机械化学法降解聚氯乙烯实验研究

目前,废旧聚氯乙烯造成的环境污染已经成为全球关注的环境问题。该工作对聚氯乙烯的机械化学法降解影响因素(球料比、转速、脱氯时间、质量比)进行了分析。同时,对球磨产物进行了SEM、XRD、IR检测分析。得出以下结论:球磨转速为550 r/min,球料比为35,CaO、PVC、SiO_2的质量比为14∶1∶1时,球磨1 h后聚氯乙烯的脱氯率即可达到100%左右。PVC在球磨过程中发生断链与氧化反应,长链逐渐断裂形成短链,并最终形成小分子物质,并随着球磨时间增加而逐渐碳化;氯离子可能以无定形形态存在;球磨过程中PVC上的C—Cl键断裂,Cl从PVC上脱除下来,从有机Cl转化为无机Cl,从而达到脱氯除毒的目的。     

CaO机械化学法去除土壤中DDTs的工艺参数优化

为了探究应用机械化学技术处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺,以CaO为球磨药剂,采用行星式球磨机对高浓度DDTs污染土壤进行球磨无害化处理研究,分析不同尺寸磨球配比、球磨机转速、球料比(磨球与物料的质量比)和物料比(CaO与土壤的质量比)对DDTs的去除效果,并通过响应面法优化工艺参数.结果表明:单独使用大球(直径20 mm)球磨4 h后,土壤中DDTs残余量为4 mg/kg;而单独使用其他更小尺寸(10和8 mm)的磨球或不同尺寸磨球组合处理下的DDTs残余量均超过80 mg/kg,与单独使用大球处理的效果有显著差异.单因素试验结果显示,去除土壤DDTs的最佳参数为转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为44 mg/kg,去除率可达99.6%.依据三因素三水平的Box-Behnken试验建立的响应面模型可较好地反映土壤中DDTs残余量与转速、球料比和物料比之间的关系,各因素对土壤中DDTs残余量的影响大小表现为球料比＞转速＞物料比;通过优化计算得到使DDTs残余量达到最低时的工艺参数为转速500 r/min、球料比24∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为369 mg/kg,可见响应面法优化并未能够筛选出最优的球料比.因此,CaO机械化学法无害化处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺参数为各单因素试验确定的工艺条件组合,即球磨转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10.      

机械球磨固化修复六价铬污染土壤

采用机械球磨法对六价铬污染土壤进行固化处理,文章研究了不同球磨工艺参数对降低土壤中六价铬浸出浓度的影响;同时,在球磨时间2 h、球磨转速500 r/min、球料比12的特定条件下,对8组不同浓度梯度的六价铬污染土壤进行球磨处理,探究机械球磨对不同污染强度土壤的固化效果。结果表明,随着球磨条件逐渐增强,土壤中六价铬浸出浓度随之减少。当保持球磨转速500r/min、球料比12不变,延长球磨时间至6 h时,六价铬浸出浓度由原始的453.16 mg/L降低至0.29 mg/L,低于固体废物浸出毒性浸出标准限定值(5 mg/L),固化率达到99.93%。而机械球磨对土壤中六价铬的固化能力是有限的,当在处理高浓度六价铬污染土壤时,则需要进一步增强球磨条件才能使六价铬的浸出浓度满足毒性浸出标准。     

机械活化废CRTs锥玻璃中铅的浸出实验

CRTs显示器玻壳中含有大量的铅,故废旧CRTs显示器玻壳被列入《国家危险废物名录》。采用柠檬酸-柠檬酸钠弱酸混合体系研究CRTs锥玻璃中铅的浸出特性,同时探讨了机械活化、浸提温度、浸提时间对CRTs锥玻璃料中铅浸出效果的影响。研究表明:柠檬酸-柠檬酸钠混合弱酸对CRTs锥玻璃中铅的浸出率为43.5%。CRTs锥玻璃经机械活化预处理后,反应活性显著增强,球磨24 h时锥玻璃中铅浸出率比非球磨提高了25%左右。在浸出过程中,随着浸提温度的提高以及浸提时间的延长,铅的浸出效果越好,浸提12h之后铅的浸出率变化趋于平缓。     

