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城市垃圾焚烧飞灰中氯盐及重金属分离提取技术研究进展

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环境化学 2023年

作者：马斌斌杨琥孙志翱王宇峰无锡华光环保能源集团股份有限公司南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

城市垃圾焚烧飞灰具有高氯盐、重金属成分组成复杂等特性，将飞灰中高氯盐及重金属等高价值污染物分离提取并资源化利用不仅可以降低飞灰的危害性，还可以减少天然矿物的开采，具有显著的环境和经济效益.本文根据飞灰中氯盐及重金属分... 详细信息

城市垃圾焚烧飞灰具有高氯盐、重金属成分组成复杂等特性，将飞灰中高氯盐及重金属等高价值污染物分离提取并资源化利用不仅可以降低飞灰的危害性，还可以减少天然矿物的开采，具有显著的环境和经济效益.本文根据飞灰中氯盐及重金属分离提取的最新研究报道，结合国内外的工业化应用现状，对各类提取工艺存在的优缺点及发展方向进行综述及展望，以期彻底实现飞灰的无害化处置及资源化利用.当前飞灰中氯盐的分离提取技术已经成功得到应用，但综合处置成本仍明显高于螯合后填埋，有待进一步优化.相比之下，飞灰中重金属的分离提取技术尚处于起步阶段，主要限制因素为回收金属价值难以覆盖其提取成本，并且还面临重金属处理不彻底的问题，仍需继续开展相关技术攻关及政策引导.

关键词：城市垃圾焚烧飞灰氯盐重金属分离提取工业化应用

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氯盐和硫酸盐环境下混凝土耐久性研究综述

混凝土 2022年第1期 41-45页

作者：肖时辉苏光明唐孟雄楚兴华周健胡贺松祝雯张硕珠海大横琴股份有限公司广东珠海519000 中铁十六局集团有限公司北京100018 广州建筑股份有限公司广东广州510030 广州市建筑科学研究院有限公司广东广州510440 华南理工大学广东广州510641

对混凝土结构在侵蚀性环境下的长期安全服役要求使得针对混凝土材料的耐久性研究获得了越来越广泛的关注。盐环境普遍存在于大自然中,其中氯盐和硫酸盐会对混凝土结构的耐久性产生不利影响。介绍了氯盐或硫酸盐单一侵蚀因素作用下混凝... 详细信息

对混凝土结构在侵蚀性环境下的长期安全服役要求使得针对混凝土材料的耐久性研究获得了越来越广泛的关注。盐环境普遍存在于大自然中,其中氯盐和硫酸盐会对混凝土结构的耐久性产生不利影响。介绍了氯盐或硫酸盐单一侵蚀因素作用下混凝土材料耐久性的研究现状,系统总结了试验方法、宏观性能和侵蚀模型等方面的研究成果,阐述了盐环境下混凝土耐久性的研究趋势。得到以下初步结论:(1)试验方法方面,由于自由扩散法控制附加因素的介入,对离子传输机理的影响较小,与实际状态更为接近;(2)基于Fick第二定律建立氯离子扩散模型,关键在于对氯离子扩散系数的修正,不同因素对扩散系数的影响应有更多基础理论和试验数据作为支撑。细观模型方面,在骨料特征的参数化技术方面寻求突破对于其仿真效果至关重要;(3)由于影响硫酸盐侵蚀的因素较多且系统性试验较少,因此已有模型的适用性存在局限,应寻求突破建立全面涵盖各类因素的模型;(4)建立自然盐环境与试验室盐环境的对应关系、保证混凝土的试验室状态与其实际服役状态的一致性以及建立特定环境下混凝土耐久性损伤的时变模型对服务工程应用具有重要意义。

关键词：氯盐硫酸盐混凝土耐久性

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氯盐对汞化合物污染土壤热脱附过程的影响

环境科学研究 2015年第3期28卷 425-430页

作者：赵涛王兴润杨晓进颜湘华北京化工大学化学工程学院北京100029 中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所北京100012

对Hg Cl2、Hg S、Hg(NO3)2·H2O、Hg O、Hg SO45种试剂分别添加Mg Cl2、Ca Cl2和Na Cl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A... 详细信息

