热脱附技术在化工厂污染土壤修复中的工程应用

热脱附技术用于修复土壤有机污染通常具有较好的效果,但对于高浓度有机污染场地的土壤修复,其在国内成功应用的案例还不多见。以异位热脱附技术修复某化工厂多环芳烃污染土壤为例,通过中试试验,确定了土壤含水率、热脱附温度、停留时间等影响热脱附效率的工艺参数。中试结果表明,在土壤含水率为25%、热脱附温度为550℃、停留时间为30 min时,土壤中苯并(a)芘等多环芳烃脱附率均在99%及以上,满足修复目标要求。可见,异位热脱附技术可有效修复高浓度有机污染土壤。     

土壤特性对正己烷萃取石油污染土壤的影响

从国内某油田区采集了高浓度石油污染土壤,用正己烷萃取土壤中石油污染物.考察了土壤特性对脱附过程的影响,包括土壤粒径,含水量、土壤pH值和有机质含量.研究结果表明,在有机溶剂-土壤体系中,40目土壤的脱附效果较好,脱油率达到81%;土壤中的含水量与土壤脱附效果有较大相关性,含水量越低,污染物的脱附效果越好.pH值对脱附过程的影响不明显;此外,有机质含量增加会降低脱附效果.综合分析结果:在实际土壤修复中考虑前期土壤预处理成本,土壤仅作适当筛分去除碎石等即可.对于水分含量较高的土壤可先让其自然风干进行脱水处理,当土壤中水分含量降低到一定程度后再进行溶剂脱附处理.我国大部分土壤有机质含量不高,因此在工程修复受污土壤时影响不明显.由于大部分地区土壤pH值为中性偏酸,在有机溶剂萃取过程中土壤pH值几乎对脱油效果无影响.     

石油污染土壤热脱附结焦机理及结焦特性综述

结焦问题一直是热脱附处理石油污染土壤亟待解决的问题，解决结焦问题能够提高热脱附设备的处理效率、降低处理成本以及延长设备使用寿命。总结了结焦机理的三种假设：相分离机理、自由基机理、碳正离子机理和金属催化机理。吸附结焦特性主要总结了工艺参数和原料性质两个方面对结焦的影响。工艺参数包括反应温度、油气停留时间和停留温度三个方面；原料性质包括原油性质、催化剂性质和反应物浓度三个方面。以期为热脱附结焦问题的研究提供思路。     

热脱附技术在有机磷农药污染土壤修复过程中的应用研究

天津某农药厂重污染区域土壤中主要以有机磷污染物为主,本文采用在有机氯、石油烃类等污染土壤修复中已广泛使用的热脱附修复技术,通过实验室试验模拟有机磷污染土壤中主要污染物热脱附特征,确立影响土壤有机磷去除效果较佳主导因子及其范围,并进行有机磷污染物去除的热脱附土壤工程修复技术验证试验,为热脱附技术在有机磷污染土壤的修复中推广应用提供技术支持。     

原位热脱附土壤修复技术的关键影响因素研究

为探究原位热脱附修复技术的关键影响因素,以硝基苯和萘为目标污染物,就加热时间、加热温度、土壤含水率、污染物初始浓度、土壤类型等因素对热脱附去除效率的影响开展研究。结果表明,加热时间、加热温度、对污染物的热脱附去除效率具有重要影响,土壤含水率对去除效率有一定影响,而在加热时间较长的情况下,初始浓度和土壤类型对污染去除效率影响较小。     

焦化厂土壤中PAHs的热脱附行为及其对土壤性质的影响

采用滚筒式间接加热设备,在50～450℃加热温度和30 min停留时间实验条件下,测试了焦化厂污染场地低含量（S1）和高含量（S2）PAHs污染土壤中16种PAHs的热脱附效率和残留量的变化,并初步分析了热脱附处理对土壤有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、比表面积（SA）和粒径分布的影响,结果表明：加热温度、污染物含量和污染物分子量对PAHs的脱附效率均存在极显著影响（p<0.01）,其中加热温度影响程度最大。S1和S2土壤中各类PAHs在加热温度达到其熔点附近开始有效脱附,LPAHs（低分子量PAHs）与HPAHs（高分子量PAHs）之间的热脱附效率仅在不超过300℃（S1土壤）和400℃（S2土壤）加热条件下存在明显差别。土壤中各类PAHs的脱附与其有效态密切相关,S1和S2土壤中有效态PAHs分别在200～250℃和250～300℃加热条件下几乎全部脱附。450℃加热温度条件下,S1和S2土壤中∑PAHs（总PAHs）脱附效率能够达到91.3%和98.4%,其中8种目标PAHs的含量范围分别为0.07～0.71 mg·kg^-1和0.26～40.20 mg·kg^-1,土壤中部分PAHs仍超过相应的北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》住宅用地筛选值;450℃加热温度下,S1和S2土壤中TOC含量分别下降51.4%（p<0.05）和23.1%（p<0.05）,S1和S2土壤中DOC变化趋势相反,SA的下降、较粗颗粒比例略有增加和电镜扫描中土壤颗粒团聚现象相吻合。     

