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煤矸石改性方法及其资源环境利用研究进展

化学学报 2024年第5期82卷 527-540页

作者：张华林赵梦飞江晓亮田少静滕泽栋李庭刚中国科学院过程工程研究所、中国科学院绿色过程与工程重点实验室、中国科学院绿色过程制造创新研究院、战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心、北京市过程污染控制工程技术研究中心北京100190 中国科学院赣江创新研究院、中国科学院稀土重点实验室、江西省稀土清洁生产重点实验室江西赣州341003 江西理工大学冶金工程学院江西赣州341099 生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

煤矸石是一种煤炭开采和洗选过程中产生的典型工业废弃物,其大量的堆积造成了较大的环境问题.通过不同的改性方法对煤矸石进行改性,可以显著提升其在环境保护、资源回收方面的应用潜力.改性煤矸石在环境应用方面的研究涉及多个领域,这... 详细信息

煤矸石是一种煤炭开采和洗选过程中产生的典型工业废弃物,其大量的堆积造成了较大的环境问题.通过不同的改性方法对煤矸石进行改性,可以显著提升其在环境保护、资源回收方面的应用潜力.改性煤矸石在环境应用方面的研究涉及多个领域,这些应用不仅有助于减轻煤矸石对环境的压力,而且可以通过回收和再利用,为环境保护和经济发展提供新的动力,实现煤矸石综合利用的可持续发展.本综述从煤矸石的环境问题出发,强调了通过改性技术提升其环保潜力的重要性并详细分析了改性煤矸石在废水处理、土壤修复、建筑材料制备等方面的应用,并探讨了面临的挑战和未来发展方向,为煤矸石资源化利用奠定了基础.

关键词：煤矸石改性方法环境应用资源化

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碱催化过氧化氢体系降解四环素的作用规律与机制解析

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化工学报 2024年第6期75卷 2362-2374页

作者：寇梦瑶郑芳菲胥雯郭娜廖兵成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 成都理工大学生态环境学院国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室四川成都610059 四川建筑职业技术学院四川省城市污泥建材资源化利用工程研究中心四川德阳618000

在碱催化过氧化氢降解污染物时,不同的碱催化剂催化过氧化氢降解污染物的作用机制有所不同。选取氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢二钠作为不同的碱催化剂,以四环素作为目标污染物,探究碱催化过氧化氢体系降解四环素的作用规律与机制... 详细信息

在碱催化过氧化氢降解污染物时,不同的碱催化剂催化过氧化氢降解污染物的作用机制有所不同。选取氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢二钠作为不同的碱催化剂,以四环素作为目标污染物,探究碱催化过氧化氢体系降解四环素的作用规律与机制,考察了pH、四环素浓度、H_(2)O_(2)浓度、缓冲物质投加量、缓冲物质种类、预反应时间对四环素降解效果的影响。结果表明:pH对四环素降解效果影响最为显著,在pH为10.00~10.50时效果最佳,其余影响因素在本研究梯度范围内未产生显著影响。同时发现不同碱催化过氧化氢体系的pH在反应过程中的变化趋势不同,在其他体系中随反应进行pH不断降低,而在NaHCO_(3)-H_(2)O_(2)体系降解四环素过程中pH不断升高,经过碳转换机制分析推测该现象是由HCO4-产生过程造成的。四环素的降解分为脱色与矿化两个过程,自由基淬灭实验证明其对四环素脱色过程贡献度不高。CO_(2)通入实验证实HCO4-不氧化四环素,四环素脱色的主要作用物质是HO_(2)-。对NaOH-H_(2)O_(2)体系与NaHCO_(3)-H_(2)O_(2)体系的TOC检测结果对比发现,NaOH-H_(2)O_(2)体系的矿化度高于NaHCO_(3)-H_(2)O_(2)体系。EPR电子顺磁共振实验发现,NaOH-H_(2)O_(2)体系中HO^(·)与O_(2)^(·-)信号高于NaHCO_(3)-H_(2)O_(2)体系,矿化过程中自由基是主要氧化物。

关键词：四环素碳酸氢盐过氧化氢碱催化作用机制

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2022年春季南京臭氧污染特征及成因分析

中国环境监测 2024年第2期40卷 53-62页

作者：张良瑜丁峰王鸣张丽娟陈新星胡崑蔡沅辰江苏省南京环境监测中心江苏南京210013 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 生态环境部卫星环境应用中心北京100094