对Hg Cl2、Hg S、Hg(NO3)2·H2O、Hg O、Hg SO45种试剂分别添加Mg Cl2、Ca Cl2和Na Cl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A、B)中,进行低温热脱附修复研究.结果表明:5种汞化合物试剂热脱附温度由低到高依次为Hg Cl2

关键词：氯盐热重分析低温热脱附汞污染土壤汞化合物

北京大气PM_(10)中水溶性氯盐的观测研究

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环境科学 2006年第5期27卷 825-830页

作者：张凯王跃思温天雪胡波刘广仁中国科学院大气物理研究所

氯盐是大气气溶胶中重要水溶性无机盐,对2004年全年北京大气可吸入颗粒中氯盐的变化进行了监测,结果表明北京大气中可溶性氯盐的年均值在(3.1±1.7)μg.m-3,采暖期平均浓度为(4.6±2.1)μg.m-3,非采暖期平均浓度为(2.6±1.6)μg.m-3.最... 详细信息

氯盐是大气气溶胶中重要水溶性无机盐,对2004年全年北京大气可吸入颗粒中氯盐的变化进行了监测,结果表明北京大气中可溶性氯盐的年均值在(3.1±1.7)μg.m-3,采暖期平均浓度为(4.6±2.1)μg.m-3,非采暖期平均浓度为(2.6±1.6)μg.m-3.最低值出现在5月,为(1.3±0.8)μg.m-3;最高值出现在12月,为(5.8±5.3)μg.m-3.日变化在秋冬季多为白天浓度低,晚上浓度高,夏春季多呈现上午高,下午低的特征;季节变化呈现秋冬季高,春夏季低的特点.

关键词：北京大气 PM10 水溶性氯盐

氯盐侵蚀和干湿循环条件下浮石混凝土的耐久性

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农业工程学报 2018年第21期34卷 137-143页

作者：刘倩申向东薛慧君王仁远刘政内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

为了探究干湿循环条件下氯离子对浮石混凝土的侵蚀机制,借助核磁共振测试技术,分析浮石混凝土在干湿循环条件下微观孔隙结构特征,对侵蚀后的浮石混凝土内部微观结构进行X射线衍射物相分析与电镜扫描分析,进而探讨浮石混凝土抗氯离子侵... 详细信息

为了探究干湿循环条件下氯离子对浮石混凝土的侵蚀机制,借助核磁共振测试技术,分析浮石混凝土在干湿循环条件下微观孔隙结构特征,对侵蚀后的浮石混凝土内部微观结构进行X射线衍射物相分析与电镜扫描分析,进而探讨浮石混凝土抗氯离子侵蚀性能。研究结果表明,在氯盐侵蚀作用下,浮石混凝土和普通混凝土的质量损失变化率与相对动弹性模量变化趋势相一致;发现浮石混凝土谱面积是普通混凝土谱面积的1.0～1.7倍;浮石混凝土侵蚀破坏主要为内部发育新的小孔隙和中小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的,普通混凝土侵蚀破坏主要为内部的微小孔隙和小孔隙向大孔隙和裂纹发育造成的;浮石混凝土(29)0.1～1.0μm孔隙所占比重较多,普通混凝土(29)0.01～0.1μm孔隙所占比重较多;干湿循环120次后浮石混凝土孔隙度增加26.7%,自由流体饱和度减少1.0%,干湿循环120次后普通混凝土孔隙度增加77.8%,束缚流体饱和度减少7.3%;氯盐侵蚀后均生成以Friedel盐为代表的多种腐蚀结晶物。该研究可为浮石混凝土在氯盐环境下农业水利建设提供理论依据。

关键词：混凝土侵蚀孔隙度氯盐干湿循环浮石微观形貌孔隙结构

氯盐和硫酸盐交互作用下水泥基材料的破坏机理综述

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材料导报 2018年第23期32卷 4142-4149页

作者：曹园章郭丽萍臧文洁张健薛晓丽东南大学材料科学与工程学院南京211189 江苏省土木工程材料重点实验室南京211189 先进土木工程材料协同创新中心南京211189

