Fenton试剂氧化—絮凝法去除水中As(Ⅲ)

随着地下水砷污染问题的加重,砷污染已成为世界普遍关注的问题。为寻求经济合理的除砷技术,采用Fenton试剂氧化—絮凝法进行了水中As(Ⅲ))的去除试验。当废水初始As(Ⅲ)浓度为0.5 mg/L时,试验确定的最佳除砷条件为,调节废水初始pH=3.0、H_2O_2用量10 mg/L、Fe~(2+)与H_2O_2的摩尔比0.2、反应时间10 min,此时As(Ⅲ)去除率为95.17%。采用此最佳条件对赣州某实际废水进行除砷试验表明,As(Ⅲ))去除率可达94.71%,反应后水中As(Ⅲ))浓度为0.004 2 mg/L,低于《GB5749—2006生活饮用水卫生标准》中0.01 mg/L的标准。Fenton氧化—絮凝法除砷是利用Fenton反应产生的中间产物(包括H_2O_2、·OH、O_2·、·HO_2等)将As(Ⅲ)氧化与铁盐絮凝结合起来的一种方法。     

矿化细菌Bacillus paramycoides对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除及矿化特性

随着金属矿山开采和冶炼活动的增加,重金属污染问题日益严峻,微生物诱导生物矿化可有效固定重金属离子,被认为是一种重要的重金属污染环境修复工艺,对重金属污染生态修复有重要的现实意义。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤中分离出一株耐Pb(II)和Cd(II)菌株GS-2,经形态学特征和16S rRNA鉴定为Bacillus paramycoides,菌株GS-2对Pb(II)和Cd(II)的耐受分别高达1500和50 mg/L,对250 mg/L Pb(II)和5 mg/L Cd(II)去除率分别为99.54%和69.04%,对重金属Pb(II) 和Cd(II)（均为25 mg/L）混合去除率分别为99.73%和71.6%。SEM-EDS、FTIR和XRD结果显示,菌株通过表面的羟基、羧基、酰胺基和磷酸基团等官能团将Pb(II)和Cd(II)诱导矿化成Ca2.5Pb7.5(OH)2(PO4)6、Ca2.1Pb7.9Cl2(PO4)6、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3OH、Pb9(PO4)6、Pb10(PO4)6(OH)2和Ca0.67Cd0.33CO3等晶体矿物。菌株GS-2具有较好的去除和矿化能力,对环境中Pb(II)和Cd(II)污染的生物修复具有一定应用潜力。     

酒石酸与白云母作用机理研究

为揭示油酸钠体系下酒石酸与白云母的作用机理,采用SEM及XPS等手段对不同白云母样品进行了表征。结果表明,C_4H_5O_6~-、C_4H_4O_6~(2-)等主要吸附在白云母解理面上,导致白云母表面ζ电位负向增大,进而使得C_(17)H_(33)COO_-在白云母表面的物理吸附作用减弱,并且吸附在白云母表面的C_4H_5O_6~-、C_4H_4O_6~(2-)等离子,还会覆盖白云母表面暴露的Al等活性点,导致C_(17)H_(33)COO~-与白云母表面Al等活性点结合几率减小,也使得C_(17)H_(33)COO~-在白云母表面的化学吸附作用减弱。此外,含有羟基等亲水基团的C_4H_5O_6~-、C_4H_4O_6~(2-)等吸附在白云母表面会使其表面强烈亲水。     

酒石酸对离子型稀土矿杂质浸出行为的影响

为提高稀土浸出过程的选择性,以酒石酸为抑杂剂考察其对硫酸铵浸出稀土时浸出行为的影响。结果表明,以硫酸铵为浸出剂、酒石酸为抑杂剂浸出不同种类稀土矿时,与单独以硫酸铵作浸出剂相比,浸出液中铝、铁去除率可达90%以上,且不影响稀土浸出率。对酒石酸与Al~(3+)、Fe~(3+)的溶液化学计算和分析结果表明,3pH6时,酒石酸可解离出与金属离子稳定络合的配位离子C_4H_5O_6~-、C_4H_4O_6~(2-),与离子型稀土矿浸出时矿石表面解离出的Al~(3+)、Fe~(3+)生成难溶络合物而提高稀土浸出的选择性,浸出过程酒石酸络合铁离子与铝离子的适宜pH范围为4~5。     

