一步固相反应制备铝改性活性炭对矿井水中氟化物的超快去除

矿井水中(F^-)超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^-的快速、高效去除。研究了Al添加量、pH、共存阴离子和有机物、吸附剂投加量及反应时间等对除氟性能的影响。AC-Al除氟性能与Al添加量成正比,添加量为0.32 g,吸附反应30 s时,水中F^-去除率达到80%以上。pH在3～10范围内,F^-去除率均大于80%,具有良好的水质适应性。吸附过程更符合Langmuir模型,即为单层吸附,理论饱和吸附量为1.47 mg/g。吸附过程符合准一级动力学模型。硫酸根离子、氯离子和碳酸氢根离子(1 000 mg/L时)、腐殖酸对F^-去除没有影响,氯离子和碳酸氢根离子质量浓度为3 000 mg/L时,除氟率分别降低约21%和11%。AC-Al投加量为10 g/L时,矿井水中F^-去除率达84.9%(30...     

石化污水膜处理回用系统的多尺度研究

膜法水回用技术能为石化企业节约大量的水资源,但在实际应用中也暴露了很多的问题,在这些问题的解决上需要从不同的尺度进行研究。在膜材料方面,需要对膜材料的孔径、亲水性、形态和荷电性进行表征,并全面掌握污水中污染物的成分,使膜材料与污水体系相匹配。膜组件和膜装置优化主要是改善膜表面流动状态,降低膜污染。膜工艺和膜预处理工艺的合理设计不仅可以降低装置建设和运行成本,还可以提高膜装置运行水平。     

神东矿区典型矿井水中氟的分布特征及形成机制

神东矿区位于陕西省北部和内蒙古鄂尔多斯市南部，气候干燥且降水稀少，水资源缺乏。矿区煤炭开采过程中产生的大量矿井水是重要的生产生活水源，然而神东矿区不同区域的矿井水氟化物浓度相差较大，部分区域浓度较高，为此笔者分析了高氟矿井水的分布特征及成因，对矿井水的资源化复用具有重要意义。基于神东矿区不同区域的58组矿井水水质分析结果，运用数理统计法，Piper三线图、Gibbs图，SI模拟等研究方法，同时通过对不同区域采集岩心和煤层顶板岩石进行XRF分析，探讨神东北部和中心矿区不同埋深矿井水中氟的时空分布特征及形成机制。研究结果表明：研究区矿井水中F-的质量浓度变化范围为0.3～13.7 mg/L，均值为4.3 mg/L，较高F-浓度的矿井水pH呈碱性。在水平方向上神东矿区呈现北部和西南部矿井水中F-浓度较高、东南部矿井水中F-浓度低的现象；垂直方向上呈现随开采深度的增加而增加的趋势，不同深度延安组含水层地下水所补给矿井水的F-浓度差异较大，深度80～130 m延安组含水层地下水补给矿井水中F-浓度较低，200～500 m延安组含水层地下水补给矿井水F^-浓度相对较高。矿井水中...     

吸附法去除矿井水中F-研究进展

氟离子广泛分布于我国的地表河流与地下水体中，尤其是在西部黄河流域的沿黄矿区，矿井水中普遍存在着氟超标的问题，对当地生态环境和人体健康造成潜在的威胁。我国的氟污染现状多处于低浓度污染水平，常规水处理技术难以有效去除。吸附法凭借其吸附效率高、操作便捷等优点被认为是去除低浓度氟离子的有效方法。综述了目前常用的炭基、矿物类、金属类及金属有机骨架类（MOFs）吸附材料去除氟离子的研究现状，归纳并总结了不同因素对吸附材料的除氟效率和吸附机理的影响。重点分析了吸附法在矿井水处理的应用效果与运行成本，展望了吸附法应用低浓度（<10 mg/L）、大水量的含氟矿井水处理中的发展方向。总体而言，针对吸附法去除氟离子的研究中仍存在较大的改进空间。在吸附机理方面，应从吸附材料特性、氟离子的赋存形态和吸附材料与氟离子之间的相互作用机制等方面继续深入探究。而在吸附法应用方面，应以实际工程需求为导向，开发绿色安全的低成本吸附材料。基于上述研究，提出了吸附法除氟应用矿井水处理的研发方向，在明确当地政策及水质水量的原则下，重点开发以天然/废弃（矿）物和炭基、铝基或其他新型高分子吸附材料为基础的低成本、高效率的环境友...     

神东矿区天然矿物中的氟化物浸出规律研究

随着神东矿区煤炭开采向深部转移，矿井水中氟化物超标问题凸显，因此研究氟化物的主要来源对控制矿井水中的氟化物浓度具有重要的意义。为证明天然含氟矿物是矿井水中的氟的主要来源，深入了解天然含氟矿物在矿井水中的浸出过程，以神东矿区为对象，分析了不同深度矿井水中的水质变化规律，研究了不同深度矿物中的氟化物变化，并讨论了天然含氟矿物在矿井水中的氟化物浸出规律。研究结果表明，当煤炭开采深度大于120 m时，矿井水中氟化物浓度超过地表III类氟化物标准值，并且含氟矿物在天然矿物中的比例增大。通过对矿井水中阴阳离子成分分析，认为矿井水中氟化物主要来源于煤炭开采深部含氟矿物的浸出。研究不同水岩作用条件下含氟矿物浸出规律发现，提高水岩作用强度，可以加速含氟矿物中氟化物的浸出；当岩水比例增大（大于1∶50）时，部分含氟矿物的氟浸出浓度大于1.0 mg/L；特别在酸性或碱性条件下，由于离子交换作用和溶解平衡机制，含氟矿物中难溶性氟化物发生浸出。综上所述，在一定的水岩作用环境中，天然含氟矿物中的氟化物浸出，可导致矿井水中氟化物浓度超标（大于1.0 mg/L），这一结论为在复杂地质条件下精确管控天然矿物的氟化物浸出...     

絮凝剂的研究进展及其在煤矿矿井水处理中的应用

随着我国煤炭开采规模的扩大、开采深度的增加以及开采区域的西延，煤矿矿井水水量逐年增多，水质也呈现出复杂多样化的特点。与此同时，我国生态环保要求日益严格，煤矿区排水水质标准也大幅提高，给煤矿矿井水处理和矿用絮凝剂的开发与使用提出了更高的要求。系统梳理了絮凝剂的研究进展，阐述了其在煤矿矿井水处理中的应用与挑战，并针对应用中的问题提出了未来的研发方向。为了满足新需求、适应新形势，新型矿用絮凝剂未来会向多功能、高效率、低成本及绿色环保的方向发展，并且优先考虑絮凝性能和环保要求，在满足处理水质需求和效率最大化的基础上，对其成本进行有效控制。