烟草废弃物生物炭元素组成及其重金属安全性研究

为明确热解温度对不同烟草废弃物生物炭中元素组成及重金属安全性的影响,以烟秆、烟梗及废弃烟叶为原材料,研究了2种热解温度(450℃和600℃)下制备生物炭的产率、元素组成、重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)含量及其浸出毒性特征。结果表明,当热解温度从450℃升至600℃,各废弃物生物炭的产率降低,生物炭中的碳(C)含量升高,而氮(N)和氧(O)含量降低;其中烟梗炭的产率最高,烟秆炭的碳含量及烟叶炭的氮含量最高。随热解温度升高,各生物炭中Ni、Cu、Zn、As和Pb等重金属含量均呈不同程度升高,而烟叶炭中Cr及烟梗和烟叶炭中Cd含量在600℃热解温度下显著低于原材料中含量;随热解温度升高,烟梗炭的Cr、As元素和烟叶炭的Zn、As元素的相对富集系数(REF)下降,且由富集趋势(REF>1)转为挥发趋势(REF<1);烟叶炭的Ni、Cu元素则由挥发趋势转为富集趋势。各生物炭中重金属的沥滤浸出毒性(TCLP)均低于其原材料浸出液,生物炭浸出液中Cu、Cd和Pb含量随热解温度升高而降低,As含量呈相反趋势,各生物炭浸出液重金属含量均低于GB 5085.3-2007浸出毒性规定限量值,表明烟草废弃物生物炭的重金属浸出毒性较低,可以在农田中安全施用。     

厌氧消化对造纸污泥的热值及热解残焦的影响研究

以两种不同类型的造纸污泥为底物进行厌氧消化实验,分析了厌氧消化前后污泥的热值、热解残焦以及残焦浸出液中重金属含量。实验结果表明,造纸污泥厌氧消化产生的甲烷可用来干燥污泥或以外部辅助加热的形式给热解炉供热;厌氧消化后混合污泥热值有所下降,热解系统能源自给水平得以提高;热解残焦中重金属含量与接种污泥有关,其浸出率均符合危害成分浓度限值标准。     

脱墨污泥资源化应用研究进展

大量的脱墨污泥是目前废纸制浆企业面临的重要环境问题之一。脱墨污泥的合理资源化利用是解决当前困境的有效途径。本文分析了脱墨污泥的基本性质,包括不同废纸制浆脱墨污泥的主要成分、金属离子含量和有机污染物等;基于近几年国内外的相关研究成果,综述了脱墨污泥资源化利用在生物炭、生物油、回收有机物和无机物、堆肥与厌氧消化、营养基和生物复合材料等方面的最新研究进展和应用前景。     

造纸污泥基生物炭的制备及对甲基橙的去除

本研究通过一步法热解含铁盐的造纸厂污泥（PMS）,制备了铁掺杂生物炭材料（PBC）,并研究了其对甲基橙的吸附性能。研究结果表明,造纸污泥在800℃下热解获得的生物炭材料PBC-800,在pH值为3、吸附时间为24 h时,对甲基橙的去除性能最好。PBC-800对甲基橙的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附模型,吸附过程是化学吸附,最大吸附量为352.05 mg/g。     

OCC造纸污泥特性的分析

对OCC造纸污泥中纤维素、半纤维素、木素、蛋白质等有机化学组分的含量进行了分析,并对OCC造纸污泥空气干燥基、灰分、挥发分、固定碳含量进行工业分析;同时对污泥的微观形态、元素组成、结构组成、热解特性、污泥热值等性能进行了研究。结果表明,OCC造纸污泥化学组分中灰分含量为58.84%,纤维素含量为12.9%,半纤维素含量为5.39%,木素含量为3.20%。湿污泥颗粒中位径为35.31μm左右,热值达14.31 MJ/kg,未检出有毒重金属元素,各种金属离子含量未超标。扫描电子显微镜观察结果表明,OCC造纸污泥结构密实,有机纤维与矿物填料紧密结合。红外光谱分析可知,OCC造纸污泥含有木素、纤维素、半纤维素、蛋白质等固有的醇及酚类的羰基、胺类及亚胺类中的—NH,脂肪族以及羧酸化合物的C—H、CC,苯环中主要的—C—C等有机物骨架。热重分析结果表明,OCC造纸污泥中的有机物组分在200~450℃分解;无机矿物填料在450~800℃分解,且分别在351.9℃和655℃出现急剧热分解峰,热解特性较明显。     

黑液快速热解工艺及实验

在无氧环境下对黑液进行快速热解,获得液态的生物油和由碱金属盐类与炭结合组成的焦炭。结果表明:黑液快速热解将黑液中的木素转化为含丰富的酚类化合物的生物油,有利于黑液的资源化利用;生物油的GC-MS分析表明,其主要由10种酚类、6种酮类及5种不饱和烃类组成,其中酚类相对百分含量高达88.02%,是代替苯酚合成酚醛树脂胶黏剂的理想原料;理论上可以通过快速热解高效回收碱。     

