选用柠檬酸为淋洗剂,分别在超声和微波辅助下对某铀尾矿附近的污染土壤进行淋洗修复.通过改变柠檬酸浓度、液固比、超声功率和温度、微波功率等参数分析其对土壤中铀去除的影响,得到超声、微波强化淋洗最佳参数.通过构建淋洗动力学模型、金属化学形态分析和 XRD分析等手段分析土壤中铀的淋出特性、淋洗前后金属的流动性和稳定性,揭示超声和微波辅助柠檬酸对土壤中铀去除的机理.结果表明,超声、微波强化柠檬酸淋洗铀污染土壤最佳参数为:柠檬酸浓度 0.05 mol∕L、液固比 15 mL∕g、超声功率 675 W、超声温度 40℃、超声时间 90 min、微波功率 300 W、微波时间 15 min.两种强化化学淋洗动力学模型基本符合颗粒内扩散模型,与复非均相扩散模型拟合度最高,土壤中铀的扩散类型为复非均相扩散.淋洗过程不仅仅为简单的扩散控制,有可能伴随离子交换作用、络合反应等一系列反应.
构建了两级部分亚硝化(PN)∕厌氧氨氧化(ANAMMOX)耦合脱氮系统,研究了耦合系统处理稀土氨氮废水脱氮性能和微生物群落结构的变化,探讨了稀土元素对系统脱氮功能微生物活性的影响.结果表明,通过控制溶解氧能成功启动两级PN∕ANAMMOX反应器,当进水中稀土元素 Y(Ⅲ)浓度大于10 mg∕L时,两级PN∕ANAMMOX耦合系统脱氮性能将逐步降低,停止添加 Y(Ⅲ)后,其性能也不能恢复.同时短期试验表明,当 Y(Ⅲ)浓度大于 40 mg∕L时对 AOB菌活性有抑制作用,当 Y(Ⅲ)浓度大于20 mg∕L时对 ANAMMOX菌活性有抑制作用,且抑制效果随着浓度的升高而增强.高通量测序技术表明,稀土元素 Y(Ⅲ)冲击会降低系统中 AOB 菌(Nitrosomonas)及 ANAMMOX 菌(Candidatus_Kuenenia)丰度,且对Candidatus_Kuenenia的影响强于Nitrosomonas.
目前退役磷酸铁锂正极材料的回收主要是通过选择性浸出回收锂,已实现工业化运行.然而,退役磷酸铁锂正极材料中锂回收后残留的磷铁渣尚未出现有效的处理方法,亟待解决.提出一种盐协助碳热还原—水浸分离法,先通过K2CO3和碳热还原共同作用将FePO4转化为Fe和磷钾化合物,再通过水浸方式将铁和磷分离.系统研究了碳热还原条件对铁磷分离效果的影响.结果表明,在焙烧温度900 ℃、焙烧保温时间4.0 h、K2CO3与磷铁渣质量比0.7、碳粉与磷铁渣质量比0.3的条件下,焙烧产物经常温水浸分离,Fe的回收率为99.3％,水浸固体产物经磁选分离可得到Fe含量为95.2％的产物,实现了磷铁渣中铁与磷的高效分离.本工艺具有不使用强酸、回收过程简单、磷铁渣利用率高等优点,具有工业应用潜力.
以滇东北某冶炼企业地块作为研究区,根据污染源分布情况共布设37个采样点钻孔,在不同地层及深度采集了 115件土壤样品,根据钻孔信息利用地层建模-钻孔模型方法建立了研究区三维地层模型,并根据土壤样品重金属浓度分析测试结果,对土壤中重金属的空间分布特征进行了分析,同时获取了不同重金属指标之间的浓度相关性,采用克里格插值数值模拟方法,建立了研究区土壤不同深度的重金属浓度分布模型,并对重金属的迁移特征及影响因素进行了分析.结果表明:1)受人类生产活动影响,表层土壤中重金属出现明显的累积效应,5种重金属的平均浓度远超背景值;水渣池区域As、Co超过了建设用地土壤污染风险第二类用地管控值,Cd、Ni、Pb超过了建设用地土壤污染风险第二类用地筛选值,出现了明显的污染现象.2)表层土壤中Co、Ni、Cd、As、Pb变异系数逐渐减小,表明浓度分布不均匀性受外源影响程度依次降低;变异系数随深度增加逐渐减小,表明人为生产活动等外源因素导致了浓度垂向分布不均匀,且随着深度的增加受外源影响程度逐渐减弱.3)As、Co、Ni显示出极显著相关,呈现出明显的相互伴生聚集现象,物质来源及受外源影响的作用极度相似;As-Cd、As-Pb、Co-Pb、Pb-Ni显示出较高相关性,相互聚集现象不明显;其他污染物之间的相关性较差,基本没有出现聚集现象.4)重金属在人工填土层范围内的垂向迁移特征明显,受下伏分布连续的第四系黏土层阻隔影响,随着深度的增加污染羽的弥散范围逐渐扩大;非饱和带中由于缺乏水动力作用,污染羽水平迁移迁移扩散作用不明显.