水合氧化铈铝柱撑锂皂石对氟的吸附性能研究

以锂皂石为层间黏土原料,通过微波插层反应,制备了水合氧化铈铝柱撑锂皂石新型层柱材料,采用FTIR、XRD、SEM等分析手段对材料的结构进行了表征,并研究了该材料对氟的吸附性能.结果表明,水合氧化铈铝进入锂皂石层间,形成具有层状微晶结构的柱撑锂皂石材料.随着铈铝柱化剂与锂皂石质量比(Xm)的增大,材料片层结构的层间距扩大、结晶度提高、表面结构更丰富.该材料对F-的吸附率随Xm、吸附剂用量的增大而提高,吸附过程符合Langmuir等温吸附方程;当Xm达到0.1、吸附剂用量为0.2g/L时,该材料在60min内对F-的吸附率可达到90%,吸附量达13.5mg/g,该吸附作用受温度、pH值的影响不大.     

含氯有机物机械化学法脱氯试验研究

难降解含氯有机物的处理一直是环境治理中的难点,研究开发高效、安全的新型降解技术是目前研究工作的当务之急.以含氯有机物四氯苯醌为研究对象,采用新型的机械化学法(球磨)对其进行脱氯降解试验,研究了四氯苯醌的脱氯速率与还原剂种类(铁酸锌、烟尘、锌粉、石灰)及添加比例、球磨时间等参数之间的关系.试验结果表明:石灰作为还原剂脱氯效果最好,当四氯苯醌与石灰质量比为1∶11、球磨时间为4h时,其脱氯率接近100％.通过对球磨产物进行XRD、IR、GC-MS分析,结果发现球磨后产物大部分是CaO和Ca(OH)2,氯从四氯苯醌上脱除并形成了碳氢键,氯离子可能以无定形形态存在.     

卧式球磨机处理高浓度HCHs污染土壤工艺参数优化

为了对自主研发的卧式机械化学球磨设备的工艺参数进行优化,为设备的完善、放大及应用积累基础数据,以某有机氯农药污染地块高浓度六六六(HCHs)污染土壤为供试土壤,利用普通生石灰作为球磨药剂进行机械化学脱卤,以不同球磨时间土壤中HCHs的去除率为指标,通过正交试验对球料比和物料比两个影响球磨效果的重要参数进行优化. 结果表明:①卧式机械化学球磨设备处理HCHs的最佳工艺参数组合为球料比10∶1、物料比1∶2,且物料比1∶5和1∶2两种水平对去除率的影响无显著差异,因此实际应用时物料比可选择1∶5,以减少药剂添加量. 验证试验得出,在球料比10∶1、物料比1∶5的工艺参数组合下,0.5 h的HCHs去除率平均值为91.1%,1.0 h时为96.04%,表明优选的工艺参数组合稳定可行. ②球磨0.5 h后,正交试验的各组处理中HCHs的去除率为65.21%~99.94%,1.0 h后为72.44%~99.98%,证实自主研发的球磨机能有效处理污染土壤中的HCHs. 研究显示,卧式球磨设备可高效处理HCHs污染场地土壤,并且具有操作简单、处理流程短等优势,具有较大的应用潜力,可进一步放大设备体积,优选的工艺参数可进行实际应用.      

纳米塑料聚苯乙烯对水中铅离子的吸附行为研究

纳米塑料作为一种新兴污染物在水中可长久稳定存在,其表面吸附的重金属对水环境产生了潜在危害.本文研究了纳米塑料聚苯乙烯微球在吸附时间、溶液pH、氯化钠溶液、锰离子、温度等不同实验条件下对铅离子的吸附行为.结果表明,粒径为400 nm的单分散聚苯乙烯微球可快速吸附铅离子,吸附平衡时间约为30 min,吸附率达到53.30%.聚苯乙烯微球对铅离子的吸附动力学符合伪一级动力学,吸附等温线遵循Freundlich模型,吸附过程主要为非线性吸附.随着溶液pH的增加,铅离子平衡吸附量增加,静电作用是影响铅离子在聚苯乙烯微球上吸附的关键因素.增加溶液盐浓度,微塑料发生聚集,比表面积减小,吸附位点减少,铅离子的吸附量显著降低,在3.5%氯化钠溶液中,纳米塑料对铅离子的吸附率仅为7.5%.与重金属锰离子共存,可促进聚苯乙烯微球对铅离子的吸附.升高温度,纳米塑料对铅离子的平衡吸附量增加.     