2022年春季,受新一轮新冠疫情影响,长三角各城市采取了一系列管控措施,使得大气污染物排放水平降低。对2022年春季(3—5月)南京及长三角地区的六项污染物尤其是臭氧(O_(3))的变化特征进行了分析,从气象因素和O_(3)前体物方面,同时利用... 详细信息

2022年春季,受新一轮新冠疫情影响,长三角各城市采取了一系列管控措施,使得大气污染物排放水平降低。对2022年春季(3—5月)南京及长三角地区的六项污染物尤其是臭氧(O_(3))的变化特征进行了分析,从气象因素和O_(3)前体物方面,同时利用基于观测的模型(OBM)对南京O_(3)污染变化原因进行了研究,并分析了南京挥发性有机物(VOCs)的关键活性组分和来源。结果表明:2022年春季,南京PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)和CO均值浓度均同比下降,但O_(3)日最大8 h滑动平均质量浓度(O_(3)-8 h)同比上升19.8%,O_(3)-8 h超标时间同比增加9 d;长三角区域O_(3)-8 h同比上升17.9%,O_(3)-8 h超标天数为2021年同期的2.5倍。南京O_(3)浓度上升的原因:一方面是由于不利的气象条件,另一方面是由于南京O_(3)生成处于VOCs控制区,但氮氧化物(NO_(x))降幅大于VOCs降幅,同时结合O_(3)前体物削减方案的分析结果发现,VOCs和NO_(x)不当的削减比例会导致O_(3)浓度不降反升。南京O_(3)生成的关键VOC活性物种依次为乙醛、丙烯、间/对二甲苯、丙烯醛和乙烯;正定矩阵因子分解(PMF)解析结果显示,机动车尾气是南京城区VOCs的主要来源,其次为液化石油气/天然气使用和石油化工。

关键词：臭氧挥发性有机物臭氧生成敏感性来源解析

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用于Li-CO电池的阴极催化剂：发展及挑战

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储能科学与技术 2024年

作者：王雨锟李雪莲雷普英齐凯高丽丽王转培杨晓伟太原理工大学环境科学与工程学院山西省重点实验室大气复合污染识别与控制山西中科华能科技有限公司河南大学能源科学与技术学院上海交通大学化学化工学院

在能源危机与温室效应日益加剧的形势下，Li-CO2电池作为一种兼具高效储能与CO2气体利用的新型器件，具有重大的研究意义。鉴于电池涉及多相反应，电子传递与物质转移主要发生于阴极，因此，Li-CO2电池阴极催化剂的设计与制备显得尤为... 详细信息

在能源危机与温室效应日益加剧的形势下，Li-CO2电池作为一种兼具高效储能与CO2气体利用的新型器件，具有重大的研究意义。鉴于电池涉及多相反应，电子传递与物质转移主要发生于阴极，因此，Li-CO2电池阴极催化剂的设计与制备显得尤为重要。本文探讨了Li-CO2电池作为新型储能器件的优势，基于Li-CO2电池充放电反应机理的发展历程，深入探讨了目前其面临的关键挑战，如充放电电位差较大，容量衰减快和循环稳定性差等问题，将解决方案聚焦于阴极催化剂的研发，提出高效催化剂应该满足的核心条件。总结了近年来碳基非金属，贵金属和过渡金属等传统催化剂在Li-CO2电池领域的应用情况，并深入分析了各类催化剂的优势与不足；本文重点介绍了新兴的单原子催化剂与氧化还原介质研究进展，通过结构表征和理论计算证明其在Li-CO2电池领域展现出卓越的催化性能；本文深入剖析了Li-CO2电池进一步发展所面临的关键问题与严峻挑战，并对单原子催化剂未来的研究方向进行了展望，旨在为推动Li-CO2电池技术的不断进步提供有益的参考与借鉴。

关键词： Li-CO 电池反应机理正极单原子催化剂

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生物质气化制合成气净化技术研究进展

动力工程学报 2024年第2期44卷 168-180页

作者：高亚丽田丽娜卫俊涛于广锁王辅臣黄安奎徐德良张书南京林业大学材料科学与工程学院江苏省林业生物质材料与能源国际合作联合实验室南京210037 宁夏大学化学化工学院省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室银川750021 华东理工大学资源与环境工程学院水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心(上海)上海200237 火星人厨具股份有限公司浙江嘉兴314400

