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铝土矿选尾矿与废阴极炭共焙烧过程中氟迁移转化的影响因素

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环境科学学报 2024年第1期44卷 341-351页

作者：江海灵谢武明李瑜辉卞求实林晓燕刘敬勇广东工业大学环境科学与工程学院广州510006

为提升废阴极炭氟的稳定化水平,对铝土矿选尾矿的共焙烧体系进行了试验研究和模拟计算,考察了焙烧温度、预处理和添加剂对氟迁移转化的影响.结果显示,在废阴极炭/尾矿质量比为1:4、焙烧温度为800℃、停留时间为1h的条件下,氟主要以CaF_... 详细信息

为提升废阴极炭氟的稳定化水平,对铝土矿选尾矿的共焙烧体系进行了试验研究和模拟计算,考察了焙烧温度、预处理和添加剂对氟迁移转化的影响.结果显示,在废阴极炭/尾矿质量比为1:4、焙烧温度为800℃、停留时间为1h的条件下,氟主要以CaF_(2)形式进入底渣,底渣中氟浸出浓度为22.96 mg·L^(-1),远低于《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)规定的100 mg·L^(-1).Factsage7.1模拟结果显示,在SiO_(2)和Al2O_(3)存在下,Na_(3)AlF_(6)和NaF与含钙物质(如CaO)的反应优先于与H_(2)O(g)的反应,使氟分别转化为CaF_(2)和气态氟(如HF(g)),并生成了反应副产物NaAlSiO_(4).球磨预处理(时间为4 h)有效降低废阴极炭和尾矿的粒径,使得氟反应充分进行,氟浸出浓度降至19.61 mg·L^(-1).尾矿经700℃预先焙烧(时间为1h),尾矿中水合氧化物有效分解,使得在与废阴极炭共焙烧过程中产生的H_(2)O(g)含量下降,使氟气化率下降了7.30%,更多氟保留在底渣中,氟浸出浓度升至36.97 mg·L^(-1).在CaO和CaSO_(4)按质量分数10%添加的情况下,共焙烧体系的钙氟比提高,有利于CaF_(2)的生成,氟浸出浓度分别降至12.75 mg·L^(-1)和11.52 mg·L^(-1).另外,在Al_(2)(SO_(4))_(3)按质量分数10%添加的情况下,气态氟组分向单一的HF(g)转化,氟浸出浓度降低至22.01 mg·L^(-1).综合来看,选尾矿与废阴极炭的共焙烧有利于氟的稳定化,并同时形成NaAlSiO_(4)和Fe3O_(4),为废阴极炭的无害化处理和综合利用提供了技术支持.

关键词：铝土矿选尾矿废阴极炭焙烧迁移转化氟稳定化

Pseudomonas putida胞外聚合物吸附重金属镍的空间差异性及其作用机理

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环境科学学报 2024年第5期44卷 25-36页

作者：殷柏轩孙水裕黄宇廖小健刘敬勇卢明敏曾刘婷李寿朋广东工业大学环境科学与工程学院广州510006 广东工业大学分析测试中心广州510006 广东环境保护工程职业学院佛山528216 国科(佛山)检测认证有限公司佛山528000

结合态的胞外聚合物(Bound Extracellular Polymeric Substances,B-EPS)在处理重金属污染方面表现出较大的潜力,其在微生物细胞膜上呈动态双层结构:外层松散结合层EPS(Loosely Bound EPS,LB-EPS)和内层紧密结合层EPS(Tightly Bound EPS,TB-EPS),内外层EPS成分的空间分布及其对废水中重金属的消减规律目前尚不明确.本研究以恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida,P.putida)为研究对象,探究目标重金属Ni(Ⅱ)胁迫前后P.putida产生的B-EPS的内外层EPS的物质组成与吸附性能的差异.胁迫试验结果表明,P.putida在10 mg·L^(-1) Ni(Ⅱ)胁迫下,B-EPS产量最高,TB-EPS蛋白质含量增加19.87%,LB-EPS蛋白质含量减少14.96%,多糖和核酸组分无明显变化.Ni(Ⅱ)吸附试验结果表明,B-EPS、TB-EPS、LB-EPS均能在30 min达到吸附平衡,TB-EPS在B-EPS吸附Ni(Ⅱ)过程中起到主要作用.内外层EPS在吸附Ni(Ⅱ)时在空间差异性,TB-EPS与LB-EPS中蛋白质含量与Ni(Ⅱ)吸附容量具有正相关性.3D-EEM和FTIR机理实验结果表明,内外层EPS蛋白质含量的不同是产生吸附空间差异性的主要原因.Ni(Ⅱ)胁迫可以提高TB-EPS中酪氨酸/色氨酸类氨基酸和蛋白质的含量,并使其中的C=O、–COO–、C–N、C–OH等官能团含量增加,提高EPS与Ni(Ⅱ)络合能力.本研究可为提取EPS处理含重金属废水提供理论指导.

