固体废物衍生燃料碳减排核算模型构建与实例研究

为全面分析评价固体废物衍生燃料(RDF)相比煤炭燃料(CF)的碳减排潜力,探寻能源碳减排途径,以废聚氨酯泡沫(PUF)制备RDF为例,建立RDF碳排放核算模型,完善RDF碳减排核算体系,分析燃料不同环节碳排放和碳减排特征。结果表明:1)2021年中国废冰箱产生的PUF可制备废聚氨酯泡沫衍生燃料(PUDF)14.3万t,可替代CF 13.8万t,减少碳排放12.9万t,PUDF替代CF有效降低了碳排放。2)PUDF和CF燃烧环节的碳排放量占比分别为93.7%和95.6%,是碳排放的主要贡献来源;获取环节的碳排放占比分别为6.3%和4.4%,碳排放贡献小。3)PUDF相比CF,燃烧环节减少28.5%的碳排放量,是碳减排的主要贡献来源;获取环节碳排放量基本持平,且碳排放占比均不到10%,碳减排空间有限。4)RDF和生物质成型燃料(BMF)作为煤炭替代燃料,可有效降低化石能源的碳排放量,是实现“无废城市”建设和双碳目标的重要途径。

工业固体废物资源循环利用矿物学

固体废物是一种潜在的"混合复杂资源",实现固体废物资源循环利用是构筑可持续资源供给与应用的重要方式,也是循环经济的重要内容。阐述了固体废物资源循环利用的属性特点、意义和5R原则,同时总结了固体废物资源循环利用研究的主要内容和学科基础,归纳了固体废物资源循环利用面临的主要科学技术问题。以蛇纹石尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、电子废物等典型固废资源循环利用为例,介绍了不同种类固废的矿物学特性、循环利用发展方向,并阐述了固体废物资源循环利用的矿物学方法,指出了未来工业固体废物资源循环利用的研究重点。

锂电负极废涂布浆料破胶减容与资源化利用

锂电负极废涂布浆料含水率高、胶态分散稳定性强,难以过滤。本文研究了废涂布浆料的胶态特性,分析了废浆料的高效破胶分离机理,并对其资源化进行了初步探索。羧甲基纤维素钠(CMC-Na)解离产生的羧基负离子(R-COO-)提供的静电斥力及苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)在颗粒间形成的空间位阻力是废浆料胶态稳定性的根本原因。酸度的降低能够抑制浆料中CMC-Na的解离,减少吸附于石墨颗粒表面的带电基团R-COO-,削弱静电斥力,造成颗粒团聚,并破坏SBR的架桥作用。pH=2.0时,废浆料破胶过滤效率较佳,过滤常数为0.0741m2/s,含水率降低48个百分点;X射线三维显微成像分析(X-CT)表明细微颗粒团聚破胶的同时,保留的静电斥力能够降低过滤阻力,促进滤饼孔道结构的发育,生成大孔隙半径,长喉道的渗流网络减少滤饼孔道吸附水的量;分离所得固相碳材对亚甲基蓝、铬(Cr^(6+))、COD的吸附量分别为435mg/g、0.645mg/g、87mg/g,满足《工业水处理用活性炭技术指标及试验方法》(LY/T3279—2021)优级品标准。

电石渣矿化CO_(2)-可控制备碳酸钙的实验研究

本文提供了一种以电石渣为原料,循环利用氯化铵制备高纯碳酸钙的方法;通过实验系统讨论了碳酸钙制备的工艺条件以及不同工艺条件对所得碳酸钙晶型与形貌的影响.结果表明:碳酸钙制备的优化工艺条件为CO_(2)流速80 mL/min,反应温度30℃,反应时间60 min;所得产物为纳米的球形球霰石,产物中CaCO_(3)的含量为99.95%,白度为99.3%,产物具体良好的自流动性和自粉化性;整个制备工艺中碳酸化反应滤液可循环利用8次,此时的反应效能大于50%;通过工艺条件的调控成功制备出高纯纳米碳酸钙、球霰石型碳酸钙、文石型碳酸钙以及方解石型碳酸钙.论文提出的研究方案有望应用于电石渣的资源化利用与碳酸钙的可控制备.