焦化厂土壤中PAHs的热脱附行为及其对土壤性质的影响

采用滚筒式间接加热设备,在50~450℃加热温度和30 min停留时间实验条件下,测试了焦化厂污染场地低含量(S1)和高含量(S2)PAHs污染土壤中16种PAHs的热脱附效率和残留量的变化,并初步分析了热脱附处理对土壤有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、比表面积(SA)和粒径分布的影响,结果表明:加热温度、污染物含量和污染物分子量对PAHs的脱附效率均存在极显著影响(p0.01),其中加热温度影响程度最大。S1和S2土壤中各类PAHs在加热温度达到其熔点附近开始有效脱附,LPAHs(低分子量PAHs)与HPAHs(高分子量PAHs)之间的热脱附效率仅在不超过300℃(S1土壤)和400℃(S2土壤)加热条件下存在明显差别。土壤中各类PAHs的脱附与其有效态密切相关,S1和S2土壤中有效态PAHs分别在200~250℃和250~300℃加热条件下几乎全部脱附。450℃加热温度条件下,S1和S2土壤中∑PAHs(总PAHs)脱附效率能够达到91.3%和98.4%,其中8种目标PAHs的含量范围分别为0.07~0.71 mg·kg-1和0.26~40.20 mg·kg-1,土壤中部分PAHs仍超过相应的北京市《场地土壤环境风险评价筛选值》住宅用地筛选值;450℃加热温度下,S1和S2土壤中TOC含量分别下降51.4%(p0.05)和23.1%(p0.05),S1和S2土壤中DOC变化趋势相反,SA的下降、较粗颗粒比例略有增加和电镜扫描中土壤颗粒团聚现象相吻合。     

载气流量及升温速率对污染土壤中多氯联苯热脱附的影响

利用小型管式炉进行了载气流量和升温速率对多氯联苯污染土壤的热脱附过程影响的实验研究。结果表明流量的增大对多氯联苯含量和毒性当量的去除效率影响不大,载气流量小于400 ml·min-1时,气相中的脱附量明显增大,载气流量大于400 ml·min-1则脱附量变化较小,而多氯联苯的毒性当量则随着载气流量增大呈线性增加趋势。实验结果还表明污染土壤中多氯联苯变化速率与升温速率呈明显的正线性相关,随着升温速率增加,污染土壤中多氯联苯去除效率总体呈上升趋势,毒性当量去除效率降低。总体结果分析可以看到升温速率越大,总体效果也越好。污染土壤经热脱附处理后气固相的二英毒性当量则有不同程度提升,尤其气相内检测到了大量多氯二苯并呋喃生成。     

热脱附处理技术在石油污染土壤中的研究进展

随着我国工业化的发展,作为工业命脉的石油工业不断壮大,石油产量的与日俱增为我国带来了巨大的经济利益,同时也造成了土壤与水的严重污染。石油污染具有危害性大、周期长等特点,已成为现代环境科学亟待解决的问题。介绍了石油污染土壤的特性与危害,综述了传统石油污染修复技术,总结了热脱附处理技术的工艺流程及其优势,并分析讨论了热脱附技术的影响因素与亟待解决的技术问题。最后展望了未来热脱附处理技术在石油污染土壤治理方面的研究方向及目标。     

载气流量及升温速率对污染土壤中多氯联苯热脱附的影响

利用小型管式炉进行了载气流量和升温速率对多氯联苯污染土壤的热脱附过程影响的实验研究。结果表明流量的增大对多氯联苯含量和毒性当量的去除效率影响不大,载气流量小于400 ml·min^-1时,气相中的脱附量明显增大,载气流量大于400 ml·min^-1则脱附量变化较小,而多氯联苯的毒性当量则随着载气流量增大呈线性增加趋势。实验结果还表明污染土壤中多氯联苯变化速率与升温速率呈明显的正线性相关,随着升温速率增加,污染土壤中多氯联苯去除效率总体呈上升趋势,毒性当量去除效率降低。总体结果分析可以看到升温速率越大,总体效果也越好。污染土壤经热脱附处理后气固相的二 英毒性当量则有不同程度提升,尤其气相内检测到了大量多氯二苯并呋喃生成。     

