CO_2非共沸混合工质制冷系统的理论分析

在设定工况条件下,采用3组CO2非共沸混合工质(R744/R22、R744/R1270、R744/R600a),对制冷系统进行了热力学理论分析和计算。研究了系统制冷量、压缩机功耗、制冷COPr和冷凝压力随CO2质量配比的变化关系。结果表明:在相同工况下,R744/R600a的冷凝压力最低,比R744/R22平均低22.9%,比R744/R1270平均低18.8%;R744/R1270具有较好的综合性能。

聚乙烯塑料/铬渣共热解还原Cr(Ⅵ)的实验研究

在分析聚乙烯热解特性的基础上,研究热解时间、热解温度及聚乙烯与铬渣质量比对Cr(VI)还原的影响,并运用XANES和EXAFS光谱研究铬元素的形态变化,并对反应机制进行分析.结果表明,(1)聚乙烯在热解过程中可以有效将Cr(VI)还原,还原率随着温度的升高而升高,当热解温度达到550℃,还原率为99.93%;随着PE投加量增大,Cr(VI)还原率逐渐上升,当质量比超过0.05时趋于稳定;Cr(VI)还原伴随塑料热解反应进行,6min后趋于稳定;最优反应条件为热解温度550℃、热解时间6min、PE/铬渣质量比0.05.(2)使用XAS铬形态分析过程中以Cr2O3作为Cr(Ⅲ)的参考物较CrCl_3更为合理,铬渣中Cr(VI)还原产物为无定型Cr_2O_3;(3)由于PE主要由C、H两种元素组成,不含O元素,相比生物质还原剂,可以更高效还原Cr(VI);(4)Cr(VI)与挥发份充分接触反应条件下,Cr(VI)可持续还原.

铬渣的热解无害化处理

采用热解工艺无害化处理铬渣,探讨了稻秆在铬渣无害化处理中的作用。研究了热解温度、稻秆与铬渣质量比、铬渣粒径及保温时间对铬渣热解无害化处理的影响,并分析了热解前后热解产物中铬元素形态的变化。结果表明,热解工艺能有效地将铬渣中Cr(Ⅵ)还原,稻秆热解过程中产生的气相挥发分对Cr(Ⅵ)的还原起核心作用。较为适宜的热解条件:热解温度为400℃,稻秆与铬渣质量比为0.10,铬渣粒径<2000μm,保温时间为10min。在该热解条件处理下,热解产物中的Cr(Ⅵ)质量浓度为121mg/kg,低于热解前铬渣中的Cr(Ⅵ)(3400mg/kg)。热解后,可交换态及碳酸盐结合态铬含量降低,大部分铬转化成了稳定的有机结合态和残渣态,极大地降低了铬渣的危害。

铬渣中铬的赋存形态表征和酸浸出特性

为研究铬渣在湿法解毒技术无害化处理过程中重金属污染物铬的浸出特性,对铬渣进行了酸中和能力实验,分析了不同p H条件下铬渣中总铬和6价铬及其他主要金属元素的溶出特性,并采用X射线荧光仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及热重分析对铬渣中的元素组成和矿物物相组成进行表征.得出硫酸硝酸法和TCLP法毒性浸出实验中浸出液中Cr主要以Cr6+形式存在.铬渣的强碱性且在碱性范围内有较大的缓冲能力以及复杂的物相组成是制约湿法还原铬渣处理效果的两个主要因素,因此,优选工艺p H条件来提高铬渣中铬的溶出率是提高湿法还原处理效率的关键,浸出p H在8.0左右时,能够获得较高的6价铬浸出率且处理成本相对较低.