为解决土壤重金属镉污染问题,在实验室条件下研究了 EDTA、柠檬酸、乙醇酸、氯化镁、十二烷基硫酸钠(SDS)对某地镉超标土壤的解吸作用,探究以上几种淋洗剂最佳去除浓度及液固比,并探究几种淋洗剂复配对土壤淋洗效果的影响.结果表明,有效镉的去除效果为EDTA(84％)＞乙醇酸(71.02％)＞氯化镁(59.45％)＞柠檬酸(56.69％)＞SDS(11.02％).在液固比3时淋洗剂达到最佳淋洗效果.复配方案中EDTA与乙醇酸混合体积比为1∶2时达到最大值87.48％,与柠檬酸混合体积比为1∶1时达到85.91％,增强了 EDTA的效果,与SDS混合则无明显影响.氯化镁与柠檬酸、乙醇酸复配效率分别可以达到81.5％、82.6％,与SDS混合则呈现轻微拮抗的效果.两种酸与SDS的混合淋洗剂虽未提高重金属去除率,但在调节土壤pH、节省酸用量上起到一定作用.综合淋洗效率及对土壤pH、有机质、阳离子交换量的影响,0.13 mol/L EDTA与1 mol/L柠檬酸在液固比3、混合体积比1∶1时达到最佳淋洗效率85.91％.试验结果可为利用柠檬酸与EDTA复配和氯化镁与两种小分子酸复配提高重金属在土壤介质中的解吸率提供参考,为污染土壤的治理提供思路.
以溶质元素分配系数小于1的元素Fe、Si、Ga、Zn为研究对象,通过分析工业试验条件下铝液凝固过程中杂质元素含量变化,以及对应的显微组织(包括晶粒形貌、尺寸和金属间化合物),并与热力学计算软件Factsage计算的Scheil-Gulliver冷却条件下杂质元素含量和析出相进行了比较.研究发现,铝液凝固初期固相中杂质元素含量最低,且均大于理论计算值,随着凝固的进行,杂质元素含量逐渐增高且与理论值偏差越来越大,出现以上现象的原因包括:1)铝液实际凝固过程中存在边界层效应,即从固相中排出的杂质元素没有完全扩散到液相中;2)铝液实际凝固过程中存在微观偏析现象,即沿着晶界处有Al-Fe-Si中间相析出.另外,发现本研究试验条件下铝液凝固组织有粗大柱状晶、细小柱状晶、等轴晶,粗大的柱状晶更有利于提高部分杂质元素的偏析提纯效率,通过控制提高强制冷却可以促进粗大柱状晶的形成.
为提升钒电池负极侧电极的电化学活性,采用液相氧化法对碳纳米管进行改性,并将其引入石墨毡表面制备复合电极.首先对碳纳米管与石墨毡的电化学性能进行对比,再通过液相氧化改性对碳纳米管的电化学活性进一步优化,最后制备了碳纳米管石墨毡复合电极,并采用充放电测试考察其性能表现.结果表明:在浓H2SO4与浓HNO3体积比为1∶3,温度80 ℃,改性时间2 h条件下得到的碳纳米管电化学活性最佳.在120 mA/cm2的电流密度下,以复合电极为负极的电池电压效率和能量效率分别为87.96％、83.47％,分别比石墨毡(82.08％、77.31％)提高了 5.88和6.16个百分点,具有良好的倍率性能.