基于主成分分析法的东荣一矿煤层自然发火 指标气体实验研究

为有效预防东荣一矿由煤自燃引起的灾害,通过煤自燃氧化实验,研究东荣一矿煤层自然发火特性,测定出实验煤样标志气体出现的临界温度并分析其体积分数随煤氧化温度的变化规律;运用主成分分析法对温度、一氧化碳体积分数φ(CO)、烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)等9个指标进行综合评判分析,优选出对预测煤自燃起主导作用的指标。研究结果表明,指标气体出现的临界温度及其规律性可以反映出煤的自然发火过程。根据指标气体优选原则和主成分分析法的优选结果,建立以φ(CO)、φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)、φ(C_2H_2)作为主要指标,以烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)作为辅助指标的东荣一矿煤层自然发火预测预报体系,提高了煤层自燃早期预测预报的准确性,实现了对矿井火灾的预防。     

Klebsiella grimontii WH15的分离鉴定及对Pb(Ⅱ)的诱导矿化作用北大核心

在喀斯特地区碳酸盐岩背景下,微生物的生命活动与金属离子联系密切,微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)能将重金属离子有效固定,在修复环境重金属污染方面应用前景广阔。本研究从贵州黔西北某铅锌矿区周边土壤分离得到1株产脲酶且耐Pb(Ⅱ)矿化菌株WH15,经16S rDNA鉴定为克雷伯氏菌(Klebsiella grimontii),研究该菌在添加Ca^(2+)时对Pb(Ⅱ)的矿化特性,并通过扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、傅立叶红外光谱(FTIR)及X射线衍射(XRD)对矿化产物进行表征和分析。结果显示,菌株WH15对Pb(Ⅱ)的耐受高达2000 mg/L,在添加100 mg/L CaCl_(2)时,WH15对2000 mg/L Pb(Ⅱ)的矿化率从82%提高至99.7%。SEM-EDS、FTIR和XRD分析显示,菌株通过表面的羟基、烷基、酰胺基、羧基及碳酸基团将Pb(Ⅱ)吸附和固定在菌体周围,加钙后的矿物沉淀由磷酸铅变为CaCO_(3)和PbCO_(3),主要成分为方解石、球霰石和白铅矿。以上结果表明,Klebsiella grimontii WH15对环境中Pb(Ⅱ)污染的生物修复具有一定的应用潜力。     

煤自燃加速氧化阶段指标气体优选实验研究及分析

以林南仓矿11~#煤层为研究对象,通过程序升温实验确定了煤自燃加速氧化阶段(100~200℃)各指标气体浓度与温度的对应关系并分析了其变化规律,利用灰色B型关联度分析法对指标气体进行优选筛选,并计算了各指标气与煤自燃氧化温度的关联程度,确定了各指标气体的可信度。结果表明:在加速氧化阶段,林南仓矿11~#煤层的C_3H_8/C_2H_6与温度的关联度最大,其次是C_2H_4/C_2H_6,因此选择C_3H_8/C_2H_6为最优指标气体,C_2H_4/C_2H_6为辅助指标气体。该研究结果对提高煤层自燃预报的准确性具有重要意义。     