主要综述了合成气中各种污染物的气体净化技术,根据处理方式和处理温度的不同,可分为冷/热气体净化。对于固体颗粒物污染物,冷/热气体净化都采用物理去除的方式;焦油冷气体净化一般采用物理分离方式,而热气体净化可以通过高温热裂解或... 详细信息

主要综述了合成气中各种污染物的气体净化技术,根据处理方式和处理温度的不同,可分为冷/热气体净化。对于固体颗粒物污染物,冷/热气体净化都采用物理去除的方式;焦油冷气体净化一般采用物理分离方式,而热气体净化可以通过高温热裂解或气化过程加入催化剂实现;含氮污染物易溶于水,因此冷气体净化大多选择用水、酸性或有机溶剂直接吸收,热气体净化通常用催化氧化的方式;相比于含氮污染物,含硫污染物使用冷气体净化既可以选择液体溶剂吸收,又可以使用多孔碳材料等固体吸附剂进行吸附,金属氧化物被认为在高温下对含硫污染物有好的吸附性能。在冷气体净化中氯化物的去除一般通过氯化铵(NH_(4)Cl)沉积和氯化氢(HCl)蒸气吸收两种机制进行,在热气体净化中金属可以与卤化物以卤化物盐的形式一起被去除。

关键词：生物质气化合成气净化污染物冷气体热气体

CaO和方解石钝化不同污染程度煤矸石性能与机理

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科学通报 2024年第4期69卷 617-629页

作者：张华林江晓亮赵梦飞李庭刚江西理工大学材料冶金化学学部赣州341099 中国科学院赣江创新研究院江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院稀土重点实验室赣州341119 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京市过程污染控制工程技术研究中心北京100190 中国科学院过程工程研究所生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝... 详细信息

煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝化效果,能使中高度污染的煤矸石转化为轻度污染或无污染,CaO钝化Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的平均钝化率分别为37.4%、37.8%、25.5%;方解石钝化Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的平均钝化率分别为53.8%、43.5%、34.4%,方解石钝化效果略优于CaO.通过对钝化前后煤矸石的表征和Visual MINTEQ软件模拟,CaO可以通过提高煤矸石pH并提供OH^(−),与重金属离子结合生成难溶或不溶的氢氧化物沉淀;方解石不仅能提高体系的pH,还能提供CO_(3)^(2−),CO_(3)^(2−)与重金属离子结合生成难溶或不溶的碳酸盐.两者钝化均将煤矸石中可流动态重金属转化成残渣态重金属.对钝化前后的煤矸石进行模拟酸雨溶出实验,钝化后的煤矸石中各重金属成分较稳定,溶出风险明显低于原煤矸石,均在风险管控标准以下.综上,该方法能有效地钝化煤矸石中的重金属,为煤矸石的无害化,尤其是重金属污染的稳定化提供了有效的手段.

关键词：煤矸石重金属钝化 Visual MINTEQ模拟

上海西南某工业区夏季臭氧污染时期挥发性有机物特征及来源分析

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环境污染与防治 2024年第6期46卷 796-802页

作者：曹想李跃武赵梦飞易家林陈喆黄蓓佳段玉森修光利段炼上海理工大学环境与建筑学院上海200093 上海市环境监测中心上海200235 浙江省环境科技有限公司浙江杭州311100 华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海200237

于2020年8月1—31日在上海金山区省界工业区附近设置观测点,对空气中104种挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物(NO_(x))和臭氧(O_(3))水平进行观测。观测期间,O_(3)小时质量浓度为17~262μg/m^(3),平均值为83μg/m^(3),期间出现两次O_(3)污染... 详细信息

