氧化钙对污泥炭重金属稳定性及其吸附性能的影响

鉴于CaO对生物质的热解产气、焦油重整具有催化作用，并可显著提升生物炭的吸附性能，将CaO与市政污泥以1∶10的质量比混合共热解，制备改性污泥炭（BC-Ca）。研究了CaO对污泥炭特性及重金属（Pb、Zn、Cu、Cr、Mn）形态分布的影响，采用风险评价编码法（RAC）评价污泥炭的生态风险，并采用静态吸附实验考察改性污泥炭对Cr（Ⅵ）的吸附效果。结果表明：BC-Ca中Zn、Pb、Cr、Mn和Cu处于残渣态（F4）的比例较未改性污泥炭（BC）分别增加11.76%、13.03%、26.96%、5.55%和2.11%，且均为RAC低风险；BC-Ca的比表面积较BC增大122.99%，孔隙结构得到改善；BC-Ca对Cr（Ⅵ）的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型，吸附容量随着温度的升高而增大，吸附速率主要由化学吸附机理控制；BC-Ca对Cr（Ⅵ）的最大吸附容量较BC提高51.13%，去除率显著提高。     

改性污泥炭/TiO2/PVP/PVDF超滤膜的制备及其性能测试

采用铁离子改性污泥炭(Fe₃O₄/SAC磁质炭)、二氧化钛(TiO₂)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂进行聚偏氟乙烯(PVDF)膜的改性，并对共混膜的各项性能进行测试和表征。结果表明，当TiO₂和Fe₃O₄/SAC磁质炭质量分数分别为0.15%、0.2%时，膜的综合性能最佳。此时，接触角为48.5°,纯水通量为124 3.43 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率为95.21%。     

矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响

为了厘清矿物质化合物对含油污泥焚烧过程中重金属迁移转化的影响规律,以胜利油田罐底含油污泥为研究对象,在水平管式炉上分别进行了含油污泥添加CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO后的焚烧实验,对获得的焚烧底灰分别进行了重金属总量、浸出特性以及风险性分析。研究结果表明：矿物质在焚烧过程中形成的残渣对重金属均有一定的吸附作用,CaO对Cu、Cr、Pb和As的吸附效果最好,其中Cu的残留率达到93.40%。不同矿物质化合物对重金属浸出的抑制效果不同,其中Al₂O₃对Cr、Zn、Pb、As、Cd的浸出特性表现出了最强的抑制效果,且Zn、Pb和As的浸出率均低于5%。矿物质对重金属风险性影响的规律性不强,CaO和Al₂O₃对降低Zn和As的风险性效果较为显著,Zn和As生物有效态含量均低于18%。     

Fe0改性厌氧颗粒污泥吸附Sb(V)效用及其机理

在UASB动态运行下,Fe⁰改性颗粒污泥对锑的最高去除率可达99.5%,改性污泥各组分对Sb(V)的去除率高于未改性污泥,改性污泥中锑的生物质结合位多于未改性颗粒污泥。除锑后的改性污泥表面出现了大量颗粒状物体;多糖与蛋白质在改性污泥吸附锑时的作用效果相当;改性污泥吸附Sb(V)后,出现了FeSb₂O₄、FeOOH、Fe₂O₃、Fe₃O₄,反映出Sb(V)与污泥中的铁离子络合形成铁锑共沉物;吸附锑后,改性污泥的Fe2p峰的结合能从711.044 eV与724.642 eV变为711.105 eV与724.703 eV,说明Fe⁰改性颗粒污泥中的氢氧根被Sb取代,并与O-Fe结合,形成了Fe-O-Sb配位化合物,沉积于颗粒污泥表面,达到除锑效果。     

污水污泥和消化污泥热解过程中重金属迁移转化行为对比分析

以污水厂生污泥(RS)及其厌氧消化污泥(DS)为处理对象进行低温热解研究,对比分析了厌氧消化工艺对污水污泥热解炭中重金属(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb)形态分布与迁变规律的影响。结果表明:消化污泥热解炭中稳态Cd、Cr、Cu含量均高于同等温度下生污泥热解炭,而两种热解炭中Pb形态无明显差异,但消化污泥热解炭中稳态Zn含量却小于同等温度下生污泥热解炭;低温热解能够有效地降低生污泥和消化污泥中Cu、Zn、Cr、Pb的潜在迁移转化能力,使重金属由F1态和F2态向稳定的F3态和F4态转变,降低重金属的环境风险水平。     