干化造纸污泥与生物质共热解特性及成炭机制研究

制浆造纸废水处理环节,造纸污泥(PS)是主要副产物,通过对热解技术的合理使用,可以让造纸污泥的产量减少,实现无害化、稳定化运用。但造纸污泥中的灰分含量高、生物油产率偏低,如果作为燃料直接利用,难度较大。若将生物质合理添加其中,可以让造纸污泥单独热解不足的问题得到解决,有助于热解效率的提高,更能让产物的品质得到优化。     

不同组成纤维素热解炭的燃烧行为分析

选取纤维素作为原料,分别在350℃、550℃、750℃和950℃下热解制备得到4种纤维素热解炭,通过组成和燃烧特性分析分别考察了单组分热解炭及其相互混合得到的炭材料的燃烧特性。结果表明:(1)随着热解温度的提高,热解炭样品中的碳元素含量逐渐升高,氢和氧元素含量逐渐下降,同时热解炭产率也随之降低;(2)随着热解温度的提高,热解炭样品中固定碳含量和高位热值逐渐升高,挥发分含量逐渐降低;(3)热解炭燃烧特性曲线随热解温度提高逐渐往高温区移动,着火温度、燃尽温度、DTG曲线峰值温度均逐渐提高;(4)将具有不同燃烧特性的纤维素热解炭进行适当的混合,能够得到具有低引燃性、高放热量、宽放热区间且燃烧过程均匀稳定的炭质热源材料。     

不同原料低温生物炭的性质及氨氮吸附性能

本研究以油葵秸秆（SS）、扁桃核（AH）和核桃壳（WS）3种组织结构差异较大的农业废弃物为原料,在低温下（250、300、350 ℃）慢速热解制备生物炭材料,探究其性质与氨氮吸附性能。结果表明,热解温度和原料种类对生物炭的性质影响较大,由SS制备性质稳定的生物炭所需碳化温度低,且C元素含量高。含氧官能团含量与热解温度呈负相关,SS、AH和WS在250 ℃时制备生物炭的含氧官能团含量最高,分别为2.65、2.46和2.47 mmol/g;而300 ℃时制备的生物炭对氨氮的平衡吸附量最大（pH值=7）,分别为0.9512、0.9548和0.6085 mg/g。生物炭与溶液中NH₄⁺吸附时存在静电作用,在酸性或阳离子共存条件下,吸附量降低。生物炭和商业活性炭（AC）的吸附过程均符合伪二级动力学模型与Langmuir模型,属于单层化学吸附,且生物炭对氨氮的吸附量高于AC。     

宜宾多粮浓香型白酒糟生物炭的成分和结构特征分析

以四川宜宾多粮浓香型白酒糟为原料制备生物炭,利用元素组成分析、X-射线衍射和红外光谱对白酒糟生物炭的成分和结构特征进行研究,探讨热解温度对白酒糟生物炭的产率、外观、元素组成、物相和表面基团的影响。结果表明,白酒糟生物炭主要以非晶态碳形式存在,并含有少量石英相。白酒糟加热裂解制备生物炭是一个芳香性增强和极性减弱的过程,生物炭的产率随热解温度的升高而降低,热解温度以400～450 ℃为宜。     

造纸污泥堆肥应用中重金属的累积行为

造纸污泥经过交替好氧厌氧堆肥处理后施加到菜园土中,进行了盆栽实验.实验结果表明,造纸污泥堆肥作为农业肥料,可以增加作物的生物量,提高土壤的养分含量,有效改良土壤的物理性状:土壤中的重金属在作物中的累积行为呈现不同的规律,但最后均趋于一个极值;重金属生物累积的峰值均低于国家蔬菜重金属含量标准.     

制革污泥低温热解碳化方法研究

采用HR-KCFD磁力搅拌反应釜,以制革污泥和市政污泥为研究对象,分别在热解温度为200、300、400℃条件下进行污泥低温热解碳化试验的研究。采用XRF和XRD对热解产物进行了分析,并测定不同工艺参数下所得热解产物的性能,通过固定碳含量、有机质含量及碘值表征碳化后的产品。结果表明:随着热解温度的升高,有机质含量均下降,固定碳含量和碘值都有升高的趋势,市政污泥固定碳含量和碘值均高于制革污泥。由此确定低温热解阶段市政污泥和制革污泥最佳碳化温度分别为300℃和400℃,此时制革污泥碘值达到162.2mg/g,故其碳化产物有作为吸附剂的潜力。     

制革污泥中总重金属的厌氧生物毒性探究

制革污泥中含有多种重金属,其中铬为重要的特征重金属。为探究制革污泥中的总重金属对制革污泥进行厌氧生物降解的影响,本文就此进行了相关研究。试验结果发现制革污泥总重金属对污泥产甲烷活性有较大影响,随着污泥中总重金属浓度的提高,污泥的产甲烷活性明显降低,并且产气能力恢复缓慢,但在毒性试验中基本不产气的试样在恢复试验中有了少量产气的出现,表明制革污泥中总重金属对厌氧生物的毒性属于生理毒素。     

