铝电解槽废阴极炭块资源化研究进展

废阴极炭块是电解铝行业产生的危险废物,若不及时处理,存在较大的环境污染风险,但其也具备资源属性,回收利用意义重大。本文介绍了废阴极炭块的资源化研究及应用现状,从多组分提取、特定组分回收、协同利用与处置等方面进行了总结分析,并对资源化方向进行了展望。废阴极炭块资源化产品可应用于冶炼、电解、碳素、环保等传统行业,同时也具有应用于氟化工或新能源方向的巨大潜力。

锰铝双氧化物改性生物炭减缓土壤重金属对黑麦草的毒性作用

电子垃圾拆解过程中引起的土壤重金属铜(Cu)和镉(Cd)复合污染现象成为一个严峻的问题,为了解决这一问题,利用废弃的螃蟹壳生物质与锰铝盐进行共沉淀后共热解制备了螃蟹壳生物炭(BC)和片状锰铝双氧化物改性的螃蟹壳生物炭(LDO/BC)材料.污染土壤经过BC和LDO/BC修复后,土壤pH、有效磷、速效钾和酶活性得到了提升,土壤中的DTPA-Cu和DTPA-Cd含量显著降低.微生物群落分析表明BC-1%能促进Gemmatimonadota(芽单胞菌)和Acidobacteriota(酸杆菌)相对丰度的上升,而LDO/BC-1%能促进Proteobacteria(变形菌)相对丰度的上升,且变形菌有利于减少Cd在植物中的积累作用.在修复后的土壤中种植黑麦草培养28 d,结果表明,经过投加量为5%BC和1%LDO/BC分别修复后土壤种植的黑麦草发芽率分别提高29%和60%,生长状况更佳,并且黑麦草植株内Cu和Cd的含量相对于未经生物炭材料处理的空白组显著降低.LDO/BC-1%处理组相对于其他处理组表现出更优异的修复效果,且负载在LDO/BC上的Mn可以有效地降低黑麦草吸收土壤中的重金属Cd.

Ag_(3)PO_(4)-NSG光催化剂的制备及其光催化抗菌性能

以氮硫掺杂石墨烯(NSG)和磷酸银(Ag_(3)PO_(4))为原料,采用沉淀法制备了新型Ag_(3)PO_(4)-NSG光催化剂,并对其光催化灭活大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的性能进行了探究.利用XRD、XPS、SEM及TEM等对制备样品的晶体结构,元素种类,形貌特征以及分子结构进行了表征,结果表明Ag_(3)PO_(4)-NSG复合光催化剂的成功合成.此外还考察了溶液pH对光催化抗菌的影响,溶液pH为7.0时,复合材料的灭菌效率最高.NSG的引入有助于电子-空穴对的高效分离和活性物质的生成,从而使Ag_(3)PO_(4)-NSG具有出色的光催化消毒效果.与单独NSG和Ag_(3)PO_(4)相比,Ag_(3)PO_(4)-NSG对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出最高的消毒活性,在光照35 min下,可将全部大肠杆菌(7.87 log)和金黄色葡萄球菌(7.80 log)灭活.4次的重复性实验结果也证明了该光催化剂具备较好的稳定性.根据能带结构分析和活性组分分析实验,提出了Ag_(3)PO_(4)-NSG催化剂的光催化消毒机制.Ag_(3)PO_(4)-NSG催化剂对水净化材料的设计和应用具有一定的指导意义.

磁性含磷油茶壳生物炭对水中磺胺甲噁唑的吸附特性

以废弃油茶壳为原料,采用磷酸活化和铁盐共沉积进行改性制备得到磁性含磷生物炭(MPBC).通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积和孔径分析(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对材料进行表征分析,MPBC孔隙多、比表面积高(1139.28 m^(2)·g^(-1))、表面官能团丰富,且能够在外加磁场的作用下快速实现固液分离.探究了其对水体中磺胺甲噁唑(SMX)的吸附行为和影响因素,该吸附剂在酸性和中性环境中对SMX表现出优异的吸附性能,而碱性条件和CO_(3)^(2-)的存在对吸附具有明显的抑制作用.其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,其吸附速率快,最大吸附容量可达356.49 mg·g^(-1).吸附机制主要是SMX分子和MPBC的焦磷酸盐表面官能团(C—O—P键)发生的化学吸附作用,此外还包括氢键作用、π—π电子供体-受体(π—π EDA)作用和孔隙填充效应.MPBC吸附剂的开发为废弃油茶壳的资源化利用和磺胺甲噁唑废水处理提供一条有效途径.