硫化零价铁的制备及去除头孢噻肟机理研究

采用后置硫化法制备了硫化纳米零价铁(S-nZVI),并采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等方法表征了材料表面形貌及元素化学形态等特性.同时,以头孢噻肟为目标污染物,考察了S-nZVI对其去除效率及去除机理等.结果表明,S-nZVI颗粒呈球形,平均粒径为56 nm,材料表面形成一层不连续的低密度FeS/FeSn.硫化率、Fe~(2+)和溶液p H均能影响S-nZVI对头孢噻肟的去除.S/Fe=1/4(质量比),S-nZVI投加量为0.5 g·L~(-1),溶液pH为8时,120 min内头孢噻肟的去除率为82.2%,远大于nZVI的去除率(23.4%).最后,采用液相色谱-电喷雾质谱分析了头孢噻肟的降解产物,发现头孢噻肟的降解主要是由酯基取代反应和内酰胺键的开环反应引起的.     

医疗垃圾焚烧飞灰的酸浸及硫化

对医疗垃圾焚烧飞灰酸浸,并硫化沉淀移除浸出液中的重金属,考察了操作参数对飞灰中重金属酸浸及其硫化沉淀效果的影响,分析了残灰的物相和重金属含量及其浸出毒性。结果表明:在p H=2、酸浸时间=30 min、液固比=20/1时,重金属的酸浸率最高,Zn、Pb和Cu等3种重金属的酸浸率分别达91.29%、79.18%和85.57%;对浸出液进行硫化沉淀发现,Na2S的摩尔比=1.4、硫化时间=30 min、p H=2时硫化效果最好,Zn、Pb和Cu硫化率分别达到85.47%、72.78%和77.56%,重金属硫化沉淀可考虑后续采用浮选法分离回收,酸浸后的残灰物相为Ca SO4、Si O2及复杂稳定的硅酸盐,残灰可送入生活垃圾填埋场进行填埋处置。     

天然活化沸石负载壳聚糖对高氟水的处理

为提高天然沸石对氟的吸附能力,采用活化天然沸石负载壳聚糖改性处理,研究了除氟剂的性能,确定了除氟剂的最佳改性条件:2.0%冰醋酸溶液,壳聚糖浓度为0.05 g/mL,壳聚糖:沸石(质量比)=0.07,室温下改性5 min。最适除氟条件:pH=6.0,粒径1~2 mm,100 r/min的速度搅拌反应50 min,静置0 min。吸附剂对F-的吸附过程符合Langmuir吸附等温线,对氟离子的饱和吸附容量为10.63 mg/g。     

废弃含汞灯具中荧光粉分析及汞处理

废旧直管型荧光灯、节能灯及高压汞灯等照明灯具所用荧光粉中含有重金属汞,由此带来的汞污染已危及人体健康与生态安全。分析了废弃含汞灯具中荧光粉混合物的粒径分布以及不同粒径筛分物中塑料的组分含量和汞含量,并研究了不同加热时间、加热温度对汞蒸馏效果的影响。结果表明:含汞荧光粉原料中塑料含量占1.00%,粒径大于150μm的玻璃颗粒占72.00%以上,其汞含量仅为9 mg/kg;在恒定氮气量为2L/min的条件下,利用管式炉在700℃的温度下加热240min,汞的蒸馏效果最佳,汞蒸馏效率为61.11%~95.26%。     