西部盐湖和海洋环境中存在大量的氯盐和硫酸盐,当水泥基材料处于氯盐-硫酸盐环境中,其破坏规律以及破坏机理与单一侵蚀因素作用明显不同,因此有必要探究两种盐在侵蚀过程中所呈现的交互作用。已有文献对氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥基材料破... 详细信息

西部盐湖和海洋环境中存在大量的氯盐和硫酸盐,当水泥基材料处于氯盐-硫酸盐环境中,其破坏规律以及破坏机理与单一侵蚀因素作用明显不同,因此有必要探究两种盐在侵蚀过程中所呈现的交互作用。已有文献对氯盐和硫酸盐侵蚀下水泥基材料破坏规律的研究可以分为两部分:硫酸盐存在下氯盐对水泥基的侵蚀、氯盐存在下硫酸盐对水泥基的侵蚀。硫酸盐可以明显降低水化产物的氯离子结合量,因为硫酸根不仅能够分解Friedel盐,而且能先与C3A或AFm反应,抑制Friedel盐的产生。但是,氯离子扩散速率高,可以先于硫酸根离子进入水泥基材料内部与水泥水化产物反应,延缓钙矾石的产生,抑制硫酸盐的侵蚀。两种离子在向材料内部侵蚀过程中相互影响,相互牵制。最后,根据目前的研究,提出几个有意义的思考方向。

关键词：氯盐硫酸盐复合盐溶液交互作用水泥基材料

硫酸盐-氯盐耦合传输下对混凝土损伤过程的试验研究及其数值模拟

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硫酸盐-氯盐耦合传输下对混凝土损伤过程的试验研究及其数值模拟

作者：彭亮石家庄铁道大学

学位级别：硕士

处于盐渍土和滨海盐湖环境下含有大量的有害硫酸根离子、氯离子、镁离子等,使服役的钢筋结构混凝土保护层损伤剥落、钢筋锈蚀严重,过早地退出服役寿命,其劣化的本因是硫酸盐-氯盐耦合传输所致。因此研究混凝土在硫酸盐-氯盐耦合作用下... 详细信息

处于盐渍土和滨海盐湖环境下含有大量的有害硫酸根离子、氯离子、镁离子等,使服役的钢筋结构混凝土保护层损伤剥落、钢筋锈蚀严重,过早地退出服役寿命,其劣化的本因是硫酸盐-氯盐耦合传输所致。因此研究混凝土在硫酸盐-氯盐耦合作用下的传输-反应-损伤及其数值模拟具有重要意义,为混凝土寿命评估奠定基础。故本文通过传输-损伤过程的试验研究以及数值模拟来探讨硫酸盐-氯盐耦合作用下混凝土的受力特性和损伤过程。主要研究内容和成果如下:(1)制备了水灰比为0.44、0.56的砂浆试件,采用干湿循环制度,开展了硫酸钠溶液和氯化钠溶液的长期浸泡试验,探究耦合交互作用机制。结果表明,混凝土在受到侵蚀时,早期的氯离子对硫酸根的传输有抑制作用,后期的硫酸盐传输-反应诱发的保护层部落,加速了氯离子的传输。(2)基于Fick第二定律,建立了硫酸盐侵蚀混凝土的一维常系数扩散方程,可用于模拟任意时刻混凝土中硫酸根离子浓度的变化,结果表明理论预测跟试验最大误差为36%。(3)基于Fick第二定律,建立了硫酸盐侵蚀混凝土的一维变系数扩散方程,该方程充分考虑了温度,外部离子浓度,混凝土孔隙率,化学反应速率等因素的影响,结果表明,变系数传输较常系数传输更为精确,混凝土损伤更为严重。(4)考虑氯离子对硫酸根离子在混凝土中传输的影响,建立了硫酸根-氯离子耦合传输方程,给出了方程的矩阵形式,利用Grank-Nicholson法求解了此偏微分方程,并用MATLAB编制相应代码进行运算,可实时研判硫酸根离子和氯离子的浓度分布。(5)对混凝土力学退化规律损伤进行了试验研究并进行数值建模分析,获得了硫酸盐侵蚀对混凝土力学性能的影响规律。结果表明,水胶比是影响混凝土受硫酸盐腐蚀后应力应变的关键因素。