污泥热解炭脱除NO特性

以废水污泥热解产生的污泥热解炭为原料,通过酸洗、活化、负载Fe、H₂还原等方式考察不同污泥热解炭样品对脱硝性能的影响。结果表明,污泥原样中的Fe₂P、FeS等低价态的铁具有良好的脱硝性能,450～500℃时最大脱硝效率达到81%。经过HNO₃酸洗和KOH活化后的污泥热解炭,因为去除了Fe₂P、FeS等低价态的铁,脱硝效率大幅下降,在450～500℃的最大效率分别仅为30%和53%。而热解污泥负载样中的Fe主要以Fe₂O₃形式存在,其最大脱硝效率在450～500℃时只有50%。经过H₂还原后,负载样中的Fe₂O₃被还原为Fe₂P、FeS等低价态的铁,其最大脱硝效率在450～500℃时上升至94%。     

吸波剂协助低阶煤微波热解能量场分布数值模拟研究

吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤微波热解反应的电磁-传热模型,考察了兰炭(BC)、Fe₂O₃和Fe₂O₃/BC三种不同种类吸波剂协助煤微波热解的微波腔体电场和煤样温度场的分布特性和强度变化,并与煤微波热解实验进行了对比验证。结果表明：吸波剂种类对微波腔体的电场和煤样的温度场的分布位置和分布区域形状没有显著影响,而对两者的分布区域面积和强度存在较大影响。吸波剂按对电场的分布区域面积和强度的影响从大到小依次为Fe₂O₃/BC、兰炭和Fe₂O₃,煤样的温度场呈现出右高左低的分布趋势,且高温区域形状呈羽状。三种吸波剂中,Fe₂O₃/BC吸波剂的电场强度最大,约为9.79×10^4<...     

Fe2O3对甘氨酸热解特性及氮转化的影响

选用污泥中典型氨基酸-甘氨酸（Gly）为研究对象,利用差式热值分析-质谱联用技术（DSC-MS）和固定床实验研究了Fe₂O₃对甘氨酸热解特性、NO _x 前驱物生成规律以及氮转化特性的影响。结果表明：热解特性实验中,由于Fe₂O₃将Gly的第一热失重阶段一分为二,导致其热解过程由2个阶段增至3个;Fe₂O₃使Gly热解起始温度及气体析出温度降低50℃,并通过促进半焦的二次裂解反应使Gly失重率增加23%。与Fe₂O₃对Gly热解过程的影响一致,Fe₂O₃将含N气体析出过程同样分成3个独立的阶段。固定床实验中,在Fe₂O₃/N=0.5时,Fe₂O₃最大程度地抑制了NO _x 前驱物（NH₃和HCN）析出,使其减少30%。由于Fe₂O₃促进肽脱水缩合、环化和芳香化反应,使得更多P-N、N-5和N-6固定在半焦中,半焦氮残留率增加5%。     

二乙烯三胺改性磁性生物炭对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

为解决水体重金属Cr(Ⅵ)的环境污染问题,以棉秆为原料制备生物炭(BC),再采用液相沉淀法将BC赋磁,得到磁性生物炭(MBC)。以二乙烯三胺(DETA)为改性试剂,对MBC进行氨基改性,制备出氨基改性磁性生物炭吸附剂DETA@MBC。用XRD、SEM、FT-IR、VSM对DETA@MBC进行表征,证实了Fe₃O₄成功负载在BC表面,MBC的氨基改性没有破坏Fe₃O₄的晶体构型,DETA@MBC表面有丰富的氨基功能团,且饱和磁强度良好。研究其作为吸附剂在不同条件下对Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,溶液pH值、吸附剂投加量、竞争性离子和温度等因素均会影响吸附效果。DETA@MBC对Cr(Ⅵ)的吸附更符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Freundlich模型,K_F=25.287 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·g^-1,n=2.538,吸附容易进行,对Cr(Ⅵ)的吸附为自发的吸热过程。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

飞灰-污泥烧结物中重金属分布及形态分析

以垃圾焚烧飞灰与市政污泥为研究对象，探讨了飞灰与市政污泥混合物陶粒烧结温度和时间条件，开展了陶粒烧结物的形貌结构、物相分析及其重金属形态分布和含量变化。研究表明：在优化条件下，飞灰-市政污泥混合物在1150℃温度下烧结成型良好；陶粒烧结物中具有新矿物相生成，如CaAlSiO₄(OH)、CaSiO₃和CaAl₄O₇等矿物相，化学形态由不稳定形态转变为稳定形态；高温烧结后重金属Ba较为稳定的可氧化态F₃和残渣态F₄比例大幅度提高，其中残渣态F4所占比例提高到79%;Zn、Pb、Cu和Cr等金属可氧化态F₃可氧化态和残渣态F₄占比也得到了明显提高；Zn、Pb、Cu和Cr浸出浓度分别降低至0.33、0.003、0.03和0.01 mg/L，低于危险废弃物有害金属浸出浓度的最大允许限量。     