难降解多环芳烃污染土壤的机械力化学修复

利用机械力化学法修复多环芳烃污染土壤,以四环芳烃芘为代表污染物,研究了球磨时间和球磨转速对土壤中芘去除率的影响。当球磨时间为6 h,球磨速度为500 r/min时,土壤中芘去除率为93.78%。利用SiO₂作为模拟土壤,通过对球磨前后模拟土壤的GC-MS、红外光谱和拉曼光谱分析,探索芘的降解途径和机理。机械力化学修复过程中,芘的苯环被破坏,部分中间产物为环数较少的多环芳烃(PAHs)、碳链较短的烷烃,还有部分被碳化成石墨和不定形碳。利用机械力化学法对实际污染土壤进行修复,修复后土壤中芘和荧蒽浓度分别为21.45,35.68 mg/kg。机械力化学法修复多环芳烃污染土壤具有可行性和广泛的应用前景。     

生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究

为获取燃用不同比例生物柴油的发动机排放颗粒物粒径及其分布特性,对1台增压直喷式车用柴油机进行了台架测试.用80 L/min定量泵和装有直径90 mm的玻纤滤膜采样器在排气管内采样10 min,用激光粒度仪测量与分析颗粒粒径和分布.结果表明,随着发动机转速提高,排放颗粒粒径变小且分布更集中.干法众数对应的粒径级较大（约10～12 μm）且较集中,湿法众数的较小（约4～10 μm）且分散.用干法分析,发动机低速时,B100的Sauter平均直径d₃₂最大,纯柴油最小,而B20的结果介于二者之间.而高速时B20的粒径最大,纯柴油次之,B100最小.中数粒径d(0.5)的结果也反映这一趋势.用湿法分析,除了2?000 r/min点外, B20的d₃₂最大,B100次之,柴油最小.湿法众数比干法分散,因而d₃₂也较大.     

机械化学法修复柴油污染土壤的效率、产物及影响

针对常规污染土壤修复处理方法存在有毒降解产物、容易产生二次污染等问题,本研究采用行星球磨仪研究了机械化学法（MC）对柴油污染土壤的修复效能,利用GC/MS对柴油烃组分的降解产物进行分析,并采用SEM、XRD、BET、FTIR和TGA等方法对不同处理条件下的土壤样品进行表征.结果表明,MC处理在0.5~4.0 h内对土壤中总石油烃（TPH）的去除率可达95%以上.随着初始TPH浓度和球土质量比的升高,TPH去除率随之提高.采用MC处理后柴油组分降解难度顺序如下：烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物.在球磨处理4 h后,未检出有毒有害残留物质.球磨后土壤粒径变小,表面变粗糙,粘土矿物中的硅氧四面体暴露在土壤表面,矿物结构的结晶度逐渐降低,晶体结构逐渐破裂或变形,可在土壤表面形成富电子区域或促使土壤具有更高的反应活性,这是机械化学法高效降解柴油的主要机制.其次,土壤有机质的主要官能团受到破坏,纳米级孔隙容量降低,从而降低了土壤组分的吸附能力,增加了柴油的有效性,也有助于柴油的解吸和机械化学降解.此外,随着球磨时间的增加,土壤有机碳（SOC）含量先增加后下降,但均高于处理前.可见,MC处理可以快速彻底降解土壤中的柴油,且有利于增加土壤有机碳含量,对于石油烃污染土壤修复具有较好的应用潜力.     

LCA of spent fluorescent lamps in Thailand at various rates of recycling

This paper presents environmental impact of a fluorescent lamp (a long straight tube 36 watts, 200 g and 13,600 h for mean time before failure) when considering different disposal methods (recycle and non-recycle) of its spent fluorescent lamp (SFL). The study was applied for the case in Thailand using life cycle assessment (LCA) as a tool. All materials, energy use, and pollutant emissions to the environment from each related process were identified and analyzed. Impact assessment was conducted for 10 environmental impact potentials: carcinogens, respiratory organics, respiratory inorganics, climate change, radiation, ozone layer, ecotoxicity, acidification/eutrophication, land use and minerals. The analysis followed Eco-Indicator 99 method, individualist version 2.1. The main focus of the study was to compare the impact of SFL recycling with non-recycling before landfilling. The impact intermittent activities, production of raw material and energy used in all the concerned processes were taken into account. However, transportation activities were excluded. The results showed that for all recycling rates, cement production is the main contributor to the environmental impacts, while sodium sulfide production is second and electrical production, the third. Mercury vapor emission showed a small contribution in carcinogens and ecotoxicity. The impacts are reduced when recycling rate is increased. The reduction of cement consumption in disposal processes or the process improvement of cement production may also help to reduce environmental impacts.     