关键词：硫酸盐氯盐结构混凝土试验研究耦合传输数值模拟

硫酸盐-氯盐耦合侵蚀下混凝土中水泥胶凝性能演变规律及其调控措施

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硫酸盐-氯盐耦合侵蚀下混凝土中水泥胶凝性能演变规律及其调控措施

作者：苑九强石家庄铁道大学

学位级别：硕士

西部盐渍土地区高浓度的硫酸盐-氯盐耦合传输,导致结构混凝土胶凝能力下降,进而使保护层损伤剥落。C-(A)-S-H凝胶被称为混凝土的“基因”,决定了混凝土的力学和耐久性能,因此,开展混凝土胶凝体系关键组分C-(A)-S-H凝胶在硫酸盐-氯盐耦... 详细信息

西部盐渍土地区高浓度的硫酸盐-氯盐耦合传输,导致结构混凝土胶凝能力下降,进而使保护层损伤剥落。C-(A)-S-H凝胶被称为混凝土的“基因”,决定了混凝土的力学和耐久性能,因此,开展混凝土胶凝体系关键组分C-(A)-S-H凝胶在硫酸盐-氯盐耦合侵蚀下的演变机理和抑制措施,对提高严酷环境下混凝土结构耐久性具有极其重要的理论和工程意义。本文依托国家自然科学基金“硫酸盐-氯盐耦合侵蚀下结构混凝土的损伤劣化机制及性能评估与调控(5217083308)”与河北省自然科学基金“低碳高韧性混凝土的设计与性能调控(E202210103)”的资助开展系统研究。本文首先结合当前实际工程掺加富含Al和Si元素的矿物掺合料,采用合成的方法制备C-(A)-S-H凝胶,通过XRD、SEM-EDS、FT-IR、Si NMR、BET定性和定量研究不同Ca/Si的C-S-H凝胶及不同Al/Si的C-A-S-H凝胶微结构的变化规律,并结合分子动力学模拟对C-(A)-S-H进行结构验证及力学性能分析;其次通过XRD、SEM-EDS、FT-IR、Si NMR、Al NMR定性和定量研究C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶微结构在Mg、SO、Cl离子侵蚀环境下的微结构变化机制,为提高盐渍土地区复杂环境下水泥基材料结构耐久性提供理论依据;最后基于C-S-H凝胶退化的机理,对不同掺量的纳米二氧化硅-矿粉-水泥基复合材料的抗离子侵蚀规律展开探讨。结果如下:(1)通过XRD和EDS证实C-(A)-S-H凝胶具有类Tobermorite和类Jennite结构,Ca/Si的测试值与理论设计值较为接近,且随着钙硅比的升高,C-S-H凝胶结晶度有所提高;基于BET氮气吸附法证实C-(A)-S-H凝胶为介孔材料,且铝相的掺入使得C-(A)-S-H凝胶比表面积降幅达42.37%,最可几孔直径显著减小,再结合SEM研究C-A-S-H凝胶微观形貌,表明Al相掺入的C-A-S-H凝胶结构更加密实,但仍以无定型为主;通过FT-IR和Si NMR对C-A-S-H凝胶的聚合状态进行定性和定量分析,可知在C-S-H凝胶中随着Ca/Si的增大,硅氧四面体部分长链解体,聚合度减小,在C-A-S-H凝胶中Q(1Al)位峰出现,随着Al相的掺入Q、Q含量降低并向Q、Q转变,C-A-S-H凝胶较C-S-H凝胶的聚合度增加,平均分子链长(MCL)增大,可知Al相的掺入使得C-S-H凝胶结构更加稳定。(2)分子动力学模拟分析g(r)与r的变化趋势可知C-(A)-S-H凝胶为典型无定型结构;通过Constant strain法求解C-(A)-S-H模型的刚度矩阵和柔度矩阵,结合Voigt-Reuss-Hill平均值法计算得知C-A-S-H凝胶弹性模量较C-S-H凝胶提升35.11%,微结构模拟表明Al掺杂后的C-A-S-H凝胶结构更加稳定。(3)Mg SO、Mg SO+Mg Cl侵蚀作用下C-(A)-S-H凝胶中均出现较强的石膏晶体衍射峰,且覆盖C-(A)-S-H凝胶衍射峰,由XRD和SEM-EDS可知C-(A)-S-H凝胶中的Ca含量显著下降,Mg含量升高,侵蚀产物为石膏及M-S-H凝胶;并且基于EDS对脱钙显著点元素分析表明,钙硅比为0.8时C-S-H凝胶脱钙率为90.40%,低于高钙硅比的脱钙率;铝硅比为0.3时的C-A-S-H凝胶脱钙率为80.16%;侵蚀溶液含有Cl时C-A-S-H脱钙率较低,也表明低钙硅比和铝掺杂后的C-A-S-H凝胶抗侵蚀脱钙能力更强,Cl较Mg、SO的脱钙能力显著减弱。(4)通过Si NMR研究C-(A)-S-H凝胶在离子侵蚀作用下硅氧四面体聚合度的变化,其中Q、Q含量降低并向Q、Q转变,低钙硅比的C-S-H凝胶MCL变化幅度最小,结构更稳定,C-A-S-H凝胶中Q(1Al)含量降低,发生脱铝现象,其MCL变化幅度小于C-S-H凝胶,可知铝相的掺杂提高了结构稳定性;基于Al NMR分析Mg和SO离子耦合侵蚀作用下加速了Al[4]向AFm和TAH中的Al[6]转变,同时Cl离子对Al配位分布影响较小。(5)水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀试验表明纳米二氧化硅在掺量1%、3%、5%时,侵蚀试样的抗压强度变化趋势为先升高再降低,侵蚀后的物相结果表明水化产物Ca(OH)含量降低,AFt和AFm、Ca SO含量较未掺加时明显降低,无定型相含量增多,这表明二氧化硅-矿粉复合有助于改善水化产物的构成,MIP和BET均证实纳米二氧化硅-矿渣复掺,也显著降低了孔隙率和并改变了孔隙分布,尤其纳米二氧化硅掺量为3%时,孔隙率、孔径分布、最可几孔直径较未掺加时降低显著,降低幅度分别为2.43%、13.77%、32.04%。