柴家沟矿4~(-2)煤层自燃标志气体优选实验研究

为提高柴家沟矿4~(-2)煤层自燃预测预报准确性,采用XK-Ⅶ大型煤自燃实验台模拟4~(-2)煤层自然发火过程,对自燃特性参数、单一标志气体、复合标志气体进行分析。实验证明:当煤温在70～80℃时,煤样耗氧速率明显加快,放热强度曲线斜率逐渐增大,当煤温在100～120℃时,耗氧速率迅猛增加,放热强度曲线斜率明显增大,故推断4~(-2)煤层自燃临界温度在68～80℃,干裂温度在100～120℃;由于φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)随煤温变化的灵敏性和规律性强,且在井下容易检测,故将φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)选作预测4~(-2)煤层自燃的主要标志气体参数;由于φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)能从一定程度上反映4~(-2)煤层自燃发展阶段,故将φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)选作预测4~(-2)煤层自燃高温阶段的辅助标志气体参数。     

水浸长焰煤自燃预测预报指标气体试验研究

为解决补连塔矿22煤采空区长期浸水的遗煤自燃预测预报问题,针对含水煤样自燃预测预报研究较少的问题,通过对5种不同含水率的长焰煤进行程序升温试验研究,分析温度升高过程中的遗煤自热氧化气体产物及其浓度变化规律,对煤自燃预测预报指标气体进行优选。研究结果表明:浸水的遗煤低温氧化具有分阶段特性,在煤样浸水程度不同的复杂情况下,提出以φ(CO)/φ(CO_2)、φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)以及C_2H_6、C_2H_4和C_3H_8作为煤自燃预测预报指标,并且当φ(CO)/φ(CO_2)≤0.1或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≥0.02时,则煤处于吸氧蓄热阶段(30～100℃),当0.8≤φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)≤1.10时,则煤处于自热氧化阶段(100～140℃),当φ(CO)/φ(CO_2)≥0.5或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≤0.005时,则煤处于加速氧化阶段(140～230℃)。研究结果对采空区遗煤的自燃防控具有一定的指导作用,结合现场实际情况,及时对参数指标进行修正,完善煤自燃预测预报指标,可有效预防煤自燃灾害事故的发生。     

灰色关联法在煤自燃标志气体优选中的应用

鉴于目前以CO、C_2H_4和C_2H_2为标志性气体已不能满足煤层自然发火的早期预测预报,以神华新疆能源公司碱沟煤矿B_2煤层自然发火标志气体产物测试数据为例,选取100～300℃煤样氧化产物浓度,运用灰色关联法计算分析煤体升温时所产生的气体浓度与燃烧温度的关联度,根据计算结果对关联度进行排序,确定合理的煤层自然发火指标气体。计算结果表明:关联度γ_3>γ_5>γ_4,即φ(C_3H_8)/φ(CH_4)、φ(CO)/φ(CO_2)、φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)与煤燃烧温度关系最为密切,3种标志气体关联度大于0.6,并与φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)进行对比,验证了3种标志气体选取的合理性。因此,φ(C_3H_8)/φ(CH_4)、φ(CO)/φ(CO_2)、φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)可作为碱沟煤矿B_2煤层自然发火早期预测预报标志气体。     

微生物诱导碳酸钙沉淀对土壤中Pb污染稳定化的效果研究

为研究微生物修复在土壤中的适用情况,以实验室模拟巴氏芽孢杆菌（Bacillus pasteuris）诱导碳酸钙共沉淀（Microbilly induced calcite precipitation,MICP）稳定化土壤中的Pb。结果表明,采用MICP技术对土壤pH值、电导率及有机物含量等基础理化性质有很大的影响。土壤中 Pb的浸出率最高下降76.34%,重金属Pb有效态的比例下降了41.64%,Pb的碳酸盐结合态的含量最高升高13.24%。同时通过SEM和XRD分析,可以观察到土壤中Pb与碳酸钙共沉淀附着在土壤颗粒表面而被固定下来。因此,MICP技术是一种具有应用前景的土壤中Pb污染的修复技术方法。     

