交换态镉79.31%和碳酸盐结合态镉45.17%,残渣态镉则显著增加,增幅高达170.84%。混合材料以改性赤泥为主,赤泥与沸石添加比例控制在3∶1内,铁锰氧化态镉含量和残渣态镉含量呈显著线性负相关（R=-0.975 1）。施用该混合材料在增加土壤中有效硅的同时能促进镉向稳定的残渣态转化。

优化改性赤泥颗粒吸附含磷废水

通过改变发泡剂(碳酸氢钠)的添加量,对改性赤泥颗粒进行优化。研究不同脱附剂对优化后改性赤泥颗粒的脱附和再吸附效果,选择出最佳脱附剂;利用优化后的改性赤泥颗粒进行动态吸附含磷污水实验,研究优化后的改性赤泥颗粒对水中磷的动态吸附效果。结果表明,在改性赤泥颗粒的配比中适当增加发泡剂(碳酸氢钠)的比例可以提高改性赤泥颗粒对磷的吸附能力,优化后改性赤泥对磷的吸附量提高17%,吸附达到稳定的时间缩短了33%;对吸附饱和后的优化改性赤泥颗粒可选择0.5%的盐酸溶液进行再生;经SBR处理后的含磷污水(满足生活污水二级排放标准),通过优化后改性赤泥颗粒对其动态吸附后,可满足生活污水一级标准。在不计运行成本、制作和脱附成本条件下,按赤泥颗粒原材料市场价进行成本分析可知,优化后改性赤泥颗粒处理SBR出水的达一级排放标准的原材料成本为2.06元/t。

改性赤泥颗粒吸附剂的性质及机理研究

采用焙烧法对赤泥进行活化处理,将其与粉煤灰、碳酸氢钠和膨润土按照质量比为16∶2∶1∶3制成改性赤泥颗粒,该改性赤泥颗粒破碎率与磨损率之和为0.2%。将其作为吸附剂,采用静态吸附试验方法研究了该改性赤泥颗粒吸附剂对模拟含磷废水除磷的一般规律,在磷的质量浓度为3~100 mg/L条件下,考察了反应时间、初始磷浓度、投加量等因素对改性赤泥颗粒吸附效果的影响,经过计算得出其饱和吸附量。结果表明,改性赤泥颗粒对磷的去除效果在反应8 h后趋于稳定,其最佳投加量为5 g/L,改性赤泥颗粒的饱和吸附量为56.2 mg/g。

改性赤泥絮凝—臭氧氧化处理模拟印染废水

采用改性赤泥絮凝—臭氧氧化法处理直接酸性大红4BS、活性黄KD-3G、分散红S-R、酸性黑ATT、硫化黑BRN等不同类型的5种模拟印染废水。对比了单独改性赤泥絮凝、单独臭氧氧化和改性赤泥絮凝—臭氧氧化三种方法在处理不同模拟印染废水时的COD及色度去除效果。实验结果表明:改性赤泥絮凝—臭氧氧化法对不同类型模拟印染废水的COD及色度去除效果均明显优于单独改性赤泥絮凝法和单独臭氧氧化法;在臭氧使用量减少50%的情况下,5种模拟印染废水的COD去除率为88.9%～96.6%,脱色率均高于99.0%。

双金属氧化物和改性赤泥对潮褐土中外源砷的调控研究

选取双金属氧化物(LDO)和两种改性赤泥(RM1和RM2)为钝化剂,应用室内模拟培养和盆栽试验的方法,研究了潮褐土中外源砷(As)添加量为10mg·kg-1和50mg·kg-1时,培养时间和钝化剂添加量对土壤砷有效性、小油菜吸收砷的调控效果。结果表明,添加钝化剂后,随着培养时间延长,土壤有效砷的含量均呈下降趋势,其中以LDO的调控效果最佳,培养12周时土壤有效砷含量分别降至1.06mg·kg-1(添加10mg·kg-1时)和5.77mg·kg-1(添加50mg·kg-1时);随着钝化剂添加量的增加,土壤中易溶态砷(AE-As)的含量逐渐降低,钙结合态砷(Ca-As)的含量则逐渐增加。3种钝化剂比较,添加LDO时铁结合态砷(Fe-As)含量降低,而添加RM2时铝结合态砷(Al-As)含量降低、Fe-As含量增加。盆栽实验结果表明,RM2能显著降低小油菜地上部分的砷含量,且对小油菜生长没有明显影响,在外源砷添加量为50mg·kg-1时,添加RM2后小油菜地上部分砷含量比CK降低了33.7%;LDO也可显著降低小油菜地上部分的砷含量,但同时抑制了小油菜生长,导致其产量显著低于CK。相对改性赤泥而言,采用LDO并不是调控潮褐土中砷有效性的较好选择。

改性赤泥对养殖废水中氮磷和溶解性有机物的去除效果

以三联乳业贵阳市乌当区黄家坝奶牛养殖场废水为研究对象,以NH4+-N、TP、COD为评价指标,在静态吸附试验条件下研究铁盐改性赤泥对不同初始质量浓度的养殖废水中氮磷和溶解性有机物的去除效果。结果表明,改性赤泥的吸附性能有所改善,其对养殖废水中不同初始质量浓度的NH4+-N、TP、COD的吸附能力均有提高,最大去除率分别为39.89%、37.49%、85.56%,比未改性赤泥对NH4+-N、TP、COD的去除率平均增加了2.2、2.5、1.2倍。应用改性赤泥来处理养殖废水具有一定的经济可行性。

改性赤泥催化剂制备及其催化燃烧甲苯性能

以赤泥固废为原料,采用酸溶-碱沉淀耦合焙烧处理方法制备低成本改性赤泥催化材料,通过XRF,BET,H2-TPR,热重分析,FT-IR等手段进行表征测试分析,结果发现,酸溶-碱沉淀法耦合焙烧改性后的赤泥比表面积较原始赤泥提高了约26倍,较原始赤泥的甲苯催化活性大幅度提高.H2-TPR结果表明,改性后赤泥的还原峰温度向低温方向移动,还原峰面积增大,说明改性后的赤泥氧化还原能力增强.在反应温度为300℃时,原始赤泥的甲苯转化率仅为11.6%,改性赤泥的甲苯转化率接近100%.甲苯浓度在1000~4000mg/m^(3)条件下浓度升高,催化甲苯活性降低;空速对甲苯催化活性影响较大.对制备的催化剂进行稳定性测试,研究发现催化剂并无失活或恶化迹象,表明催化剂具有较优良的稳定性.

改性拜耳法赤泥制备聚合氯化铝铁的研究

以改性拜耳法赤泥为原料,通过盐酸浸溶制备高效絮凝剂——聚合氯化铝铁(PAFC),并探讨了酸溶浸出过程的最佳工艺条件。结果表明,酸溶浸出过程的最佳工艺条件是:盐酸浓度为6 mol/L、盐酸与改性拜耳法赤泥的液固比为3∶1、反应温度为95℃、反应时间为1.5h;自制PAFC的絮凝性能较单一聚铁、聚铝的好,且其絮体较大、致密、沉降速度快、除浊效果好。该工艺为拜耳法赤泥的综合利用开辟了一条新途径,具有良好的市场前景和社会效益。