基于地聚合反应的生活垃圾焚烧飞灰资源化利用实验研究

为了实现对城市生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用,本实验以城市生活垃圾焚烧飞灰为原材料,通过碱激发法制备出力学性能优异的地聚合物固化体。当碱激发剂的模数为1.0,垃圾焚烧飞灰含量为60%,碱激发剂和固体质量比为1∶1.2时垃圾焚烧飞灰基地聚合物的抗压强度最佳。XRD分析结果表明所制备的地聚合物中存在少量碳酸钙和沸石结晶相,SEM表征结果显示固化体结构致密。另外,产物中存在Si(Al)-O-Si基团,有助于增强地聚合物固化体的抗压强度。

西藏甲玛铜多金属矿电气石矿物学特征及其对热液流体演化的指示

【研究目的】角岩作为甲玛超大型斑岩铜多金属成矿系统的重要组成部分,既是成矿热液的岩性圈闭,也是重要的赋矿围岩,但角岩中的电气石成因不明,对于进一步理解成矿过程有一定制约。【研究方法】本文通过详细的钻孔编录、镜下鉴定和电子探针分析,研究电气石的成因,并探讨其对岩浆热液流体演化过程的启示。【研究结果】电气石在甲玛角岩中较为发育,依据其产状可分为4类:Tur-I,热液角砾岩胶结物中的电气石;Tur-Ⅱ,石英+电气石±黄铁矿脉;Tur-Ⅲ,电气石±黄铁矿±黄铜矿脉;Tur-Ⅳ,团斑状电气石±黄铁矿;其中前3类电气石较发育环带结构。不同产状电气石均具有较为宽泛的Al_(2)O_(3)、Fe/(Fe+Mg)和Na/(Na+Ca)比值,属于碱基亚类镁电气石和黑电气石,替代机制为^(X)□Al(NaMg)_(-1)、Fe^(2+)Mg_(-1)和Fe^(3+)Al_(-1)。【结论】不同产状电气石发育复杂的环带结构,且成分变化极大,表明其是岩浆热液流体和地层流体不同程度混合造成的,且岩浆热液流体与还原性的角岩地层发生的水岩反应可能在甲玛成矿过程中起了重要作用。甲玛不同产状电气石的结构和成分信息记录了岩浆热液演化过程的细节信息,为完善成矿过程提供了重要证据。

生物浸提在含重金属废物资源化中的应用研究

含重金属的各种工业废物或副产物、消费品和城市垃圾若处理不当会成为潜在的污染物;若以环境友好的方式去处理与回收它们,则可成为重要的二次资源。生物浸提含重金属废物恰好能实现资源循环利用与环境污染治理的目的。文章综述生物浸提技术在冶金与制造、化工和石化、电镀和制革,电子行业等产生的废物资源化应用研究。

工业固体废物制备微晶玻璃研究进展

工业的快速发展带来了诸多的环境问题,尤其是"三废"之一的工业固体废弃物的大量排放,给人类的健康造成极大的伤害。如何开发利用工业二次资源,变废为宝,最大限度地使废弃资源得到有效利用,在经济和生态方面都具有高度的价值。随着微晶玻璃工艺的发展,几乎所有的工业固体废弃物都可以用来制备微晶玻璃材料。采用粉煤灰和高炉渣为研究对象,综述其制备微晶玻璃的研究进展,并展望其发展前景。

