亲水/疏水复合膜强化膜蒸馏深度处理工业废水的研究进展

工业废水中通常含有多种疏水性有机污染物及表面活性剂,传统疏水微孔膜用于膜蒸馏处理工业废水的过程中,这些污染物容易沉积在膜表面引发膜污染和膜润湿,导致膜蒸馏过程的低效甚至失败。亲水/疏水复合膜是一种表层亲水而底层疏水的非对称膜材料,可通过在膜表面形成水合层减缓污染物的吸附累积,同时保留疏水基底膜对污染物的高截留率,用于膜蒸馏过程可有效强化其处理复杂工业废水的效果。本文概述了构筑亲水/疏水复合膜的仿生学原理与表面润湿理论,介绍了复合膜常用的制备方法,重点分析了多种亲水材料改性制备的复合膜用于膜蒸馏深度处理工业废水的强化效果及强化机制,认为复合膜表面形成的亲水层可有效抑制工业废水中疏水性污染物与膜表面的疏水-疏水相互作用,减轻膜污染及膜润湿倾向,提高污染物截留效率,而氧化石墨烯等亲水物质可加速水分子通过,提升膜蒸馏产水通量。最后指出未来亲水/疏水复合膜的发展可以通过建立污染物在复合膜中的传递模型,进一步探究复合膜对工业废水处理过程的强化机制,通过优化调控复合膜结构,提升复合膜对工业废水中多种污染物的截留率和抗污染性能,实现膜蒸馏抗污染性、截留率和产水通量的同步提升,并通过开展中试研究验证复合膜用于工业废水深度处理的经济性和长期稳定性。     

镁基型煤黏结剂的防水固硫性能研究

为了提高型煤产品质量,对以氧化镁和氯化镁为基料制成的镁基型煤黏结剂进行了型煤机械强度和防水固硫等性能指标的考察,结果表明:氧化镁添加量为7%时,型煤在保证热值要求的同时,具有较高的机械强度和防水性能,具体为跌落强度98.3%,抗压强度843N/个,浸水强度310N/个,并且能够将22.6%的硫转化为硫酸盐固定在炉渣中;为了进一步提高镁基型煤的固硫效果,在以上黏结剂的基础上,添加煤矸石、粉煤灰等废弃物,当添加量分别为2.5%和2%时,型煤固硫率分别为44.0%和40.1%,有效减少了型煤燃烧过程中SO2的排放。     

钢渣用作砷污染地下水修复PRB介质的研究

在分析钢渣的资源利用特性与污染风险的基础上,模拟研究钢渣作为可渗透反应墙(PRB)介质对砷污染地下水的去除性能,分析初始砷浓度、原水流速等对除砷性能的影响,并对钢渣用作砷污染地下水原位修复的PRB材料的可行性进行探索。结果表明,钢渣的主要元素为Ca、Fe、Si、Mg、Al,主要矿物质为Ca2SiO4和Ca3Mg(SiO4)2,利用钢渣碱度高,机械强度大,呈多孔结构,可作为良好的过滤性能和吸附材料;钢渣浸出液的pH、重金属与氟含量均低于我国危险废物浸出毒性鉴别标准,环境污染风险很小;在流量相同的情况下,钢渣PRB对砷的去除率在初始砷质量浓度0.1 mg/L时达到最大,流量为0.5 mL/min时,初始砷质量浓度对去除效果影响不明显,去除率均在96%以上;在初始砷质量浓度相同的情况下,钢渣PRB对砷的去除率随流量的增大而降低;整体上钢渣PRB对砷的去除率随处理水样量增加呈下降趋势,但处理水样量为3 L时,去除率最低仍可达90%以上。钢渣作为PRB材料处理高砷地下水成本低、稳定可靠、去除效率高,是一种具有广阔开发应用前景的PRB材料。     

山西煤系锂镓铝分布特征和开发利用前景

煤中共伴生金属矿产是指在煤系地层中,与煤共生或伴生在一起,在煤炭开采时共同产出的具有工业价值或工业利用前景的金属矿产。山西煤炭资源丰富,储量巨大,年煤炭产量常年占全国年煤炭产量的25%左右,火电发电量常年占全省总发电量90%以上。山西煤与煤基固废中蕴藏着大量可供工业开发和利用的金属矿产,如煤中锂、镓、铝等。但目前尚无从全省的角度对山西煤中共伴生金属矿产的分布进行研究,极大地限制了从宏观政策层面对煤中共伴生矿产的战略开发。笔者根据山西煤系地层中锂镓铝的研究数据,分析了目前山西煤系共伴生锂、镓、铝的分布特征和成矿前景。认为,山西煤中太原组煤中锂含量显著大于山西组,而铝镓小于山西组;煤层夹矸中锂镓含量显著大于煤层中。山西宁武煤田平朔矿区,沁水煤田晋城矿区、霍西煤田霍州矿区、西山煤田古交矿区太原组主采煤层以及西山煤田夹矸中的锂具有良好的煤系伴生锂矿成矿潜力;山西煤中镓和铝异常高值较普遍,广泛分布于山西山西省中北部地区,且整体上从北向南依次递减。山西煤系锂镓铝资源在山西电厂粉煤灰和高铝煤矸石储量巨大,具有良好的工业开发前景,亟需对山西粉煤灰中锂和煤层夹矸中锂镓的边界品位和最低工业品位进行划定,以实现资源的循环和高值化利用。作为2种特殊的矿产资源,粉煤灰和煤矸石的综合利用应从源头开始做顶层设计,因地制宜、分类分级梯级利用。     