关键词： C-(A)-S-H凝胶硫酸盐氯盐微结构纳米二氧化硅-磨细矿粉分子动力学模拟

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氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响

交通运输工程学报 2014年第4期14卷 7-13页

作者：魏建国傅广文付其林长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410004 广东华路交通科技有限公司广东广州510420

选取基质沥青和SBS改性沥青以及NaCl、CaCl_2融雪剂,制备了沥青试样,采用软化点、针入度、延度、粘度和红外光谱等试验方法,分析了氯盐融雪剂浸泡后的沥青高温性能、低温性能、感温性能、抗老化性能及红外光谱,揭示了氯盐融雪剂对沥青... 详细信息

选取基质沥青和SBS改性沥青以及NaCl、CaCl_2融雪剂,制备了沥青试样,采用软化点、针入度、延度、粘度和红外光谱等试验方法,分析了氯盐融雪剂浸泡后的沥青高温性能、低温性能、感温性能、抗老化性能及红外光谱,揭示了氯盐融雪剂对沥青结合料路用性能的影响及其作用机理。分析结果表明:融雪剂提高了基质沥青的高温性能,降低了SBS改性沥青的高温性能;融雪剂降低了基质沥青的感温性能,增强了SBS改性沥青的感温性能;融雪剂降低了沥青的低温性能,但提高了沥青的抗老化性能;CaCl_2融雪剂对基质沥青路用性能的影响更明显,NaCl融雪剂对SBS改性沥青路用性能的影响更明显;融雪剂与沥青没有发生化学反应,融雪剂浸泡不会引起沥青分子结构或官能团的变化。

关键词：道路材料融雪剂氯盐沥青结合料路用性能红外光谱