用造纸厂污泥生产活性炭

韩国化学工程研究所科研人员利用造纸厂生物处理废水车间产生的污泥制造活性炭,通过热解生物污泥得到炭,然后用氢氧化钾活化处理制得活性炭。试验研究了活化剂用量、活化温度和时间对活性炭性质的影响。试验在回转式反应器中进行操作。采用碘值、亚甲基蓝值和比表面积鉴定活性炭的特性。结果表明：用造纸厂生物污泥制得的活性炭碘值726mg／g,亚甲基蓝值152mg／g,比表面积1002m^2／g。采用氢氧化钾作活化剂,由造纸厂生物污泥制得的活性炭质量最好。     

重金属在土壤-作物体系中的累积行为研究(Ⅰ)——造纸污泥堆肥农用的重金属污染研究

选取造纸污泥堆肥作为菜园土肥源进行盆栽实验,通过种植油菜和芦荟,着重研究了施加造纸污泥堆肥后作物和土壤中的重金属含量分布。盆栽实验显示施加堆肥可以增加作物的生物量,提高土壤肥力:重金属测定结果表明,添加造纸污泥堆肥的土壤,其重金属含量符合标准规定,且作物中的重金属含量远远低于我国蔬菜质量标准规定值。在一定时期内农田施用造纸污泥堆肥不会造成重金属污染。     

生物质炭对铅锌复合污染土壤修复机理的研究

为研究生物质炭对铅锌复合污染土壤修复的机理,以松木棒炭、玉米秸秆炭、秸秆块炭、花生壳炭、木质颗粒炭和机制木棒炭为重金属钝化剂,以铅锌复合污染土壤为对象,利用盆栽试验研究了不同原材料制成的生物质炭对重金属污染土壤pH、有机质、小白菜体内Pb、Zn含量的影响。结果表明:施用生物质炭可以显著提高重金属污染土壤pH值、有机质含量,施用玉米秸秆炭的效果最佳,小白菜地上部Pb、Zn含量与对照相比显著降低65.3%和41.6%。由此可见,生物质炭是一种能有效降低作物中重金属含量及减轻作物受到的重金属毒害的重金属钝化材料。     

利用电感耦合等离子体发射光谱仪分析脱墨污泥中的金属元素含量

为了解脱墨污泥中的金属元素含量,对脱墨污泥进行加热酸消解,利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）测定脱墨污泥中的多种金属元素。结果显示,不同废纸配比产生的脱墨污泥中金属元素的含量有所不同,其中钙元素含量最高,其次是铝元素,其它金属元素含量均较少,尤其是重金属元素的含量。脱墨污泥中大多数重金属元素随焚烧温度的增加,其含量减少,这为脱墨污泥的资源化利用提供重要理论参考。采用该方法测定脱墨污泥中的金属元素,处理过程较简便,成本低廉,测定结果准确可靠。     

二级接触氧化工艺对饮料厂废水中重金属去除

工业废水中重金属去除的主要方法是生物法。试验以某饮料厂食品废水的水样为试验对象,采用二级接触氧化工艺对其进行处理,考察该工艺中各处理单元对重金属铁、铜、锰的截留效果,分析此过程水质参数的变化规律,并结合接触生物氧化法的工艺特征,探讨重金属铁、铜、锰在整个工艺中的含量、去除率和影响各单元重金属变化的因素,为优化调整工艺运行和污水污泥资源化提供理论依据。     

污泥土地利用的重金属风险及其削减途径

由于经济和城市化水平的不断提高及人口的增长,我国污水处理厂也迅速增加,这导致了大量污泥的产生。重金属超标是限制我国大部分污泥进行农业利用的主要因素。本文总结了污泥中重金属的危害及其削减途径,提出可以通过堆肥、碱性稳定、生物淋滤、完善污泥土地利用的法律法规等措施来降低污泥中重金属的含量或活性,减少其对人类、动物和周围环境的风险。     

关于佛山市印染污泥现状分析及焚烧处理的研究

以佛山市印染废水污泥为研究对象,研究了印染污泥的污染特性。在对印染污泥特性研究的基础上,开展了印染污泥掺煤混烧的试验,并对其过程的环境安全性进行了研究。印染废水污泥掺煤焚烧过程中的污染排放特性与环境影响分析研究表明:焚烧可以在很短的时间内大大缩小污泥体积,但是污泥焚烧的同时产生了一定数量的二次污染物,如炉渣、飞灰、二英等。通过对污泥焚烧过程中重金属的含量变化研究表明,除Hg外,飞灰中的其余7种重金属的浓度均远远高于炉渣中的浓度。污泥焚烧飞灰及炉渣的浸出毒性实验表明,污泥和炉渣的浸出液中大部分重金属质量浓度都很低,远低于危废浸出毒性的限值。对印染污泥的焚烧可行性研究显示,实验测得该印染污泥的干基高位热值为6 320 k J/kg,属于较低水平。通过对现已开展的掺煤焚烧试验烟道气中二英类污染物的分析表明,焚烧产生的二英浓度范围在0.0125~0.022 ng TEQ/Nm3,远低于我国生活垃圾焚烧炉污染物排放限值和污泥焚烧炉污染物排放限值(1.0 ng TEQ/Nm3),也低于欧盟标准(0.1 ng TEQ/Nm3)。