不同热解条件下制备的污泥炭低温还原NO

以市政污泥为原料热解制备污泥炭，开展了污泥炭催化还原NO的实验研究。考察了不同热解温度（400℃、600℃和800℃）和污泥初始含水率（0、66%和80%，质量分数）条件下热解制备的污泥炭的脱硝性能。研究表明，污泥炭中包含大量铁元素（41.1mg/g），提高热解温度可促进污泥炭中亚铁化合物（Fe₂P和FeS）的生成，使铁元素具备催化还原NO的能力，从而显著提高污泥炭的脱硝效率。提高污泥热解初始含水率可显著提高污泥炭比表面积，污泥炭对NO的低温还原能力也随初始含水率提升而显著提高。通过对污泥炭的比表面积、X射线衍射（XRD）和傅里叶红外（FTIR）分析表征，结果表明污泥炭中亚铁化合物的生成是影响NO转化的关键影响因素，而比表面积和表面官能团类型对污泥炭脱硝反应并无明显影响。     

市政污泥中低温气化及重金属迁移转化特性

利用管式炉进行了污泥CO₂气化实验,并与N₂热解实验进行对比,系统研究了污泥中低温气化及重金属迁移转化特性。研究发现：热解过程中各可燃气体释放速率峰值出现的时间顺序为CO峰 < H₂次峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰,气化过程中为CO主峰 < CH₄峰≈C_nH_m峰 < H₂主峰 < CO次峰。在450~550℃的区间内,气化和热解的冷煤气效率、样品失重率及残渣含碳量均相近,温度超过550℃冷煤气效率差距逐渐增大,温度超过700℃,样品失重率及残渣含碳量差距逐渐增大。气化温度为850℃时,冷煤气效率达87%。在450~700℃的区间内,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb的残留率均随温度增加呈缓慢降低的趋势,在700~850℃区间,上述重金属的残留率下降较快。Cd的残留率在450~550℃区间缓慢下降,550~700℃区间快速降低,700~850℃区间缓慢降低。气化残渣中Cr、Ni、Zn、As、Cd的稳定形态所占比例相较于污泥原样明显提高,而Pb、Cu的稳定形态所占比例与污泥原样相近。污泥中温（700℃）气化时,冷煤气效率约为50%,气化残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、As的残留率约为高温（850℃）下的1.2倍,Pb约为2.7倍,Cd为7.5倍,残渣中各重金属的稳定形态比例与高温时接近,环境危害性小。     

伊犁某水厂污泥中重金属形态分布特征及生态风险评价

分析伊犁某水厂脱水污泥中重金属含量,利用Tessier五步提取法分析重金属形态分布特征,用内梅罗指数法(PI)和地累积指数法(I_geo)评价污泥农用的潜在生态风险。结果表明,污泥中Cu、Zn、Pb、Ni、Mn的含量远超国家土壤背景值,Cu的有机态含量高,Zn的可交换态含量最大,Mn的铁锰氧化态含量高,Ni在前4态分布较均匀,Pb的可交换态和有机态含量高;PI和I_geo评价后表明污泥中存在中度和重度风险元素,将其施用于土地中具有一定的生态风险性。     

纳米Fe3O4改性水性丙烯酸酯磁性压敏胶的制备与性能表征

利用硅烷偶联剂KH570对纳米Fe₃O₄进行修饰,得到了表面含有双键的改性Fe₃O₄。将纯纳米Fe₃O₄及修饰后的纳米Fe₃O₄分别和丙烯酸酯单体混合,采用原位聚合法制备一系列丙烯酸酯压敏胶(PSA)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)以及振动样品磁强计(VSM)对纳米Fe₃O₄和PSA进行表征。结果表明:加入纳米Fe₃O₄后成功制备了具有良好磁性能的水性丙烯酸酯PSA,且PSA的磁性能随纳米Fe₃O₄含量的增大而增强,纳米Fe₃O₄加入量为4%(质量分数)时,PSA的粘接性能最佳;纳米Fe₃O₄的加入能显著改善PSA的热稳定性,提高PSA的粘接性能;相对于纯纳米Fe₃O₄,经表面修饰后的Fe₃O₄对热稳定性的改善效果更好,与丙烯酸酯聚合物的相容性更好,在压敏胶中分布更均匀而不团聚,但饱和磁强度稍有减弱。     

