改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子的吸附选择性研究

采用静态吸附法研究了改性前后大洋富钴结壳选矿尾矿,在相同条件下对模拟废水中Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子的单独和混合吸附特性。结果表明:①单独吸附效果的顺序为Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+;②当Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+同时存在时,吸附效果的顺序是Pb2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+或Pb2+>Cd2+>Cu2+>Zn2+,并且离子初始浓度越大,Pb2+与其它共存的重金属离子的选择性分离效果越好;③改性大洋富钴结壳选矿尾矿对重金属离子选择性吸附效果好,成本低,制备工艺简单。     

煤矿区耐镉细菌的筛选鉴定和重金属耐性研究

采用梯度浓度法从煤矸石山中筛选分离出一株Cd耐性细菌ZGKD2,并研究了其重金属耐性和吸附能力。菌落形态、生理生化和16S rDNA序列分析表明,ZGKD2为铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）,耐Cd2+浓度为1 000 mg/L,最适生长条件是37 ℃、pH=80和1%的NaCl溶液。重金属吸附实验表明,在100~800 mg/L的Cd2+液体培养基中接种ZGKD2活菌体20 h后,Cd2+的吸附效率为824%~767％。多种重金属耐性分析表明,重金属Cd2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+对ZGKD2生长的最小抑制浓度依次为：1 000、220、256、2275和1467 mg/L。正交实验表明,在复合重金属污染条件下,不同重金属对ZGKD2生长的抑制作用大小依次为Ni2+＞Cu2+＞Zn2+＞Mn2+＞Cd2+,其中浓度为130 mg/L的Zn2+、112.4 mg/L的Cd2+、110 mg/L的Mn2+、12.8 mg/L的Cu2+和29.3 mg/L的Ni2+的复合污染对ZGKD2生长的抑制作用最小,表明ZGKD2能耐多种重金属。     

CMB改性大洋富钴结壳尾矿对重金属离子的选择性吸附

采用静态吸附法研究CMB改性前后大洋富钴结壳尾矿在相同条件下对模拟废水中Cu2+,Pb2+,Zn2+,Cd2+等重金属离子的单一和混合吸附特性.结果表明,CMB改性前后大洋富钻结壳尾矿从模拟废水中吸附单一重金属离子的顺序为Pb2+＞Cd2+＞Cu2+＞Zn2+,当Pb2+,Cd2+,Cu2+和Zn2+离子同时存在时,吸附顺序仍是Pb2+＞Cd2+＞Cu2+＞Zn2+,改性尾矿吸附效果好,成本低,制备工艺简单.     

粉煤灰对二价金属离子的吸附特性

考察了粉煤灰对二价金属离子的吸附性能.结果表明，粉煤灰可有效吸附水溶液中的重金属离子.吸附由易到难次序为：Pb>Cu>Cd>Zn.随pH升高，去除率增加.吸附在约60 min内达到平衡.等温吸附数据符合Freundlich模型，但在pH=4.5时表现为单一线性区，而在pH= 6和pH=8时表现为2个线性区.粉煤灰对金属离子的吸附明显受到其它共存离子的影响，Cd与Pb之间存在较强的协同吸附作用.对实际废水的测试表明，粉煤灰可同时有效去除工业废水中多种金属离子.     

粉煤灰防治煤矸石酸性与重金属复合污染

采用柱状淋溶模拟试验,分析添加粉煤灰防治煤矸石酸性和重金属污染的效果及机理.结果表明：煤矸石淋溶液具有典型的酸性矿山废水特征.在粉煤灰处理中,淋溶液的pH值呈中性或微碱性,重金属浓度显著下降.这主要是因为：① 粉煤灰促进了Fe等氢氧化物沉淀和多种重金属的共沉淀;② 生成的Fe沉淀具有包被作用,阻隔黄铁矿的氧化;③ 碱性环境抑制了氧化亚铁硫杆菌的生长和对黄铁矿的微生物催化氧化.研究表明,粉煤灰直接覆盖可以明显地抑制煤矸石中硫化物的氧化并提高煤矸石淋溶液的水质.     

膨润土对煤矸石溶出重金属Zn2+的吸附研究

采用淋溶吸附试验,考察煤矸石淋溶液pH值、膨润土用量、吸附时间、重金属浓度4个指标,研究膨润土对煤矸石淋溶液中重金属Zn²⁺的吸附效果。结果表明,吸附过程在96 h后达到平衡状态;最佳膨润土掺量为30%,该掺量下吸附达到平衡时Zn²⁺吸附率均大于72%;吸附平衡状态下,膨润土对煤矸石淋溶液中Zn²⁺吸附量随pH值增加而减小;吸附过程符合双常数模型。     