关键词：胞外聚合物空间差异重金属胁迫恶臭假单胞菌生物吸附

二次铝灰湿法除氟工艺及氟化物的转化行为研究

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无机盐工业 2024年第6期56卷 109-118页

作者：徐紫涧王钰刘敬勇朱创海陈智斌黄升政谢武明孙水裕广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 北京建筑材料科学研究总院有限公司固废资源化利用与节能建材国家重点实验室北京100041

为了研究湿法除氟因素(液固比、时间、温度、溶液种类、溶液浓度)对二次铝灰湿法处理过程中氟化物浸出效率及底渣氟化物浸出的影响规律,分别采用单因素实验测定湿法浸出前后底渣及其浸出液氟化物含量,同时对二次铝灰原样及湿法处理后的... 详细信息

为了研究湿法除氟因素(液固比、时间、温度、溶液种类、溶液浓度)对二次铝灰湿法处理过程中氟化物浸出效率及底渣氟化物浸出的影响规律,分别采用单因素实验测定湿法浸出前后底渣及其浸出液氟化物含量,同时对二次铝灰原样及湿法处理后的底渣进行XRD、SEM-EDS表征。结果表明,两种浸出介质条件下,以上5种因素均对氟化物浸出效率产生影响,常温湿法浸出条件下,NaOH溶液碱浸去除氟化物效果优于去离子水。去离子水浸出氟化物的最佳工艺参数:液固比(体积质量比,mL/g,下同)为30、水解时间为4 h、水解温度为90℃,此时氟化物浸出率为12.98%。常温条件下NaOH溶液浸出氟化物的最佳工艺参数:液固比为10、NaOH溶液浓度为1.5 mol/L、水解时间为30 min,此时氟化物浸出率为65.85%。XRD表征结果反映出湿法处理后二次铝灰中AlN含量有不同程度的减少,SEM-EDS表征结果反映出湿法处理后底渣中氟化物含量均相应减少,上述研究结果为二次铝灰湿法处理过程中氟化物去除提供科学依据。

关键词：二次铝灰湿法水解氟化物碱浸除氟

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重金属污染土壤修复方法及资源化利用途径分析

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环境保护与循环经济 2024年第6期44卷 8-14页

作者：赵之理柯国鹏李耀晃董淑玉张楠陈晓强崔晓荧彭海榕樊丽刘敬勇广州环净环保工程有限公司广东广州510640 广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 广州环投环境服务有限公司广东广州510640

面对土壤重金属污染问题,迫切需要采取措施来修复重金属污染土壤并将其资源化。通过文献调研,旨在阐明我国目前土壤重金属污染的状况,阐述了重金属污染土壤常见的修复方法,包括物理修复、化学修复、生物修复和联合修复等;并在此基础上,... 详细信息

面对土壤重金属污染问题,迫切需要采取措施来修复重金属污染土壤并将其资源化。通过文献调研,旨在阐明我国目前土壤重金属污染的状况,阐述了重金属污染土壤常见的修复方法,包括物理修复、化学修复、生物修复和联合修复等;并在此基础上,分析了目前重金属污染土壤资源化利用主要方向为土壤化利用、建材化处理及路基填筑,针对当前研究存在的问题提出建议,并对未来研究方向进行展望。