浅谈预拌砂浆对水泥的评价与选择

通过两种不同水泥配制成干混砂浆的性能对比,研究了水泥对砂浆保水性、稠度、2 h稠度损失、分层度、含气量、凝结时间、黏聚性、流动度、强度等性能的影响。结果表明:水泥细度对砂浆稠度、分层度、含气量有明显影响;水泥混合材种类与掺加量影响砂浆的保水性、黏聚性;水泥熟料矿物组成影响砂浆保水性;水泥凝结时间影响砂浆凝结时间、2h稠度损失等。而且这些影响不是孤立的,每个水泥参数可能对砂浆多种性能产生作用,故建议水泥生产应根据砂浆需求提供个性化的产品;砂浆企业应根据砂浆品种和施工条件选择合适的水泥品种。     

高碱原料制备普通硅酸盐熟料的研究

采用工业原材料石灰石、高碱页岩、铁矿石按照常规三率值KH=0.92±0.02,SM=2.5±0.1,IM=1.4±0.1进行配料,并引入适量的磷渣制备普通硅酸盐水泥熟料,通过化学分析、XRD、岩相等检测手段对高碱普通硅酸盐水泥熟料的化学组成、矿物组成、矿物形貌及物理性能等进行了分析。分析表明,引入适量的磷渣,可改善高碱熟料的液相粘度,促进A矿的发育,改变B矿的晶型,使熟料的标准稠度需水量、凝结时间等物理性能发挥良好,3 d抗压强度可达到39.5 MPa, 28 d强度达到59.5 MPa。     

Texaco气化炉渣制备硅酸盐水泥的研究

以Texaco气化炉渣、石灰石、粘土和铁粉为原料制备硅酸盐水泥熟料,分别采用X射线衍射仪、金相显微镜对该熟料的物相以及岩相结构进行分析,掺加适量石膏后,依据国标检测水泥的标准稠度用水量、安定性、凝结时间以及龄期强度,推断出制备水泥的标号.结果表明:(1)制备的水泥熟料主要矿相为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁酸钙.(2)当粘土加入量为5%,烧成温度为1450℃时,烧制的水泥28 d抗折强度、抗压强度分别为8.0 MPa、50.9 MPa,可推断其标号为42.5水泥.     

不同养护条件下掺循环流化床固硫灰硬化水泥浆的膨胀性能

为探讨掺循环流化床固硫灰(简称固硫灰)硬化水泥浆的体积变化规律,将固硫灰以不同质量取代水泥制备水泥浆试件,结合扫描电子显微镜、压汞仪、X射线衍射仪及TG-DSC同步热分析仪分析了固硫灰及试件的微观形貌、矿物组成和热效应,对三种养护条件下试件的体积膨胀性能进行了试验研究。结果表明:固硫灰的掺入能显著提高浆体标稠用水量,固硫灰掺量80%(质量分数,下同)的浆体标稠用水量是基准组的1.6倍;封闭养护时,硬化浆体体积随固硫灰掺量的增加由收缩(掺量低于40%)变为膨胀(掺量高于60%),且收缩率高于基准组;相较于封闭养护,标准养护使硬化浆体内部水化更充分,大毛细孔含量减少,微观结构更密实,硬化浆体体积膨胀,固硫灰掺量80%的试件28 d膨胀率最高达0.42%;空气养护的试件体积均呈收缩趋势,80%固硫灰掺量的试件水灰比较大,但干燥引起的收缩变形高于膨胀产物产生的膨胀变形。     

富水泥化软岩增稠试验研究

富水软岩井筒掘进过程中,弱胶结软岩遇水泥化将形成具有流动特性的泥浆,导致工作面掘进和排矸困难,恶化工作面环境,增加工人劳动强度,严重影响施工速度.为有效解决此问题,提出在工作面泥浆中参入适量的高分子吸水性树脂、纤维素和多种矿物质原料以增强泥浆的稠度,便于排矸.首先通过吸水率试验,研究高分子吸水性树脂、纤维素和多种矿物质原料等材料与水有关的性质;其次利用水泥跳桌流动度仪对掺入上述材料的流砂泥浆的稠度进行检测,研究高分子吸水性树脂、纤维素和多种矿物质原料对流砂泥浆稠度的影响规律,确定合适的吸水增稠材料以及配比.研究结果表明掺入高分子吸水树脂对增加流砂泥浆的稠度效果最好,纤维素次之,矿物质材料对流砂稠度的影响,远不如高分子吸水树脂和纤维素.     