废弃熔融石英玻璃高温晶化为方石英的过程研究

高纯熔融石英玻璃当前被广泛应用于高新产业中,但是在使用过程中,由于析晶、软化变形等情况导致高纯熔融石英玻璃产品不能继续使用.本文在对废弃熔融石英玻璃的物相、杂质、气泡等分析的基础上,采用高温物相转化将废弃熔融石英玻璃转化为方石英,讨论了煅烧温度、保温时间、粒径三个影响因素,通过Jade软件计算了高温物相转化产物的晶相含量占比.结果表明,废弃熔融石英玻璃经过高温焙烧处理后转化为方石英相,并且方石英的含量主要受煅烧温度、保温时间和颗粒粒径的影响,随着煅烧温度升高和保温时间的延长,颗粒粒径越小,方石英的含量也逐渐增加.从1230℃开始,废弃熔融石英玻璃开始成核结晶,在1480℃进入一个快速结晶期,在1500℃可完全转化为方石英相.

GOx@Fe_(3)O_(4)-HNTs微囊反应器的构筑及多酶级联催化性能

细胞内或细胞间的微空间使得生物体内的各种酶促反应能够高效有序地进行.基于此,本文结合天然酶-纳米酶二者的优势,构筑了一种模拟体内酶促级联反应的微囊反应器.首先,以天然硅铝酸盐矿物埃洛石纳米管(HNTs)为载体,在其表面原位生成具有类辣根过氧化物酶活性的四氧化三铁(Fe3O4);随后,将其作为囊壁材料封装天然葡萄糖氧化酶(GOx),构筑GOx@Fe3O4-HNTs微囊反应器.当向体系中加入葡萄糖时,微囊反应器内的GOx先将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢(H_(2)O_(2)),之后H_(2)O_(2)继续被囊壁中的Fe_(3)O_(4)催化转化为羟基自由基,触发底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)显色.其中,Fe_(3)O_(4)-HNTs作为囊壁材料不仅使囊内GOx免受外界环境干扰,还可与GOx构建级联催化反应体系,这种酶-纳米酶微囊化级联体系具有比天然酶系统更优异的催化性能和反应稳定性.此外,因磁性Fe_(3)O_(4)的参与,材料还具有可回收性和重复使用性.这种酶-纳米酶复合微囊反应器为模拟生物体内限域环境下的多酶反应体系提供了新方法,同时为后续生物分析与仿生催化领域的进一步研究奠定了基础.

电气石活化过硫酸盐降解四环素的影响因素

本研究以具有自发极化性和丰富活性中心的电气石作催化剂,活化过硫酸盐协同降解水环境中的四环素(TC),重点揭示其协同降解机理、最佳反应条件与稳定性,为修复抗生素污染水体提供了新思路。实验结果表明,电气石存在的表面电场和自发极化效应能够对过硫酸盐起到活化作用并产生大量·OH和SO_(4)^(–)·,从而氧化降解TC;在60℃,pH=5的条件下,120 min内,电气石与过硫酸盐体系中TC的清除率能够达到98.23%。经过5次循环利用,TC去除率仍然可以达到近90%,且电气石基本保持与初始状态基本相似的活性与结构稳定性,表明利用电气石高效活化过硫酸盐可以实现TC的低成本、高效降解。

金属长滤袋脉冲喷吹清灰均匀性优化研究

为了探究喷吹管的喷吹孔径分布方式对金属长滤袋脉冲喷吹清灰均匀性的影响,采用3种喷吹孔径分布方式不同的喷吹管对金属长滤袋进行脉冲喷吹实验,对比研究不同喷吹孔径分布方式下,沿喷吹管气流方向滤袋间侧壁压力峰值分布规律。结果表明:采用喷吹管T_(1)时,滤袋侧壁压力峰值沿喷吹孔K_(1)—K_(9)方向分布不均匀,波动幅度较大,不满足清灰均匀性的要求;采用喷吹管T_(2)时,滤袋清灰均匀性有所改善,但仍不满足清灰均匀性的要求;采用喷吹管T_(3),喷吹孔K_(1)—K_(9)对应滤袋侧壁压力峰值变化趋势平缓,各测点侧壁压力峰值的方差均小于0.01,表明喷吹管T_(3)满足金属长滤袋清灰均匀性的要求。结果表明可以采用改变喷吹管孔径及其分布方式提高金属长滤袋脉冲喷吹的清灰均匀性。