关键词：重金属污染土壤修复资源化综合利用

广州市不同来源污泥中重金属的含量和形态分布特征(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2013年第8期23卷 2397-2407页

作者：刘敬勇孙水裕广东工业大学环境科学与工程学院

采集了广州市4个不同来源污水处理厂及1个工业废水处理厂的脱水污泥，分析污泥的理化性质参数和重金属（Zn、Cu、Pb、Cr、Ni、Mn、Cd）的含量，重点利用BCR法研究不同污泥中重金属的赋存形态。结果表明，脱水污泥中有机质含量较高，并... 详细信息

采集了广州市4个不同来源污水处理厂及1个工业废水处理厂的脱水污泥，分析污泥的理化性质参数和重金属（Zn、Cu、Pb、Cr、Ni、Mn、Cd）的含量，重点利用BCR法研究不同污泥中重金属的赋存形态。结果表明，脱水污泥中有机质含量较高，并且富含N和P营养成分。污泥中重金属含量差别较大，其中Mn、Zn、Cu含量高，其次是Ni、Pb、Cr，Cd含量最低，但5个不同来源污泥中重金属的含量都高出广州市农田背景值。除了s1污水污泥中的Cu、Cd及S1、S2、s5污水污泥中的Ni外，其他污泥中重金属的含量都低于国家污泥农用控制标准（GB18918—2002）。BCR连续提取法表明，污泥中的Mn和Zn主要以酸可交换态及易还原态存在，Cu和cr主要以可氧化态和残渣态存在，Pb大部分存在于残渣态，Ni和cd的形态分布没有明显特征。

关键词：城市污泥重金属金属形态连续提取污水处理厂

焚烧飞灰高温过程中重金属的挥发及其氯转化特征

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环境科学 2012年第9期33卷 3279-3287页

作者：刘敬勇孙水裕广东工业大学环境科学与工程学院广州510006

研究了垃圾与污泥掺烧后的焚烧飞灰在900℃、1 000℃高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性,并研究了添加剂氯化物(CaCl2、MgCl2、NaCl、FeCl3、AlCl3)对重金属转化与挥发特性的影响.结果表明,没有添加氯化剂... 详细信息

研究了垃圾与污泥掺烧后的焚烧飞灰在900℃、1 000℃高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性,并研究了添加剂氯化物(CaCl2、MgCl2、NaCl、FeCl3、AlCl3)对重金属转化与挥发特性的影响.结果表明,没有添加氯化剂情况下,污泥焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别,其中Pb的挥发率超过80%,而Cu的挥发率Cd>Zn>Cu.热处置过程中重金属的挥发率受温度的影响较大,而停留时间的延长对重金属挥发促进效果较小,并且易挥发元素Pb和Cd表现尤为明显.飞灰中添加氯化剂后,重金属的挥发性有显著的改变,并且难挥发元素Cu和Zn的挥发性增加较Pb和Cd显著.随着Cl含量的增加,重金属挥发率有增加的趋势,但不同种类的氯化物对重金属氯转化差异较大,其中NaCl对重金属Cd、Zn和Cu挥发特性的促进效果小于其它氯化剂.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.

关键词：飞灰污泥焚烧重金属挥发率氯化剂

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改进TiO光催化降解水体中萘普生的研究

工业水处理 2022年

作者：林龙利刘国光施丽华刘斯眉刘敬勇广东佛山市菲玛斯新材料科技有限公司广东工业大学环境科学与工程学院广东环境保护工程职业学院

为了解决TiO光催化降解水体中萘普生易团聚、低活性问题，先对P25 TiO和石墨烯进行表面修饰，直接混合制得改进TiO催化剂，然后应用于光催化降解水体中萘普生，研究降解动力学、作用机制以及生物毒性。XRD、FTIR、SEM表征结果表明，TiO...