Characterization of mechanochemical treated fly ash from a medical waste incinerator

The mechanochemical treatment of fly ash generated from a medical waste incinerator was subjected to grinding for 2 hr at 400 r/min in a planetary ball mill. The treated fly ash was characterized by a suite of analytical methods including High Resolution Gas Chromatograph/High Resolution Mass Spectrometer, Mastersizer 2000 Particle Size Analyzer, QUADRASORBTM SI Surface Area Analyzer, Scanning Electron Microscopy and X-ray di raction. Results showed that abatement e ciency of polychlorinated dibenzop- dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDDs/Fs) in terms of total concentration averagely amount to 76% which was relatively higher than that of I-TEQ concentration averagely amount to 56%; the most concentration of toxic congeners as well as isomers of PCDDs/Fs decreased after mechanochemical treatment. The treated fly ash was characterized by a more homogeneous distribution of concaves as well as the significant decreasing in overall particle size and great enlargement in surface area. The major crystallization phases or intensities were considerably changed by mechanochemical treatment, of which a new phase containing chlorine formed may be a possible factor suggesting chlorination reaction occurring on the crystalline surface.     

石灰石与石灰联合处理高浓度含磷废水

探讨了石灰石与石灰投加量配比与反应时间对处理高浓度磷废水效果的影响,并通过激光粒径分析等手段重点考察了出水沉降性能及其与传统石灰法的比较。结果表明：对进水pH为4.5的100 mg/L含磷废水,联合处理石灰石和石灰投加量分别为0.030 0 g和0.070 0 g,石灰石和石灰段反应时间均为10 min时,磷的去除率达99%以上且出水的10 min泥水沉降比比传统石灰法降低25%;除磷产物的体积平均粒径与中值粒径（13.58μm、7.71μm）也明显高于传统石灰法（5.73μm、4.81μm）,沉降性能明显提高;联合处理减少了石灰的用量,一方面保证了药剂成本,另一方面降低了出水pH,减少了约25%的回调用酸。     

废旧阴极射线管(CRT)显示器玻壳中铅浸出特性研究

CRT显示器玻壳中含有大量的铅,废旧CRT显示器玻壳被列为危险废物。采用4种浸提方法(水平振荡法(GB5086.2-1997)、翻转法(GB5086.1-1997)、硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)、醋酸缓冲溶液法(HJ/T300-2007))研究CRT显示器玻壳中铅的浸出特性。同时探讨浸提液pH和pH缓冲能力、振荡方式、CRT玻壳颗粒粒径、液固比、浸提时间对CRT玻壳颗粒中的Pb浸出的影响。结果表明:上述4种方法浸提液中Pb的平均浓度分别为0.07、0.69、1.64、11.33 mg/L。随着醋酸缓冲液初始pH值从4.0升高到7.0,其浸提的Pb的含量呈现出逐渐下降的趋势。而去离子水的pH值低于5时,其浸提的Pb的含量才明显升高。Visual MINTEQ模型计算结果表明:在去离子水和硫酸硝酸混合液浸提过程中,主要以酸碱反应为主;而在醋酸缓冲液浸提过程中,以酸碱反应和络合反应为主。前3种浸提方法使用的浸提液类似于天然水环境或降水,其浸提的Pb浓度高于地下水环境质量III标准。第4种浸提方法模拟垃圾填埋场环境,其浸提的Pb的浓度高于工业固废最高容许浸出浓度。因此,废旧CRT玻壳无论填埋处置或直接进入土...