广西某有色金属冶炼企业产铜阳极泥,在回收贵金属时产生的碲碱渣含碲量高达32％,现有工艺碲回收率低.针对在阳极泥熔炼生产过程中产出的碲碱渣开展湿法浸出试验,采用水浸—H2SO4中和—HONH3Cl沉硒—Na2SO3还原工艺处理碲碱渣,考察了水浸时间、液固比、温度对碲浸出效率的影响,同时探究盐酸羟胺沉硒温度、时间、盐酸羟胺用量对硒分离效果的影响.结果表明:水浸时间1 h、液固比4、温度55 ℃时,碲浸出效率达到最佳;盐酸羟胺沉硒温度80℃、沉硒时间2 h、盐酸羟胺为理论用量的3倍时,沉硒效果达到最佳,其分离率＞99.99％,回收碲粉纯度高达99％以上.该工艺可以有效地分离硒回收碲,具有过程简单、生产环境安全、成本低,高效率的特点,具有产业化前景.
采用焙烧、酸洗等工艺预处理硅藻土,以改性硅藻土和钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/硅藻土复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR、TG等手段对其进行分析表征,以甲基橙为降解对象考察其光催化性能.结果表明:硅藻土表面均匀负载着锐钛矿型的二氧化钛,晶粒尺寸为35.76 nm.负载比2∶1、pH为＞2～3、焙烧温度500 ℃制备的TiO2/硅藻土复合材料的光催化性能最好,热稳定性良好.当TiO2/硅藻土复合材料投入量为1 g/L,对60 mL(10 mg/L)的甲基橙溶液60 min内的降解率达到92％.
氯化物熔盐电解槽内部磁场的稳定对电流效率的提升非常重要.以50 kA氯化物熔盐电解槽为研究对象,运用有限元软件COMSOL建立电解槽三维电磁场模型,模拟了 50 kA电解槽不同平面x、y、z三个方向的磁场强度和电磁力分布特点,重点研究工艺参数对磁场强度和电磁力分布的影响.结果表明,电流增加,每个平面的磁场强度和电磁力均增加,且增幅相同;降低极距、增加电解质液面高度、增加阳极半径均会使磁场强度最大值和电磁力最大值增加.
对复杂高锗原料3.2 m2大极板高电流密度锌电积的实际生产现象进行分析,系统研究电解过程中除锌片外观因素外电解液澄清度、电解液杂质元素含量、电解液流转过程Pb的分布及电流密度对锌片含Pb的影响.根据研究分析结果,主要从抑制阳极板中铅的溶解速度和改善电解液中铅的沉降效果等方面采取一系列措施,达到降低锌片含Pb的目的,锌片Pb控制技术的研究与实践可以为行业提供借鉴.
通过对比便携式荧光分析仪(pXRF)、扫描电子显微镜能谱仪(SEM-EDS)与能量色散型X射线荧光光谱仪(ED-XRF)测定铜鼓基体的成分数据,差异较小,显示pXRF在检测锈蚀程度较低的麻江型铜鼓可靠性较高.使用pXRF对广西民族博物馆馆藏221面麻江型铜鼓进行系统地检测,砷含量≥2％麻江型铜鼓共53面,占比高达24％,可确认铜锡砷铅四元合金是麻江型铜鼓(含砷麻江型)重要的合金类型.研究表明,含砷麻江型铜鼓是中国南方重要的青铜器之一,其生产专业且复杂,是研究广西乃至南方砷铜矿开发与利用的重要材料.
含铀石煤广泛分布于中国南方地区,富含有机质和金属硫化物.石煤被人为开采暴露于地表后很容易在水-岩作用下发生氧化,产生矿山酸性排水并释放出放射性和有毒金属元素铀,因此废弃裸露的石煤矿山成为重要的潜在铀污染源.综述了水-岩作用下石煤矿山铀浸出释放的环境效应,铀的浸出释放过程受到多种因素的影响,包括石煤中铀的丰度、铀赋存状态、石煤风化程度、微生物作用,以及浸出液pH、Eh和气象水文等.尽管石煤中铀在水-岩作用下浸出释放研究取得了长足的进展,但控制铀浸出释放的主要因素及相关机制还不清楚,尤其是微生物在铀浸出释放过程中的作用机制还有待深入研究.
稀土常规提取过程会产生大量稀土废液,对环境造成污染,并导致稀土资源流失.针对此问题,采用溶胶-凝胶法制备了 Fe3O4@SiO2-HEHEHP磁性杂化材料,将其作为吸附剂,对水相低浓度稀土离子进行富集回收,通过XRD、SEM、EDS、FT-IR、BET、磁性能分析等测试方法探究了 FSP的结构形貌等物相特征,研究了 FSP对于Y(Ⅲ)的吸附行为.结果表明,FSP具有核壳结构,外层的SiO2能够在酸性环境下保护内部的Fe3O4纳米颗粒,HEHEHP萃取剂成功负载在磁性吸附材料表面;FSP表面含有较多的孔隙结构,对吸附具有一定的促进效果.磁性FSP可再生使用,三次循环使用后的吸附率仍达86.29％.