低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥的研究

采用低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥,对皮革污泥的热分解特性和铬渣中六价铬的还原规律进行实验研究。研究结果表明:在大于400℃的焙烧温度下,皮革污泥分解产生的CO、烷烃等还原性气体可将铬渣中的六价铬还原;焙烧温度、焙烧时间以及铬渣与皮革污泥的质量比(pm)对铬渣中六价铬的还原有重要影响,温度越高,焙烧时间越长,则铬渣中六价铬还原越彻底,增加皮革污泥的配量有利于铬渣中六价铬的彻底还原;在焙烧温度大于500℃,pm≤30的条件下,焙烧处理渣中六价铬的含量小于35 mg/kg,其毒性浸出试验浸出液中六价铬和总铬质量浓度分别小于0.3 mg/L和0.5 mg/L,符合解毒铬渣直接用于生产水泥、砖块等建筑材料的要求。

Na_2CO_3-CO_2-H_2O体系处理铬渣的热力学分析

采用Na2CO3-CO2-H2O体系处理铬渣,分析该体系的反应热力学,并通过实验研究不同浸出剂对铬渣中Cr(Ⅵ)浸出的影响。研究结果表明:在75℃,当6.6<pH<10.8且c(CO32-)>1.55×10-6 mol/L时,体系处于碳酸钙的稳定区,铬酸钙、水榴石、水铝钙石及钙铁石可被分解而释放出其中的Cr(Ⅵ),而水滑石难以被分解;在温度为80℃,碳酸钠质量浓度为120 g/L,液固比为15,CO2体积分数为5%,时间为24 h的条件下处理铬渣,得到的渣经湿磨后再用此体系二次浸出,最终铬渣中Cr(Ⅵ)的质量分数降至0.13%,Cr(Ⅵ)的浸出率达到85%;毒性实验浸出液中Cr(Ⅵ)和总Cr质量浓度分别为1.21 mg/L和1.51 mg/L,均远低于HJ/T 301—2007中规定的限值,符合一般工业固体废物填埋的标准;含Cr(Ⅵ)的主要物相钙铁石、水铝钙石的质量分数明显降低且没有铬酸钙生成,这与热力学分析结果基本一致。

不同异位修复工艺对高浓度铬渣污染土壤中Cr的去除特性

以我国某铬盐厂的两种不同污染特性铬渣污染土壤(A土和B土)为研究对象,探讨了三种异位修复工艺(淋洗、稳定化、湿法解毒)去除铬渣污染土壤中总Cr和Cr(Ⅵ)的效果,并采用改进BCR顺序提取法分析了不同修复工艺对土壤中各形态Cr的去除效果。实验结果表明,三种异位修复工艺对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的去除效果为湿法解毒>稳定化>淋洗,湿法解毒工艺对A土、B土中Cr(Ⅵ)的去除率分别高达83.26%、92.94%;对铬污染土壤总铬去除效果最佳的是异位淋洗工艺,异位淋洗工艺对A土、B土总铬消减分别达54.87%、80.16%。异位淋洗工艺实现了对水溶态Cr(Ⅵ)、酸溶态Cr(Ⅵ)的泥水分离,是总铬消减的主要原因;稳定化工艺和湿法解毒工艺降低了土壤p H,促进了水溶态Cr、酸溶态Cr及可还原态Cr向可氧化态Cr的转化,因此土中总Cr并未发生显著消减。高浓度铬渣污染土壤经三种异位修复工艺处理后,A土Cr(Ⅵ)仍然残留736.6 mg·kg^(-1),B土Cr(Ⅵ)仍然残留245.47 mg·kg^(-1),酸溶态Cr的残留是导致三种工艺修复Cr(Ⅵ)效果受限的主要原因。

镁热剂/铝热剂体系SHS法固化处理无钙焙烧铬渣

采用Al-Fe_2O_3(铝热剂)和Mg-Fe_2O_3(镁热剂)2种自蔓延高温合成体系(SHS)对无钙焙烧铬渣(COPR)进行固化处理,并通过浸出毒性试验对自蔓延产物的无害化效果进行评估。研究结果表明:2种反应体系均可实现铬渣的高效无害化,其中铝热剂体系和镁热剂体系铬渣含量分别高达80%和85%,其自蔓延产物浸取浓度ρ(总铬)和ρ(六价铬)分别低于4.5、1.5 mg·L^(-1),符合生活垃圾填埋场污染控制标准GB 16889—2008,可进行填埋处置。在SHS反应过程中,六价铬还原率均高于90%,还原后的六价铬主要以非晶形式弥散分布于自蔓延产物中,且部分铬离子参与MgAlCrO_4尖晶石等矿物的形成,铬元素同时以物理和化学固定化的形式存在于自蔓延产物中。