Horomill粉磨系统产能及水泥性能试验研究

对Horomill系统的生产能力和能耗进行了分析,同时对Horomill系统生产的水泥性能进行研究。结果表明,水泥的颗粒形貌特征及颗粒级配十分合理,80μm以上的颗粒基本不存在,对比其他类型的粉磨系统,水泥的标准稠度用水量增加10％-15％,凝结时间降低20～50min,有利于水泥强度的发挥。水泥的3d抗压强度增加4-6MPa,28d抗压强度增加约3MPa。随着混合材掺量的增加,水泥的标准稠度用水量和凝结时间都有着显著变化。     

Formulation of muds for pelotherapy: effects of “maturation” by different mineral waters

Spa centres in northern Italy use clayey admixtures for the formulation of muds to be used in pelotherapy. The basic ingredient (“virgin” clay) is a dressed bentonitic geomaterial with mineralogical composition: smectite 60–70%, illite 5–10%, kaolinite 10–15%, quartz 5–10%, calcite 5–10% and feldspars 2–3%.The peloid muds are obtained by “maturation” of the virgin clay with mineral waters gushing out in situ which have different geochemistry: sulphureous, Ca-sulphate, Ca–Mg-sulphate and Br–I-salty (after the Italian regulation DPR 105/92). The maturation treatment is varying with respect to the mixing procedure and lasting time.Peculiar parameters have been tested to verify the effects of various maturation treatments, i.e., changes with respect to virgin clay.Formation of organic matter is due to the presence of microorganisms and algae in the maturation habitat. The <2 μm fraction is generally decreased due to clay particles agglomeration. Mineralogical changes are mainly concerning the degradation of clay minerals, as smectite and illite, and subordinately to the dissolution of calcite. Cation exchange capacity (CEC), soluble salts, water retention, swelling index, activity, consistency parameters (WL, WP and PI), thermal behaviour and cooling kinetics are influenced by the geochemistry of mineral waters used for the maturation treatments but with some opposite trends for Br–I-salty water, and for sulphureous and Ca-sulphate waters, respectively.Noteworthy was the influence of high-pH value of the virgin clay on the pH of peloid muds (in fact, the pH of the used mineral waters is ranging around the natural value). Furthermore, the temperature reached by the peloid muds after 20 min of application (calculated after an innovative mathematical model) is influenced by water retention. An increase in plasticity index and a slower cooling are considered to improve the quality of the obtained peloid muds for pelotherapy.The observed different cation exchange behaviour and soluble salt content could be discriminant for either dermatological masks or thermal body cataplasms.A need of regulation (standard procedures) is suggested to certificate the clay geomaterials suitable for pelotherapy and also for drugs formulation.     

石灰石-煤渣双掺制备复合硅酸盐水泥的研究*

用山西朔州当地价格较为低廉的火力发电厂燃煤炉底渣(即煤渣)并配合一定数量的石灰石,进行了复合水泥的试验研究。重点研究了煤渣、石灰石复合使用时,对水泥标准稠度用水量及其力学性能的影响;并采用XRD、SEM,研究了复合水泥的水化机理。研究结果表明:煤渣与石灰石复掺使用时,可以降低水泥标准稠度用水量,强度也能达到要求指标;当石灰石掺量为10%、煤渣掺量为30%时,可以制得28 d抗压强度高达60 MPa的复合水泥。     

硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复配性能研究

基于硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥各自的特点,研究了二者复配后的标准稠度用水量、凝结时间、水化热效应、胶砂强度、膨胀性、水化产物的物相及微观形貌。结果表明,复配水泥的标准稠度用水量因复配比例不同而变化,凝结时间相对于占主导地位的单组分水泥明显缩短;复配水泥的早期水化速率得到提高,1d、7d的水化放热量均低于占主导地位的单组分水泥;28d抗压、抗折强度低于任何单组分水泥;膨胀性的大小取决于两种水泥的复配比例;硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥的复配使二者的水化相互促进,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,Ca(OH)2相的衍射峰减弱,AFt相的衍射峰增强;纯硅酸盐水泥水化后的微观形貌是致密的,而与硫铝酸盐水泥复配后则出现微观裂纹。     

Modification of cement with succinic anhydride‐based hyperbranched polyesteramide

Two hyperbranched polyesteramides (HYP₁ and HYP₂) were prepared by reacting succinic anhydride (ScAn) with both of diisopropanolamine (DiPA) and diethanolamine, respectively, via one‐pot polycondensation reaction. The prepared polymers were analyzed using gel permeation chromatography, infrared spectra, and 1HNMR. The resulting hydroxyl‐ended resins have been successfully applied as polymeric admixtures in two types of cements such as Ordinary Portland cement and Portland limestone cement. The water of consistency decreased by addition of the hyperbranched polymers in both types of cements. Better hydration was observed by incorporation of small amounts of polymers. The infrared spectra and scanning electron microscopy photos of Ordinary Portland cement and Portland limestone cement pastes premixed with HYP₁ and HYP₂ showed no effect on the chemical composition of the cement hydrates where only the morphology and the crystallinity of the formed hydrates were changed. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012