为了解决TiO光催化降解水体中萘普生易团聚、低活性问题，先对P25 TiO和石墨烯进行表面修饰，直接混合制得改进TiO催化剂，然后应用于光催化降解水体中萘普生，研究降解动力学、作用机制以及生物毒性。XRD、FTIR、SEM表征结果表明，TiO通过修饰引入了氨基，与改性石墨烯引入的含氧基团之间存在静电引力和化学键力，借助这些力的作用TiO较好地接枝在石墨烯的表面；由暗吸附、生物毒性、催化和猝灭实验结果表明，在500 W氙灯光照条件下，TiO依靠石墨烯的协助，在50 min内能将10 mg/L的萘普生接近完全矿化，矿化方式主要为h与·OH氧化，这时表观反应速率为直接光解的6.1倍、P25 TiO的5.5倍，生物毒性由母体的25.23%降至11.67%。实验证明改进TiO的制备方法直接、简单、可靠，从而较好解决了P25 TiO易团聚、低活性问题，是一种具有潜在应用前景的光催化材料。

关键词：

固体添加剂对污泥焚烧过程中重金属迁移行为的影响

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环境科学 2013年第3期34卷 1166-1173页

作者：刘敬勇孙水裕陈涛广东工业大学环境科学与工程学院广州510006

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土... 详细信息

利用高温固定管式炉研究了4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中6种重金属(Pb、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn)在底渣中的迁移行为与固化残留特征的影响.结果表明,污泥焚烧过程中4种固体添加剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)的加入有利于重金属固定并且残留在焚烧底渣中,并且随着固体添加剂添加比例的增多,重金属的残留率也逐渐增加.焚烧温度对固体添加剂吸附重金属的效果有很大影响,其中重金属自身熔点、沸点及重金属在污泥中的赋存形态是决定其挥发性的一个重要因素.不同固体添加剂对不同重金属迁移的抑制效果有很大差异,从控制重金属挥发角度来看,固体添加剂高岭土和CaO要优于其他固体添加剂.固体添加剂活性中心与重金属化合物分子的相互作用取决于这些活性位的分布及重金属的化学性质.

关键词：污泥焚烧重金属固体添加剂迁移

不同氧燃烧方式下污泥中重金属的形态转化特征

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第1期44卷 440-448页

作者：刘敬勇孙水裕广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006

采用化学热力学平衡分析方法,应用真实污泥实测数据预测污泥在氧化氛围和还原氛围焚烧过程中6种重金属(Pb,Ni,Mn,Cr,Zn和Cu)的迁移和转化特征。计算中考虑重金属和Cl化物的相互作用,也考虑重金属与S化物之间的相互作用。研究结果表明:... 详细信息

采用化学热力学平衡分析方法,应用真实污泥实测数据预测污泥在氧化氛围和还原氛围焚烧过程中6种重金属(Pb,Ni,Mn,Cr,Zn和Cu)的迁移和转化特征。计算中考虑重金属和Cl化物的相互作用,也考虑重金属与S化物之间的相互作用。研究结果表明:重金属Pb,Zn,Cu和Ni在较低的焚烧温度下都是以固态金属氧化物为主;随着温度的升高,金属氧化物继续与氧结合,在较高温条件下以其气态金属单质或者低价气态金属氧化物形式挥发;Mn和Cr在整个焚烧体系中以固态存在不易挥发而残留在焚烧底渣中;在有Cl化物的焚烧体系中,Pb,Cu和Zn都有其气态金属氯化物形成,而未见到气态Ni,Mn和Cr的氯化物生成,表明污泥焚烧中Cl化物对Pb的挥发性影响最大,其次是Cu和Zn,而Ni,Mn和Cr基本不受Cl化物的影响;在有S化物的焚烧体系中,低温阶段重金属易与S化物结合形成固态金属的硫酸盐,拟制了金属的挥发特性;在高温阶段,金属的形态转化基本不受S化物的影响。焚烧体系中的Cl化物和S化物对重金属形态迁移转化影响差别较大,S化物在低温阶段有助于拟制金属的挥发特性,除Cr和Mn外,Cl化物的存在加速了金属的挥发,从而可根据污泥在不同焚烧温度下不同的产物形态对重金属的污染进行控制。

关键词：污水污泥焚烧重金属形态热力学分析