希瓦氏菌还原作用下黄钾铁矾的相转变特征及其负载铬的迁移转化规律

黄钾铁矾对酸性矿山废水中铬(Cr)等污染物有较好的固定去除作用.微生物活动对黄钾铁矾的稳定性和Cr的迁移转化特性有重要影响.因此,本研究在厌氧条件下,通过批次实验研究了希瓦氏菌MR-1还原溶解负载Cr黄钾铁矾过程中二次矿物的形成和Cr污染物的迁移转化特性.结果表明,希瓦氏菌能够促进黄钾铁矾的还原溶解.Cr负载能够增强黄钾铁矾的稳定性,抑制矿物的溶解转化.在不含Cr实验组,黄钾铁矾相转变产物为蓝铁矿和针铁矿;而在负载Cr实验组,二次矿物仅为蓝铁矿.在希瓦氏菌还原溶解负载Cr黄钾铁矾的过程中,矿物中有少量的Cr溶出,进入水体,随后又被吸附于新形成的二次矿物中.矿物中的Cr由原来的残渣态转化为不定型铁结合态,固相中Cr释放的风险增大.XPS检测结果表明,矿物表面的Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),Cr的毒性降低.研究结果对进一步理解酸性矿山废水中Fe、S和Cr的地球化学循环过程有重要意义.

磁性生物炭负载α-MnO_(2)活化过一硫酸盐降解2,2′,4,4′-四溴联苯醚

环境中的多溴联苯醚(PBDEs)对人类健康和生态环境存在潜在危害,开发高效、经济和环保的高级氧化体系对其进行有效降解具有重要意义.利用水热法合成的磁性生物炭负载二氧化锰复合材料(α-MnO_(2)/MWB)作为催化剂,有效活化过一硫酸盐(PMS)降解2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47),通过SEM、XRD、FT-IR和BET等手段对材料进行表征分析,同时探究了材料对PMS的催化活化能力.结果表明,α-MnO_(2)/MWB具有最佳的催化性能,在α-MnO_(2)/MWB负载质量比为1∶2、催化剂投加量为0.05 g·L^(-1)、PMS浓度为5 mmol·L^(-1)的条件下,对1 mg·L^(-1)BDE-47的降解率达到94%.溶液初始pH对体系的影响较小,氯离子(Cl-)和腐殖酸(HA)对BDE-47的降解有抑制作用,随其浓度升高抑制作用增强,硝酸根离子(NO_(3)^(-))和碳酸氢根离子(HCO_(3)^(-))对降解几乎无影响.通过自由基淬灭实验证明SO_(4)^(-)·和·OH是该体系降解BDE-47的两种关键自由基,其中SO_(4)^(-)·占主导地位.反应前后材料的XPS表征分析表明,Mn和Fe元素的价态转化是活化PMS的主要原因.α-MnO_(2)/MWB经重复利用4次,仍保持着高效的催化性能.

腐植酸在重金属污染土壤修复中的研究进展

随着中国工业化和城市化进程的加快,不可避免的土壤重金属污染给生态系统带来极大的危害。腐植酸因其独特的结构和性质,在土壤重金属污染修复中具有非常重要的作用。本文结合国内相关研究进展,分别从土壤重金属污染、腐植酸修复土壤重金属的作用机理及其应用效果3方面进行总结分析,提出腐植酸修复重金属污染土壤的前景展望。

人苍白杆菌对2,3',4,4',5-五氯联苯的降解特性及其细胞响应机制研究

从电子垃圾拆解场地污染土壤中分离筛选出一株多氯联苯降解菌人苍白杆菌,以2,3’,4,4’,5-五氯联苯(PCB 118)为目标污染物,通过菌株降解特性及代谢产物、转录组学分析,探究了PCB 118的最佳降解条件和好氧降解机制.结果表明,当PCB 118初始浓度小于0.1 mg·L^(-1)时,降解率可达80%以上.降解产物分析表明,人苍白杆菌可通过羟基化作用与脱氯作用降解PCB 118,且由于污染物的胁迫作用,会产生过量的活性氧,破坏菌体细胞质膜结构,同时激活其抗氧化机制.同时,转录组学分析发现,人苍白杆菌降解PCB 118的过程由多种代谢途径协同完成,菌体在PCB 118及其中间代谢产物的胁迫作用下,其碳水化合物代谢和膜运输功能受到的扰动程度最大.该研究表明采用人苍白杆菌作为新型功能菌种对多氯联苯污染土壤的原位生物修复具有重要意义.