模拟酸雨淋溶条件下锌冶炼挥发窑渣重金属释放特征

模拟pH值分别为4.0、5.6、7.0酸雨干湿交替淋溶(对应pH4.0、pH5.6、pH7.0处理组)和pH=4.0雨水持续淋溶(CL pH4.0处理组), 开展50 d锌挥发窑渣柱淋溶实验, 研究渣中Cd、Cu、Pb、Zn释放和赋存形态变化特征。结果表明, pH4.0处理组在整个淋溶期间Pb的释放较高, 淋溶第35~50 d促进Cd、Cu和Zn释放。pH4.0和CL pH4.0处理组淋出液Cd、Cu、Zn浓度均在前期第5 d达到峰值, pH5.6和pH7.0处理组于第10 d达到峰值。各处理组淋溶50 d后淋出液中Cd、Cu、Pb和Zn浓度变化范围分别为150~1 438、1.88~234、1.30~5.96和15.2~120 mg/L, 远超GB 25466—2010《铅、锌工业污染物排放标准》限值1 500~14 380、3.76~468、1.30~5.96和7.60~60倍。淋出液Cd浓度较高与其渣中高比例活性态相关, 且酸雨淋溶会促进Cu活化。矿物溶解控制重金属元素溶出释放, 淋溶后PbSO₃衍射峰消失, Cu和Zn赋存矿物衍射峰强度降低。酸雨淋溶下锌挥发窑渣中重金属具有较大环境风险, 需加强降雨淋滤污染防治管控。     

重金属离子在改性蛭石表面的竞争吸附及其动力学研究

分别利用蛭石原矿和改性蛭石为吸附剂,对水溶液中的Cu2+、Zn2+、Cd2+进行等温吸附试验,研究了吸附剂用量、溶液pH值、重金属离子浓度、吸附时间、吸附温度等环境因素对单一离子在蛭石表面吸附性能的影响,分析了蛭石吸附三种金属离子动力学机理。试验结果表明,蛭石原矿经900℃的高温膨胀及2%的CTMAB改性后,其吸附容量较蛭石原矿有明显增加。当吸附剂用量为0.3 g、pH值为5~6、金属离子初始浓度为150 mg/L、吸附时间60 min、吸附温度为室温时,改性蛭石对Cu2+、Zn2+、Cd2+三种金属离子的最大吸附率均可达90%以上。      

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染,根据循环经济的原理,利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验,通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术,以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明,不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm,粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层,每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值,降低淋滤液盐离子浓度,减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理,粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%,显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.     

模拟酸雨条件下铅锌矿区土壤重金属的淋溶特征及其生物炭稳定化

为揭示铅锌矿区土壤重金属在酸雨淋溶条件下的释放特征及其生物炭稳定化效果,通过土柱淋溶试验对比研究了未添加生物炭土壤、添加水稻秸秆生物炭以及玉米秸秆生物炭土壤淋出液理化性质和Pb、Zn、Cd及As的淋出特征,并重点分析了2种生物炭对重金属的稳定化效果。结果表明：铅锌矿区土壤对酸具有较强的缓冲能力,淋出液pH值在6.5～8.3之间,而碱性生物炭的添加对淋出液pH影响不明显,但其显著提高了淋溶初期的EC和TDS;添加不同种类生物炭对Pb、Zn、Cd和As淋出影响不同,玉米秸秆生物炭的添加显著降低了淋出液Pb的含量,其累积流出量降低49.11%,但对Cd和Zn的释放有明显的促进作用;而水稻秸秆生物炭加速了土壤中Pb的释放,对Zn、Cd的影响不明显;2种生物炭对土壤As都起到活化作用。     

燃煤电厂中有害微量元素迁移释放

对两个电厂的原煤、底灰、飞灰和超细飞灰（≤10 μm）进行了有害微量元素含量的测定,研究了As、Cd、Cr、Pb、Se、Mo、Ni、Be、Cu、Th、U、V、Zn、Hg等14种元素在煤燃烧过程中的散逸、迁移行为,揭示了它们在燃煤过程中在气态产物和固态产物（底灰、飞灰、超细飞灰）中的分配富集特征,分析了这些元素的环境效应。结果表明：在两电厂中,元素Cd、Pb、Zn富集系数由大到小为超细飞灰>飞灰>底灰;As的分布特性与煤中Ca的含量密切相关;较低的烟气温度能够使部分气态Hg在飞灰颗粒上发生凝结;将几种元素分为3类：Ⅰ类,留在固体废物中的元素V（QR＞085）;Ⅱ类,部分留在固体废物中的元素As、Cd、Cr、Pb、Se、Mo、Ni、Be、Cu、Th、U、Zn（0.85≥QR＞010）,其中As、Cr、Ni、Be、Cu、Th的富集程度较强,Zn、Mo、Se、Cd较弱;Ⅲ类,主要挥发到大气中的元素Hg（QR接近0）。     

Recovery of heavy metals from MSW molten fly ash by carrier-in-pulp method: Fe powder as carrier

Municipal solid waste (MSW) molten fly ash is classified as a hazardous waste because it contains considerable amount of heavy metals, which pose environmental concern due to their leaching potential in landfill environment. This study proposes carrier-in-pulp (CIP) method as a new hydrometallurgical route to extract and recover Pb, Zn, Cu, and Cd from molten fly ash before landfilling. In this method, a carrier material, which recovers the extracted metals, is added simultaneously with fly ash to a leaching solution and is harvested from the pulp by physical separation method, such as magnetic separation or sieving.To demonstrate the effect of the CIP method, shaking flask experiments were conducted under various conditions using NaCl solution, iron powder as carrier, and molten fly ash. More than 99 wt% Pb, Zn, and Cd, and 97 wt% Cu were extracted from the ash. However, only Pb and Cu were recovered (96.3 wt% Pb and 94.3 wt% Cu) by the iron powder through cementation, leaving behind Zn and Cd ions in the solution phase. The leaching test conducted on the treated fly ash residue revealed that the CIP method suppressed the solubilization of Pb to a value below the landfill disposal guideline.     