于2020年8月1—31日在上海金山区省界工业区附近设置观测点,对空气中104种挥发性有机物(VOCs)、氮氧化物(NO_(x))和臭氧(O_(3))水平进行观测。观测期间,O_(3)小时质量浓度为17~262μg/m^(3),平均值为83μg/m^(3),期间出现两次O_(3)污染时段,O_(3)时均值分别为119、110μg/m^(3);观测期间总VOCs(TVOCs)体积分数为66.67×10^(-9),VOCs呈白天低、夜间高的变化趋势,各VOCs组分的日变化趋势与TVOCs一致;VOCs的总臭氧生成潜势(OFP)为578.85μg/m^(3),烯烃对OFP的贡献最大;源解析结果表明,两个污染时期的VOCs均与机动车尾气排放及涂料溶剂使用有关,应加强两个VOCs来源的管控;后向轨迹聚类分析表明,两污染时期VOCs高值气团均来自于海上,除周边城市的区域输送外,海上排放源也需加强关注。

关键词：挥发性有机物臭氧污染臭氧生成潜势源解析

四株植物根际促生菌对设施番茄土壤氧化亚氮排放的影响

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南京信息工程大学学报 2024年

作者：李庆王洲章张欢欢李林梅高南吴国平申卫收南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京工业大学生物与制药工程学院/国家生化工程技术研究中心江苏丘陵地区镇江农业科学研究所

为探明设施土壤N2O排放对接种植物根际促生菌的响应，以枯草芽孢杆菌枯草亚种（Bacillus subtilis subsp. subtilis NRCB002）、施氏假单胞菌Stutzerimonas stutzeri NRCB010、贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis NRCB026和反硝化无色杆菌Achromobacter denitrificans YSQ030等4株植物根际促生菌为供试菌株，以番茄为供试作物，在设施大棚条件下进行随机区组试验。结果表明，即使是在中度盐胁迫的土壤环境下，与CK处理相比，在第一季试验中接种植物根际促生菌的处理都表现出N2O的减排趋势，在第二季试验中，接种YSQ030的处理减排效果显著，减少了36%的土壤N2O累积排放。4株植物根际促生菌对番茄植株的生长和产量都表现出了一定的促进作用。研究结果表明，植物根际促生菌在减少设施土壤N2O排放和作物促生方面具有重要意义。

关键词：设施蔬菜温室气体氧化亚氮(N O) 植物根际促生菌(PGPR) N O减排

复配钝化剂对镉污染稻田修复效果及其对土壤质量的提升

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农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1000-1009页

作者：王国兵易芬郭丽丽郭红岩河南省科学院地理研究所郑州450052 河南省化工研究所有限责任公司郑州450052 污染控制与资源化研究国家重点实验室南京大学环境学院南京210023

为评估复配钝化剂在真实环境下对Cd污染稻田的钝化修复效果及对土壤环境质量的影响,在安徽某地开展连续3 a的原位钝化修复实验,分析钝化剂对水稻Cd吸收、土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明:复配钝化... 详细信息

为评估复配钝化剂在真实环境下对Cd污染稻田的钝化修复效果及对土壤环境质量的影响,在安徽某地开展连续3 a的原位钝化修复实验,分析钝化剂对水稻Cd吸收、土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明:复配钝化剂[1%生物炭+0.2%硅肥(BS)和1%生物炭+0.2%石灰(BL)]显著降低土壤中DTPA提取态Cd含量(29.4%~40.1%);复配钝化剂可使水稻籽粒Cd含量降低60%以上,优于2%的单独生物炭处理,且对水稻产量无不利影响。复配钝化剂使土壤pH、有机质含量(OM)、阳离子交换量(CEC)分别增加了0.77~1.25个单位、13.5%~52.0%、8.4%~38.5%,有效改善了土壤环境质量。土壤脲酶、磷酸酶、FDA水解酶的活性随着BS的施加分别提升了31.3%、38.7%、33.1%。同时,钝化剂还通过改变土壤理化性质(pH、CEC、DTPA提取态Cd含量等)显著改变了土壤微生物群落结构,但对微生物多样性无显著性影响,表明修复后土壤微生物群落生态系统稳定。微生物功能预测表明与碳代谢、能量代谢等新陈代谢相关基因簇的丰度在BS处理下明显提高,证明复配钝化剂降低了重金属的毒性,增加了土壤微生物活性。综上,复配钝化剂BS不仅可以实现Cd污染稻田的原位钝化修复,而且可以有效改善土壤环境质量,提升土壤生态功能。

关键词：复配钝化剂 Cd污染稻田原位钝化修复长效性微生物群落土壤环境质量