微生物诱导碳酸钙沉淀填充裂隙岩体渗流规律试验研究

利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)填充裂隙岩体,采用自主研发的三轴压缩渗流试验装置,进行了不同裂隙宽度、充填率、围压条件下MICP充填裂隙岩体渗流试验,同时测量岩体横波波速。研究结果表明: MICP充填裂隙岩体试样渗透系数受裂隙宽度的影响,也受填充率影响。不同宽度的MICP充填裂隙岩体渗透系数随围压升高呈下降趋势,最高可下降58.03%; 当围压较小时,渗透系数下降较快,随着围压增大,渗透系数下降速度逐渐减慢; 同一岩性MICP充填裂隙岩体渗透系数随波速增加而减小。MICP充填裂隙岩体渗透系数计算公式可拟合为自然对数横波波速与负指数围压之和形式。研究结果对于MICP充填技术在裂隙岩体注浆应用具有重要意义。     

耐铅链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb2+的去除研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可将水中游离的Pb_²⁺转化为稳定的沉淀物。本文筛选出一株耐Pb_²⁺的脲酶阳性SHT17菌株,16S rRNA 鉴定为Streptomyces mutabilis(登录号为OL677072)。探究该链霉菌诱导碳酸钙沉淀对水中Pb_²⁺的去除能力。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对水中Pb_²⁺浓度进行检测,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对菌株诱导的沉淀物进行分析。结果表明,链霉菌能有效地去除水中Pb_²⁺。当Pb_²⁺浓度为200 mg/L时,水中Pb_²⁺去除率达到99.66%,并且去除的Pb_²⁺以碳酸盐的形式被固定在链霉菌诱导生成的沉淀物中。此外,随着初始Pb_²⁺浓度升高,该菌对Pb_²⁺去除率均在65%以上,且大致呈下降趋势。不同钙源影响着链霉菌诱导形成的沉淀物的形貌。     

碳酸盐矿化菌诱导碳酸钙沉淀条件的优化

通过单因素及正交试验研究了温度、pH值、沉淀时间、反应物浓度和成核剂5个因素对微生物诱导CaCO3沉淀量的影响,以期提高微生物沉积碳酸钙的产率,为微生物修复技术的时效性提供参考。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热分析仪(TG)、能谱分析(EDS)对CaCO3样品形貌、结构、热性质、元素等进行表征分析。结果表明,沉淀物质主要含有C、O、Ca元素和少量有机质,其晶型、形貌和堆积密度随外界条件改变而不同。微生物诱导CaCO3沉淀的最佳外界条件是:pH值为8,Mg2+浓度0.05mol/L,温度40℃,沉淀时间3 d,Ca2+浓度1.5mol/L。     

铜浸出液氧化-水解除铁及回收铜的试验研究

针对Fe和Cu含量分别为2.158 g/L和0.730 g/L的含铜硫酸渣浸出液,采用氧化-中和水解除铁-硫化沉淀法回收其中的铜。对比了碳酸钠与石灰乳两种水解沉淀剂的除铁效果以及硫化钠与硫代硫酸钠两种沉铜剂的效果。最佳除铁条件为: 以碳酸钠为除铁水解沉淀剂、H₂O₂和铁离子摩尔比1.5、水解pH值4.0、水解温度85 ℃、水解时间3 h,最佳沉铜条件为: 硫化钠作为沉铜剂(用量为除铁后液中铜离子的等摩尔数)、沉淀pH值4.0、沉淀温度85 ℃、沉淀时间2 h。最佳工艺条件下,浸出液综合除铁率为92.98%、铜综合回收率为90.34%,沉淀得到铜品位为61.65%的硫化铜渣,可作为冶炼产品直接出售。     