基于高锰酸钾-过氧化氢-甘氨酸体系的废电路板中含金针脚回收试验

废电路板中的金主要以薄层形式镀覆在基板表面或接口上,其含金量超过1%,是一种重要的二次资源。目前对废电路板中金的回收,大多采用破碎分选-湿法冶金的方法,存在流程长、污染环境等缺点,因此丞需开发一种高效环保的新工艺。本文基于高锰酸钾(KMnO_(4))-过氧化氢(H_(2)O_(2))-甘氨酸(C_(2)H_(5)NO_(2))体系对废电路板中的基板进行氧化,以使含金针脚(PCGs)剥离,从而达到富集回收的目的;探讨了高锰酸钾浓度、过氧化氢质量分数、甘氨酸浓度对PCGs回收率的影响,结果表明,在KMnO_(4)浓度为0.6 mol/L、H_(2)O_(2)质量分数为17.4%、C_(2)H_(5)NO_(2)浓度为0.1 mol/L、温度为80℃、反应时间为60 min的条件下,PCGs的回收率为99.95%。对PCGs富集回收的机理分析可知,PCGs的富集回收率取决于H_(2)O_(2)的分解速率。在优化条件下,建立了该体系中H_(2)O_(2)的分解反应模型:R_(PCGS)=[H_(2)O_(2)]_(0)×e^(-0.3238)×[KMnO_(4)]_(0)^(t),该模型从理论上解释了PCGs富集回收的过程。本研究提出的方法避免了破碎和化学浸出等过程,提高了金的回收效率,降低了成本和环境污染风险。

基于电解-氯化法的废电路板中金回收试验

随着科技的进步,电子设备的更新换代速度加快,电子废弃物产生量与日俱增。电子废弃物中含有各种贵金属,具有巨大的回收价值。目前常用的提取方法是湿法冶金技术,其不仅程序复杂,且需使用酸、碱等有毒有害物质,故亟需开发一种环境友好且操作简单的回收技术。本文提出了一种将电解法和氯化法相结合,在单个反应器中,无需使用任何酸或碱,且其电解质成分只有NaCl的一步回收金的方法,并建立了阳极浸金、阴极还原金的电解氯化反应体系。以废电路板为研究对象,开展了金回收试验,结果表明:当NaCl浓度为3.8 mol/L、固液比为5 g/L、电流为600 A、温度为40℃、浸出时间为4 h时,金的浸出率为93.62%,金的回收率为66.74%。研究成果可为废弃电子设备中的贵金属高效安全回收提供借鉴。

基于超声强化硫氰酸盐体系的废旧电路板中贵金属回收研究

电子废弃物中含有大量的稀贵金属,已经成为了重要的城市矿产资源。从电子废弃物中回收贵金属,可以在一定程度上缓解资源短缺问题。目前,对于废旧电路板中金的回收大多采用氰化法,该方法存在严重的环境污染风险。本文提出了一种环境友好、反应速率快的超声强化硫氰酸盐体系用于回收废旧电路板中的金。通过对浸金过程的因子设计和响应曲面设计,建立浸金过程的二阶非线性模型,得到的最佳浸出条件为:硫氰酸钠浓度0.23 mol/L、过氧化氢体积0.96 mL、试验温度41.3℃、固液比188片/25 mL,在此条件下反应90 min,浸金率为94.65%。该体系浸出过程主要受混合模型控制,遵循动力学模型(1-2/3X)-(1-X)^(2/3)+k_(r)/k_(d)(1-(1-X)^(1/3))=kmt。研究成果可为电子废弃物中贵金属资源化回收及其工业化应用提供理论依据。