徐州矿区充填复垦地重金属污染的潜在生态风险评价

为了保证矿区充填复垦场地健康、稳定和可持续利用,采用Hakanson生态风险指数法对矿区充填复垦地中Hg,Cd,As,Cu,Pb,Cr和Zn等7个污染要素进行了分析,研究了充填复垦地土壤重金属污染程度及潜在的生态危害性.结果表明:煤矸石充填复垦土壤的综合污染指数平均值为32.20,处于很高的污染程度,其生态风险指数为443.21,潜在生态风险为较高;比照地的综合污染指数平均值为21.85,处于较高的污染程度,其生态风险指数为344.65,潜在生态风险为较高;而粉煤灰充填复垦土壤的综合污染程度为17.06,处于较高的污染程度,其生态风险指数为256.96,潜在生态风险为中等.研究区土壤整体处于受污染状态,主要受到Cd和Hg的污染.     

Adsorption of Pb(II), Zn(II) and Cr(III) on coal fly ash porous pellets

In the present work the application of fly ash porous pellets as adsorbent of lead(II), zinc(II) and chromium(III) ions from aqueous solution was studied. Experiments were carried out using porous pellets developed from fly ash derived from Megalopolis, Greece coal-burning power plant. The material was shaped into spherical agglomerates, after wetting and tumbling in a laboratory scale granulator. The adsorption of heavy metals on fly ash pellets was studied as a function of the initial metal concentration, solution pH and temperature. Kinetic studies indicated that sorption follows a pseudo-second-order model. Adsorption isotherms of lead, zinc and chromium were determined for agglomerated material using the Langmuir equation. The adsorption capacity of fly ash pellets reached at 0.22 mmol Pb/g pellet, 0.27 mmol Zn/g pellet and 0.44 mmol Cr/g pellet. Furthermore adsorption from bimetallic solutions (Cr–Zn, Cr–Pb and Pb–Zn) took place in order to study presumable antagonistic effects on adsorption of heavy metals. Finally, the stabilization of metal saturated pellets was studied. The stabilization procedure took place in structures made of concrete, where 75% of cement was replaced by raw fly ash. The evaluation of the procedure through leaching tests showed excellent heavy metals stabilization in concrete blocks.     

钠基膨润土对重金属离子Cu2+， Zn2+，Cd2+ 的吸附实验

通过等温吸附试验,研究了钠基膨润土对不同浓度的Cu²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺的吸附情况,结果表明,钠基膨润土对Cu²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺有很好的吸附作用,等温吸附曲线符合Langmuir 方程,吸附容量随金属离子浓度的增加而增大,并趋于平稳,通过吸附实验发现钠基膨润土对重金属离子的吸附具有选择性,吸附容量的大小顺序为Cu²⁺＞Zn²⁺＞Cd²⁺.研究表明,钠基膨润土是一种良好的土壤改良剂,可降低土壤中重金属的有效性,且不产生二次污染.     

煤矸石对铜尾矿中重金属(Zn,Pb,Cd,Cr和Cu)形态及生物有效性的影响

铜尾砂堆积在地表会随着淋溶和风化作用溶出重金属元素,对环境产生一定危害,其生态修复的关键是进行基质改良,进行植物修复。通过黑麦草盆栽实验,将淮南煤矸石添加入铜尾砂,探讨矸石对铜尾砂中重金属行为的影响。结果表明:矸石添加能显著提高铜尾砂p H、有机质和养分水平(总氮、总磷和总钾),缓解尾矿砂贫瘠环境。矸石添加后,铜尾砂中Zn,Pb,Cd和Cu的交换态和碳酸盐结合态重金属逐步向铁锰结合态、有机结合态和残渣态转化(除个别处理Pb和Cu残渣态),铜尾砂中有效态Zn,Pb,Cd和Cu浓度不断降低,从而降低了黑麦草中相应重金属浓度,总体表现为铜尾砂-黑麦草系统内Zn,Pb,Cd和Cu生物活性降低效应。然而,由于矸石中Cr浓度相对铜尾砂偏高,其添加会引起尾矿砂中有效态Cr浓度及Cr迁移性增加而增大黑麦草对Cr的吸收。因此,煤矸石可对尾矿砂中Zn,Pb,Cd和Cu产生一定稳定化作用,而虽然矸石内源性Cr会释放到铜尾砂,其也可被黑麦草富集,由此,煤矸石可视为一种潜在的废弃物改良剂,对铜尾砂具有一定生态改良潜力。