磷酸盐改性高岭土对生活垃圾热解过程中重金属的富集

研究了磷酸盐改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属Cr、Cd、Pb、As的富集作用。相较Na₂HPO₄和Na₃PO₄改性,NaH₂PO₄改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属的富集作用更强。重金属的固留率随浸渍比的升高先增加后减小,随添加比的升高而增加,在浸渍比为5%和添加比为5%时具有较好的重金属富集作用。无添加剂时,在400～600℃范围内随着温度的升高,热解炭的潜在生态风险指数下降。添加高岭土能有效增加重金属残渣态的含量,从而降低热解炭的潜在生态风险。添加5%浸渍比下NaH₂PO₄改性高岭土(H₂P-kaolin)后热解炭的生态风险随温度的升高略有增加,主要原因是熔融的偏磷酸钠增强物理吸附以及热解炭中重金属磷酸盐的可酸溶性,但综合生态风险均为低风险。由XPS分析得出加入H₂P-kaolin之后,吸附重金属的主要原因是由于高岭土与重金属生成硅酸盐以及NaPO     

非均相类Fenton催化剂脱汞的实验与机理

采用共沉淀法分别制备Ti、Co、Cu掺杂Fe₃O₄的非均相类Fenton催化剂,在小型实验台架上进行非均相类Fenton反应脱汞的实验研究。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的晶体结构和形貌进行了表征。实验考察了掺杂前Fe₃O₄和掺杂后Fe_2.59Ti_0.41O₄、Fe_2.52Co_0.48O₄、Fe_2.44Cu_0.56O₄催化剂的类Fenton脱汞性能,并通过电子顺磁共振技术(EPR)分析了非均相类Fenton脱汞的机理。结果表明:Ti、Cu掺杂后的催化剂具有较高的催化活性, 的强氧化作用是类Fenton脱汞的主要原因。     

改性果胶-Fe3O4磁性微球制备及对Pb 2+吸附性能

合成了一种琥珀酸酐改性果胶-四氧化三铁（Fe₃O₄）磁性微球吸附剂,分别采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）等手段对样品进行了表征,并研究了其吸附铅离子（Pb ²⁺）的性能。研究结果表明：成功制备了琥珀酸酐改性果胶-Fe₃O₄磁性微球,改性果胶包覆四氧化三铁几乎没有改变Fe₃O₄的尖晶石结构,其表面疏松多孔;改性果胶-Fe₃O₄磁性微球对铅离子的吸附符合准二级动力学方程、Langmuir等温吸附方程,吸附过程主要为化学吸附。最佳吸附条件：吸附时间为600 min,吸附温度为40 ℃,溶液pH为5,吸附剂添加量为20 mg,溶液中Pb ²⁺质量浓度为800 mg/L。改性果胶-Fe₃O₄磁性微球吸附剂用于脱除毛蚶子、扇贝酶解液中的Pb ²⁺,Pb ²⁺去除率分别为76.47%和80.34%,效果良好。     

污泥与聚氯乙烯共热解重金属特性

重金属作为污泥热解处理过程中的主要污染物，对其进行严格的排放控制有益于生态环境和人类身体健康。本文通过在水平固定床反应器内开展城市污泥的快速热解实验，探究了温度（500～900℃）及聚氯乙烯塑料（PVC）掺混比（5%和15%）对重金属元素As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn在生物炭中迁移转化规律的影响。研究发现，提高热解温度和添加PVC有利于降低As、Pb和Zn在生物炭中的残余率，但对Cr、Cu、Mn和Ni几乎没有移除作用。此外，通过分析重金属赋存形态发现，伴随热解温度的升高，除了As以外，生物炭中的其他重金属元素整体向更稳定的形态转化。与此同时，根据重金属的生态风险评估结果发现，当热解温度为500℃和600℃时，原料中PVC的存在会增大所获取生物炭中重金属的生态风险。本文为实际工业热处理污泥提供了关于重金属排放控制方面有价值的参考。     

火焰原子吸收光谱法测定城市污泥中重金属元素

采用火焰原子吸收光谱法对污泥中Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb多种元素含量进行测定分析。通过多种混酸作为消化液处理样品,各元素在试验范围内,加标回收率和精密度较好,加标回收率为90.5%～95.3%。结果表明,采集的污泥样品中Cu、Zn、Pb含量较高,不含有Cr、Mn、Ni。