还原浸出—除杂—活性氧化镁沉淀工艺从刚果金某氧化铜钴矿中回收钴

采用还原浸出—除杂—活性氧化镁沉钴工艺从刚果（金）某氧化铜钴矿中回收钴,考察了还原剂焦亚硫酸钠加入方式、用量、浸出反应时间,除杂反应时间,沉钴活性氧化镁加入方式、用量及沉钴反应时间的影响。结果表明,当磨矿细度74μm含量70%、矿浆质量浓度33%、加入硫酸控制终点pH值在1.5~1.8、硫酸加入30 min后,加入焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钠用量8 kg/t矿、搅拌浸出5 h时,钴浸出率可达90.38%;浸出液萃取铜后的萃余液采用石灰石+石灰配合除杂,常温下搅拌反应6 h,控制终点pH在5.8左右,石灰加入3 h后溶液中铜可降低至0.04 g/L,铜沉淀率90.51%,铁沉淀率99.23%,钴沉淀率7.39%,沉淀渣返回浸出工序再回收铜钴;除杂后的溶液采用活性氧化镁沉钴,活性氧化镁乳化5 min之内加入,当MgO用量与Co质量比为1.03、沉钴时间5 h时,钴沉淀率达90.13%,所得氢氧化钴沉淀符合行业二级品标准要求。      

离子型稀土矿无铵化浸取剂实验研究

为从源头控制离子型稀土矿原地浸矿工艺采用传统药剂造成的氨氮污染, 通过柱浸流程实验, 对比了氯化铁/铝、硫酸镁等无铵浸取剂的稀土浸出性能, 以及氢氧化钠、碳酸(氢)钠的除杂沉淀性能。结果表明, 氯化铁和氯化铝是较为理想的无铵浸取剂, 氢氧化钠和碳酸(氢)钠可分别作为无铵除杂剂和沉淀剂。与传统药剂相比, 无铵药剂用于原地浸矿具有浸取能力强、单耗用量少、浸取成本低、环境容量大等优势。     

Biologically enhanced degassing and precipitation of magnesium carbonates derived from bicarbonate solutions

This contribution reports the results of batch and semibatch experiments involving bubbling of nitrogen in aqueous solutions of magnesium bicarbonate, with and without the addition of either carbonic anhydrase (CA) or Scenedesmus alga to the solution. Precipitation of nesquehonite occurred during both an accelerated degassing of CO₂ induced by sparging small nitrogen bubbles (representative diameter of 20 μm), and during slow degassing engendered by introducing large nitrogen bubbles (representative diameter of 5 mm). The response of the system during low rates of degassing closely approached quasi-thermodynamic predictions, which permitted an estimation of the level of supersaturation of nesquehonite, prior to the onset of precipitation. Small bubbles and CA significantly increased rates of degassing and indirectly the production of nesquehonite, as the rate of degassing can limit the precipitation process. The response of the system during rapid rates of degassing, prior to precipitation, was not entirely consistent with quasi-thermodynamic predictions. During precipitation, higher rates of degassing produced similar alkalisation and precipitation trends to that observed for lower rates of degassing. Our results agree with the formation of travertine deposits in nature, where the degassing of solutions enriched with inorganic carbon, and enhanced alkalisation by microorganisms, have been shown to influence carbonate formation. The results demonstrate a catalytic effect of CA on the rate limiting carbonate reactions, increasing CO₂ exchange between nitrogen and water, and indirectly accelerating the precipitation of carbonates for a system controlled by rate of degassing. The results of this study have applications to large-scale storage of CO₂ by mineralisation.     

碳化反沉淀法去除硫酸锰浸出液中钙、镁的研究

采用碳化沉锰法去除硫酸锰溶液中的钙、镁离子。以CO₂为碳化剂, 将硫酸锰溶液中的Mn²⁺以碳酸锰沉淀的形式从原溶液中分离出来, 然后用硫酸将沉淀物溶解, 从而达到除杂的目的。考查了CO₂流量、反应温度、pH值及反应时间对钙、镁离子去除效果的影响, 结果表明, 最适宜条件为反应温度45 ℃、溶液pH值7.0、CO₂流量2.7 L/min、反应时间60 min, 此时碳化产物中钙、镁离子含量分别为0.03%和0.01%, 达到了HG/T 2836-2011高纯碳酸锰Ⅰ型品的标准。