生物质固体废物热解炉的研究开发

生物质能的开发和利用可缓解当今常规能源短缺和环境污染所带来的压力，热解气化技术可以大大提高生物质能的利用效率。在目前，一般生产可燃气的民用型生物质热解炉主要存在下述问题：产气率低、热值低、焦油含量高、可靠性低、运行参数待优化、燃气安全性低、环境污染等。为克服这些问题，通过热解炉模型试验研究，优化现有生物质热解装置工艺的结构及非结构参数，以提高其热解产品的产量和质量，降低生产成本。

微生物在废弃印刷线路板资源化中的应用研究进展

废弃印刷线路板(WPCBs)成分复杂,富含多种有色、稀贵金属,具有环境危害大、潜在价值高等特点。为使业界较全面地了解微生物在WPCBs资源化利用中的应用状况,推动该技术的发展,介绍了化能自养菌和异养菌浸出WPCBs中有价金属、微生物吸附法回收WPCBs浸出液中金属离子等3方面的发展,指出今后应加强高效菌种的选育、WPCBs微生物柱浸或搅拌浸出理论研究以及大颗粒WPCBs微生物搅拌反应器的研发等工作。

柠檬酸对黄龙碳酸钙矿化影响的模拟实验研究

为探索生物因素在黄龙钙华沉积过程中的作用及参与程度,本研究以黄龙水体中2株嗜冷细菌胞外特征有机酸组分——柠檬酸为研究对象,通过模拟黄龙常年水温和p H值,结合碳酸钙晶体晶型和形貌,探讨柠檬酸钙化体系中的钙化过程及柠檬酸对碳酸钙晶型和形貌的影响。结果表明:1柠檬酸浓度高、p H值低和温度低都会一定程度地抑制碳酸钙沉积;2柠檬酸浓度(20、40、80、160mg/L)对碳酸钙晶型影响不大,主要合成方解石型碳酸钙,但随着浓度的增加,伴随有花瓣状形貌的生成;3随着p H值的增大,棱柱体形貌转变为边缘较为圆滑的椭球体。综上可见,柠檬酸对碳酸钙的钙化速率、晶型和形貌具有一定的影响和调控作用,其结果可为黄龙钙华生物成因的探究提供理论基础。

基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展

随着科技的快速发展,电子产品数量的急剧增加及其使用周期的不断缩短,全球面临着前所未有的电子废物产生浪潮。一种数量巨大的典型电子废弃物-废旧印刷线路板如何实现绿色、低能耗的处理已成为当前电子废弃物处理中关键问题之一。利用微生物湿法冶金技术将废旧印刷线路板中金属浸出,制备高纯金属,已成为21世纪电子废物处理的前沿技术,同时电子废物的微生物湿法冶金机制探讨已成为近年来的研究热点。本文重点分析微生物湿法冶金处理废旧印刷线路板浸提过程中的微生物种类、影响浸提因素、微生物的浸出机制以及今后需要继续研究的问题。

硫酸铵焙烧活化石棉尾矿提取镁实验研究

本实验采用硫酸铵与石棉尾矿用高温炉焙烧的方法提取镁。首先利用差热-热重法分析石棉尾矿与硫酸铵混合物的热分解和化学反应的热效应,得出石棉尾矿与硫酸铵混合物在240~500℃下产生分解、失重。将石棉尾矿与硫酸铵混合均匀后在320℃、400℃和460℃下焙烧1h,用XRD分析焙烧产物,得出在320℃时石棉尾矿和硫酸铵反应主要生成（NH4）2Mg（SO4）2和（NH4）2Mg2（SO4）3;在400℃时主要生成（NH4）2Mg2（SO4）3;在460℃时主要生成MgSO4,由于吸水变为MgSO4.6H2O。研究了硫酸铵与石棉尾矿不同物质的量的配比、焙烧温度和焙烧时间对镁浸取率的影响,得出当硫酸铵与石棉尾矿物质的量之比为2∶1、焙烧温度为460℃、焙烧时间为60min时,镁的浸取率为83.1%。