氧化铝浓度的分布与电解过程的电流效率、温室气体排放及运行稳定性等参数都息息相关.针对传统铝电解多相多场的离线仿真速度响应不及时、对硬件要求高、仿真结果无法在线或直接用于指导生产实践等问题,将离线仿真数据与检测数据有效融合,开展铝电解动态仿真的研究,即基于实时阳极电流信号及未来预测值,结合动态U型曲线关系,在CFD氧化铝浓度的离线仿真结果库的基础上,对氧化铝浓度进行了动态仿真.为最终实现铝电解数字孪生体分布式信号采集-电流预测-氧化铝浓度动态仿真的一体化提供先进思路与技术方法.
分析了掺杂剂对电容器级钽粉性能的影响,重点分析了不同掺杂剂含量下钽粉的物理性能、化学成分及电性能的变化.研究表明,在相同的工艺条件下,随着掺杂剂含量的增加,钽粉的氧含量有增加趋势,钽粉的松装密度、费氏粒径呈降低趋势,-0.043 mm细粉含量有所增加,漏电流、容量呈上升趋势,收缩率、击穿电压呈下降趋势.
铜闪速炉余热锅炉内的盐化反应对烟尘黏结问题有重要影响.为了解和改善余热锅炉内部烟尘颗粒的盐化反应状况,对其在多种送风模式下内部的流动与传热过程进行了数值仿真,构建了一个能够间接反映盐化反应状态的指标——混合均匀度,并根据此指标对送风模式进行了评估与优化.本研究提出的优化送风模式已在现场应用,并取得了良好的优化效果.
NH3-SCR脱硝技术由于其良好的脱硝效率及稳定性受到广泛应用,其核心是催化剂.γ-Fe2O3是一种具有良好低温脱硝活性的催化剂,采用Cu对其掺杂改性可有效提高其性能.为探究其反应机理,采用密度泛函理论(Density Function Theory,DFT)方法对SCR反应过程中NH3、NO、O2等反应物分子在Cu掺杂γ-Fe2O3催化剂表面的吸附行为进行研究.结果表明,NH3、NO、O2均会吸附在Cu、Fe两个活性位点上,并形成稳定的吸附构型.在NH3吸附过程中,NH3会失去电子,N原子与Fe、Cu形成稳定的化学键.NO以N原子端靠近催化剂表面时,主要发生化学吸附,而以O原子靠近时发生物理吸附.NO主要表现为失去电子,当以N原子吸附时形成了稳定的化学键.O2吸附时会得到电子并与金属离子之间形成稳定的化学吸附构型.在吸附过程中,小分子吸附于Fe活性位上时较为稳定.
以铜镉渣浸出液为原料,首先考察均匀电场和非均匀电场对提取金属镉的影响,再对非均匀电场的提镉工艺进行研究.单因素法获得非均匀电场提镉最佳工艺条件是:电流密度200 A/m2、温度40 ℃、脉冲占空比30％、溶液pH=3.0、电源频率200 Hz、反应时间2.5h.最后,在不同温度和不同溶液pH下,对镉锌硫酸盐溶液进行循环伏安扫描,探究锌置换提取镉的阳极反应机理.结果表明,升高温度能促进镉的还原析出,减小pH不利于锌对镉的置换反应.铜镉渣浸出液中镉的提取回收对实现镉的源头减排与污染控制有重大意义.
提出通过酸洗氯铂酸铵除杂精炼铂的方法.研究了酸种类、酸浓度、固液比、温度对酸洗除杂效率的影响,优选条件下90％以上的Na、Al、Fe、Si被去除,铂溶解率低于0.3％,酸洗氯铂酸铵制备的海绵铂除Sn外其余杂质含量达到SM-Pt 99.95标准.对酸洗过程Sn的行为研究结果表明,酸洗或煅烧氯铂酸铵都可以去除以(NH4)2SnCl6形式存在的Sn,实现相同的除Sn效果,但不能去除以SnO2形式存在的Sn.