普通硅酸盐水泥及碱激发水泥固定铬渣的毒性浸出比较

为了比较普通硅酸盐水泥、掺加矿渣的硅酸盐水泥和碱激发水泥3种胶凝材料对铬渣的稳定固定化效果,采用硫酸硝酸法、TCLP毒性浸出法以及半动态浸出法对固定化试件总铬和六价铬的浸出规律进行实验研究.结果表明,铬渣的掺入对普通硅酸盐水泥水化反应产生负面影响,当铬渣掺量从20%增加到45%时,试件抗压强度由50.4 MPa下降到25.8 MPa;浸出液中总铬和六价铬的浓度随着铬渣掺量的增加而增加.用矿渣代替部分普通硅酸盐水泥,能够提高对铬渣中铬的固定效果,当矿渣掺量为45%时,固定效果最佳.碱矿渣水泥对低掺量的铬渣有较好的固定效果,但当铬渣掺量超过35%时,浸出液中铬的浓度大幅度增加.

铬渣柱浸生物解毒的研究

针对长沙铬盐厂铬渣污染的现状及铬渣的性质,进行了细菌柱浸解毒铬渣的实验。研究结果表明,实验前需将铬渣制成颗粒,解毒工艺的最佳粒径为4~8mm;最佳pH为10.0;最佳温度为30℃。在最佳工艺条件下,铬渣浸出液中Cr（Ⅵ）的浓度由250.6mg/L降为0mg/L,达到国家规定的废水排放标准;解毒后渣的浸出毒性为0.4mg/L,低于国家固体废物浸出毒性标准所规定的1.5mg/L。

碳酸钠溶液堆浸—硫酸亚铁还原联合解毒铬渣

以碳酸钠溶液作浸出剂、硫酸亚铁作还原剂,对循环碳酸钠溶液堆浸—硫酸亚铁还原联合解毒铬渣新工艺进行研究。结果表明,在整个解毒过程中,浸出液pH在10～12变化,浸出液经还原后溶液中Cr(VI)的实际浓度略高于其理论值;第一次浸出后,铬渣中钙铁石或水榴石中的Cr(VI)被大量浸出,浸出液中碳酸钠浓度由浸出前的9.3g/L下降至7.98g/L,Cr(VI)浸出率为62.67%;在此后的循环解毒过程中,浸出液中碳酸钠浓度均维持在8g/L左右,Cr(VI)浸出率增加缓慢;循环处理12次后,铬渣中Cr(VI)浸出率达85%,最终解毒渣中残留Cr(VI)主要存在于水滑石中;铬渣粒度显著影响其解毒效果,当粒度小于0.15mm时,最终解毒渣的毒性浸出液中Cr(VI)和总Cr浓度分别为1.98mg/L和2.45mg/L,达到一般工业固体废物填埋的标准。

硫代硫酸钠、磷酸钠联合处理铬渣中的六价铬

以硫代硫酸钠为还原剂,将铬渣中的六价铬(Cr(VI))解毒转化为三价铬(Cr(III)),并加入磷酸盐作为稳定剂稳定解毒后的铬渣,考察不同反应时间和药剂用量对铬渣中Cr(VI)去除效果的影响.结果表明:硫代硫酸钠可以有效去除铬渣中的Cr(VI),当其与Cr(VI)的摩尔比为理论摩尔比的12倍、处理时间15d时铬渣中Cr(VI)的去除率达到最高(70%),继续增加还原剂用量或延长反应时间均不能有效提高Cr(VI)的去除率.随后加入磷酸钠作为稳定剂,当其物质的量为生成Cr(III)的4倍时,硫代硫酸钠与磷酸钠分步加入(两步法)比同时加入(一步法)处理铬渣的效果较好,处理效果最好时总铬浸出浓度为6.1mg/L,低于危险废物浸出鉴别的总铬标准(15mg/L),而且形成稳定的铬的化合物(Cr PO4·6H2O).铬渣p H值变化、五态变化、XRD及XPS分析等结果表明,两步法的处理效果好于一步法.