腐植酸盐及其改性产品在油气钻井液中的应用

本文主要总结了国内腐植酸盐在油气领域的应用。首先,以腐植酸的性质和特点为出发点阐述了其作为钻井助剂的可行性,然后讲述了自20世纪50年代以来腐植酸盐作为钻井助剂的发展历程,并主要以降滤失剂、降粘剂和页岩抑制剂为重点介绍了腐植酸盐在钻井液上的应用,最后期待开发出多功能化且抗高温耐盐性能更加优异的环保型腐植酸盐钻井助剂。

腐植酸:结构性质、来源、制备与应用研究进展

腐植酸是一类具有代表性的功能型天然高分子化合物,其商业价值较高,发展前景良好.但天然腐植酸的形成需要很长时间,因此采用人工方法合成腐植酸被认为是一种优秀的增值方法.本文综述了腐植酸的结构性质、来源、制备与应用方面的研究进展.首先,介绍了腐植酸的结构性质和功能;接着按照来源将腐植酸分为矿源腐植酸和生物腐植酸两类;然后阐述了微生物分解法、水热法、催化/氧化法和热解法四种增强腐植酸制备方法的研究现状,并进一步介绍了腐植酸在农业、工业、医药、环保和新型材料领域的应用情况;最后还根据腐植酸在增强制备和应用方面存在的挑战,进行了展望.

NaOH/Na_(2)CO_(3)共解聚铜冶炼渣及砷铅去除研究

铜冶炼渣中砷、铅的经济有效去除是其无害化的关键,而去除效果受限于铁橄榄石结构的影响.本研究提出了一种通过NaOH/Na_(2)CO_(3)碱共解聚耦合酸浸去除铜冶炼渣中砷、铅的环境友好策略,系统优化了影响碱共解聚过程及酸浸过程金属浸出效果的工艺参数,评估了处理后残渣的环境风险,同时通过多项表征手段研究了NaOH/Na_(2)CO_(3)对铜冶炼渣的共解聚机制.结果表明,在碱共解聚最佳条件下,砷浸出率为62.66%,铅几乎没有浸出;在酸浸过程中33.57%的砷和96.55%的铅被进一步浸出;最终,砷、铅的总浸出率分别达到96.23%和96.55%.处理后铜冶炼渣中砷和铅的含量分别从1002.5 mg·kg^(-1)和5343.1 mg·kg^(-1)大幅降低到112.1 mg·kg^(-1)和170.2 mg·kg^(-1),同时,处理后残渣的浸出毒性低于标准限值.XRD、SEM-EDSmapping、FTIR表征结果表明,铜冶炼渣的铁橄榄石相被分解,并暴露出有害成分,经碱共解聚后转化为酸溶形式,促进了后续酸浸效果.碳酸钠的存在拓展了铁橄榄石的解聚途径,为砷和铅提供了新的去除方法,本研究可为铁橄榄石类炉渣的无害化处理提供参考.

硅改性花生壳生物炭对水中磷的吸附特性

为实现花生壳资源化利用,通过硅酸钠溶液对花生壳进行浸渍改性,再热解制备成硅改性花生壳生物炭(Si-PSBs),探究Si-PSBs对水中磷的吸附特性.结果表明,相比于未改性花生壳生物炭(PSB),Si-PSBs对磷的吸附量明显增大,8%硅酸钠溶液改性的生物炭(8%Si-PSB)对磷的吸附量是改性前的3.9倍.SEM、FTIR和XRD等结果表明8%Si-PSB上有二氧化硅生成,二氧化硅影响吸附过程中源于生物炭的碳酸钙形态,提高了生物炭自身所含金属离子Ca_(2+)的反应活性.强酸强碱环境中,8%Si-PSB对磷均具有良好的吸附效果.反应平衡后,8%Si-PSB和PSB对磷的吸附量分别在2.79 mg·g^(-1)和0.71 mg·g^(-1)上下浮动,对磷的吸附均更符合准二级动力学模型,说明反应以化学吸附为主.等温吸附实验数据采用Langmuir模型拟合度更高,说明8%Si-PSB和PSB对磷的吸附均以单层吸附为主.溶液中腐殖酸(HA)的存在抑制8%Si-PSB和PSB对磷的吸附.8%Si-PSB是一种低成本的新型除磷材料,可提高花生壳自身金属钙离子的利用程度.