磁絮凝技术在水处理中的应用研究进展

系统综述了磁絮凝技术在水处理中的应用研究进展,具体介绍了磁絮凝技术的特点、影响因素、强化去除机理以及磁絮凝材料的制备和回收利用,最后从磁材料、磁分离技术、多工艺耦合等方面对磁絮凝的发展方向进行了展望,以期磁絮凝技术在水和废水的低成本、资源化处理中得到更加广阔的应用.     

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤（ZDA和ZDB）为研究对象，利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石（CG）灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物，而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主，导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加，ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势，分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值；当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时，CaO与Fe₂O₃含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰，含钙矿物对于灰熔融特性影响较大，而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。     

废弃玻璃水热热压-煅烧法制备泡沫玻璃

泡沫玻璃是一种性能优越的新型环保建筑材料.本文以废弃玻璃和水为原料,利用水热热压-煅烧法制备泡沫玻璃,考查了水热压力、煅烧时间、煅烧温度和升温速率对样品形貌、体积密度及抗压强度等性能的影响,并通过TG-DTG、XRD、SEM等对过程原理进行了分析.结果表明煅烧温度是影响产品质量的主要因素,水热压力、煅烧时间、升温速率对其影响不大.得到的最优条件为:水热压力8.5 MPa、水热温度200℃下反应45 min,以5℃/min的速率加热至800℃煅烧1h,在此条件下制得的泡沫玻璃发泡均匀,密度为0.24 g/cm3左右,抗压强度可达1.6MPa.     

生物质型煤与褐煤的生命周期评价对比研究

为了研究生物质型煤对环境的影响和能耗情况,利用生命周期评价方法,与褐煤进行对比评价,从型煤与褐煤的生产到燃烧进行全面分析。结果表明,生物质型煤生命周期的环境负荷指数是0.30,褐煤的潜在环境影响负荷指数为0.48,生物质型煤的环境影响明显低于褐煤;环境影响类型主要是全球变暖,主要影响因子是CO2;生命周期各阶段的环境排放量主要集中于燃烧使用阶段,因此,降低燃烧使用阶段的环境影响是生物质型煤技术改进的重要途径。     

低热值煤电厂配煤技术研究进展

针对低热值煤电厂单一来源燃煤偏离设计煤种,造成运行不稳、成本高等问题,系统论述了动力配煤的主要技术,分析了配煤工艺、设备及管理现状,并对山西境内5个电厂燃煤资源及煤质情况进行实地调研,结合煤质来源不稳定,煤种多,煤质复杂的情况,提出了基于煤质在线检测的无筒仓的封闭式储混配煤控制系统。结果表明,该系统考虑燃料全局管理,最终实现基于无筒仓的实时在线配煤,在大规模储煤的情况下,实现高效、精确、自动化配煤。可减少煤炭长期储存带来的热值损失,以及资金占用带来的成本增加,预计节约成本1%,降低煤耗1%~2%;可降低SO2、NOx的瞬时大量生成,减少瞬时超标排放的频次。无筒仓的封闭式储混配煤控制系统为实施配煤自动控制提供了一种新的方法,保证燃料的稳定供给。     

发泡混凝土碱浸试块碳酸化增强固碳特性研究

发泡混凝土与CO_2碳酸化反应不仅可以改善混凝土性能而且可实现CO_2的矿化固定达到减排的效果。本实验分别考察了CO_2反应时间对未浸、水浸和电石渣饱和液浸泡后发泡混凝土试块抗压强度的影响,并采用XRD、TGA、SEM分析测试手段,分别对试块的矿物组成、热失重特性和微观形貌特性进行了表征。结果表明:发泡混凝土试块的抗压强度随碳酸化反应时间延长出现先增加后降低的变化趋势;碱浸碳酸化反应4 h试块强度最高为6.5 MPa,较未碳酸化反应试块强度上升80.6%。SEM分析结果显示,发泡混凝土试块孔壁结构随碳酸化反应时间延长发生较明显变化,整体上呈现"先片状致密后粒化疏松"的转化历程,这可能是导致试块抗压强度随碳酸化时间延长出现先增加后降低现象的内在原因。TGA曲线结果表明,试块达最高抗压强度时,每吨发泡混凝土可固定37 kg CO2,在不降低试块强度前提下,每吨发泡混凝土可固定61kg CO_2。