铬铁矿无钙焙烧铬渣的深度提铬与无害化处理

铬铁矿无钙焙烧工艺是目前世界上铬化工行业的主流生产工艺,该工艺产出的铬渣中铬含量较高且含有六价铬,直接堆存或填埋不仅造成铬资源的浪费,还会污染环境。基于无钙焙烧铬渣的组成特点,提出了"酸浸预处理-钠化氧化焙烧-湿法解毒"的处理方法,确定了较优的工艺参数,分析了方案的可行性。研究结果表明,无钙焙烧铬渣通过两级酸浸预处理除杂,提高了铬的品位;酸浸渣经过氧化焙烧,实现了铬的深度提取;全流程铬的提取率最高达到73%以上,尾渣中氧化铬质量分数降至5.60%;尾渣经湿法解毒处理,浸出毒性满足进入一般工业固体废物填埋场填埋的污染控制指标限值的要求。该研究结果可为无钙焙烧铬渣的深度提铬和无害化处理提供新的技术思路。

柑桔皮与铬渣共热解毒六价铬

铬渣是铬盐生产过程中产生的废渣,含有大量的水溶性和不溶性六价铬[Cr(Ⅵ)],对人类和生态环境均有很大危害。提出了铬渣与农业废弃物柑桔皮进行混合热解,利用柑桔皮热解产生的还原性气体及生物质炭将Cr(Ⅵ)还原为无毒的三价铬[Cr(Ⅲ)]。系统研究了热解温度、柑桔皮与铬渣质量比、热解时间和球磨时间等条件对铬渣中总Cr(Ⅵ)、水溶性Cr(Ⅵ)和难溶性Cr(Ⅵ)还原去除率的影响规律。得到较佳的实验参数:热解温度为600℃,柑桔皮与铬渣的质量比为30%,热解时间为45 min,球磨时间为1 h。在最佳条件下,铬渣中总Cr(Ⅵ)的还原去除率达到99.51%,其含量由1641.95 mg/kg降低到8.04 mg/kg,远低于25 mg/kg的国家排放标准(HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范》)。并对解毒后的铬渣进行了X射线衍射(XRD)分析,结果表明铬渣热解解毒前后物相一致。该研究结果可为无钙焙烧铬渣的无害化处理提供新的技术思路。

铬铁矿无钙焙烧渣盐酸浸出

铬渣是铬铁矿生产铬盐剩下的尾矿,因含有大量铬铁铝镁元素,也是一种二次资源。采用湿法冶金工艺回收铬渣中铬、铁、铝、镁,以浓盐酸作为浸提剂,考察了液固比、浸出温度以及时间对铬、铁、铝、镁浸出效果的影响。结果表明,最佳浸出条件为:盐酸浓度12 mol·L^-1,液固比5.6 ml·g^-1,浸出温度110℃,时间6 h,该条件下铬浸出率为67.76%,同时铁铝镁浸出率分别达到89.89%、93.99%和95.21%。铬、铁、铝、镁在铬渣中存在物相不同造成了其浸出率之间的差异。此外,铬、铁、铝、镁浸出过程均符合未反应缩核模型,且主要受界面化学反应控制,其表观活化能分别为102.31、78.10、66.44和81.66 kJ·mol^-1。

生物质解毒液相氧化法铬渣的工艺研究

铬渣(COPR)是采用铬铁矿生产铬化合物过程中产生的固体废弃物,因其含有六价铬被列为危险固体废物。铬渣的堆放对环境具有较强的危害,寻求经济、高效、无二次污染的治理方法是治铬工作者们关注的焦点。采用生物质香蕉皮对液相氧化法铬渣开展了解毒工艺研究。在反应温度为90℃、香蕉皮添加量为10%(以渣质量计)、反应时间为1.5 h、加酸量为4 mol/kg(以1 kg铬渣加入的氢离子物质的量计)、液固体积质量比为3 mL/g的最佳工艺条件下,解毒后铬渣的浸出毒性远小于一般工业固体废弃物的环保排放标准,可以作为一般固体废弃物进行填埋。通过对香蕉皮解毒铬渣过程中铬元素在各物流中的分布与价态变化分析,发现香蕉皮解毒铬渣的过程为吸附耦合还原机理。

零价铁和碱激发矿渣稳定/固定化处理铬渣研究

采用零价铁和碱激发矿渣对铬渣进行稳定/固定化处理,考察了处理后固化体的毒性浸出水平,矿物组成及Cr形态分布变化情况,并对铬渣的处置和利用的有效性进行评价.结果表明,还原固定化处理后的样品硫酸硝酸法浸出毒性可满足作为砖或砌块使用的标准,抗压强度均高于15 MPa,其中Cr主要以Fe/Mn氧化物结合态存在,可被用于采石场修复、封闭泻湖以及作为路基材料等一些特殊用途.

亚硫酸钠、磷酸钠联合处理铬渣中的六价铬

铬渣是毒性较强的危险废物,通过实验室模拟化学还原处理技术,以亚硫酸钠为还原剂,将铬渣中毒性强的六价铬(Cr(VI))还原转化为低毒的三价铬(Cr(III)),考察不同的反应时间和亚硫酸钠用量对铬渣中六价铬去除效果的影响.结果表明:亚硫酸钠可以有效去除铬渣中的六价铬,当亚硫酸钠与六价铬的计量比为理论计量比的12倍、修复时间为15d以上时,总铬浸出浓度去除率最高(78%);继续延长反应时间或增加亚硫酸钠用量均不能有效提高去除率.随后加入磷酸钠作为稳定剂稳定解毒后的铬渣,当磷酸钠与三价铬的摩尔比为4∶1时,总铬浸出浓度为6.9mg/L,低于危险废物鉴别标准GB 5085.3—2007中规定的总铬浸出浓度限值15mg/L,并生成稳定的CrPO_4·6H_2O晶体.此外,亚硫酸钠与磷酸钠分步加入(两步法)处理铬渣的效果好于两者同时加入(一步法)的效果.

基于粒径分布的不同异位修复工艺除Cr特性

以我国某铬盐厂的铬污染土壤为研究对象,采用改进的BCR顺序提取法研究了粒径对不同修复工艺(异位淋洗、异位稳定化、湿法解毒)去除土壤中各形态Cr的影响。实验结果表明:粒径是影响铬渣污染土壤总铬和Cr(VI)去除的关键影响因素之一,粒径越细,越有利于3种异位修复工艺对土壤中Cr(Ⅵ)的去除或还原,粒径越细越有利于异位淋洗工艺对总铬的消减。粒径对水溶态Cr、酸溶态Cr的去除影响显著,粒径越细,水溶态Cr、酸溶态Cr的去除率越高,水溶态Cr和酸溶态Cr的分离或去除是不同异位修复工艺实现铬渣污染土壤中Cr(Ⅵ)高效去除的有效手段;粒径对可还原态Cr的去除影响不显著,pH是影响可还原态Cr去除的主要影响因素;粒径对可氧化态Cr含量提升显著,尤其是对异位稳定化和湿法解毒工艺,粒径越细,可氧化态Cr增大倍数越高;粒径对残渣态Cr的去除影响不显著。

Experimental evaluation of the effect of an internal heat exchanger on a transcritical CO_2 ejector system

This study presents experimental results focused on a performance comparison of a transcritical CO2 ejector system without an internal heat exchanger(IHX) (EJE-S) to a transcritical CO2 ejector system with an IHX(EJE-IHX-S) . The comparison includes the effects of changes in operating conditions such as cooling water flow rate and inlet temperature. Experiments are conducted to assess the influence of the IHX on the heating coefficient of performance(COPr) ,heating capacity,entrainment ratio,pressure lift,and other parameters. The primary flow rate of the EJE-IHX-S is higher than that of the EJE-S. The pressure lift and actual ejector work recovery are reduced when the IHX is added to the transcritical CO2 ejector system. Using a more practical performance calculation,the compression ratio in the EJE-S is reduced by 10.0%-12.1%,while that of EJE-IHX-S is reduced only by 5.6%-6.7% compared to that of a conventional transcritical CO2 system. Experimental results are used to validate the findings that the IHX weakens the contribution of the ejector to the system performance.