燃烧过程中碱/碱土金属对重金属迁移转化影响的研究进展

碱/碱土金属广泛存在于各种固体燃料中，在燃烧过程中碱/碱土金属与燃料中重金属及其他矿物发生复杂的物理化学反应，从而影响重金属的迁移和转化。本研究主要介绍了碱/碱土金属对As、Se、Pb和Cr四种重金属迁移转化的影响规律，包括碱金属和碱土金属对重金属迁移转化的影响，颗粒物团聚与黏结对重金属排放的影响三个方面。碱/碱土金属能够抑制重金属的挥发：碱金属与Cl元素的结合，降低了PbCl₂的生成；碱金属的存在有利于提升高岭土对Pb的吸附效率；碱/碱土金属可以与As和Se形成稳定的化合物。但同时需要注意碱/碱土金属与Cr的部分结合产物中，Cr以六价态存在，具有较高的毒性。碱/碱土金属对于团聚现象发生，分别起到了促进和抑制作用，适当含量的碱金属有利于减少重金属的释放。通过总结碱/碱土金属对重金属迁移转化的影响规律，以期为降低重金属的危害提供思路。     

燃煤烟气中As、Se、Pb的形态分布及S、Cl元素对其形态分布的影响

基于化学热力学平衡分析方法，计算分析了燃煤烟气中重金属As、Se、Pb的形态分布规律，研究了S、Cl等元素对As、Se、Pb的形态分布规律的影响。结果表明，氧化性气氛下，As以As₂O₅、As₄O₆、AsO等氧化物的形式存在；Se主要以SeO₂形式存在；Pb在1000 K以下主要是固态PbSO₄，1200 K以上为气态PbO。还原性气氛下，As在较低温度时为固态As₂S₂，900-1400 K以As₂、AsS、AsN气体共存，2000 K以上全部转化为气态AsO。Se在1100 K以下主要以气态H₂Se存在，1100 K开始生成SeS和Se₂气体，1800 K时主要是气态Se和少量气态SeO；Pb在中低温时主要是PbS，1800 K以上气态Pb为主要存在形态。S在还原性气氛下增大了AsS（g）、PbS（g）、SeS（g）的比例，氧化性气氛下对As、Se、Pb形态分布基本无影响；Cl无论在氧化还是还原气氛下对As、Se影响均较小，但对Pb的形态分布影响较大。     

燃煤烟气中As、Se、Pb的形态分布及S、Cl元素对其形态分布的影响

基于化学热力学平衡分析方法,计算分析了燃煤烟气中重金属As、Se、Pb的形态分布规律,研究了S、Cl等元素对As、Se、Pb的形态分布规律的影响。结果表明,氧化性气氛下,As以As₂O₅、As₄O₆、AsO等氧化物的形式存在;Se主要以SeO₂形式存在;Pb在1000 K以下主要是固态PbSO₄,1200 K以上为气态PbO。还原性气氛下,As在较低温度时为固态As₂S₂,900-1400 K以As₂、AsS、AsN气体共存,2000 K以上全部转化为气态AsO。Se在1100 K以下主要以气态H₂Se存在,1100 K开始生成SeS和Se₂气体,1800 K时主要是气态Se和少量气态SeO;Pb在中低温时主要是PbS,1800 K以上气态Pb为主要存在形态。S在还原性气氛下增大了AsS(g)、PbS(g)、SeS(g)的比例,氧化性气氛下对As、...     

435 m2烧结机机头化学团聚强化细颗粒物及重金属脱除试验研究

针对某435 m²烧结机机头,在静电除尘器前安装化学团聚强化除尘系统,研究化学团聚强化细颗粒物及重金属（As、Cr、Cd、Ni、Cu、Pb、Zn七种）脱除特性。实验结果表明,化学团聚后,细颗粒团聚成较大颗粒,静电除尘器后烟气中PM₁₀、PM_2.5、PM₁颗粒质量浓度均降低49%以上,静电除尘器飞灰平均粒度增长46%以上,细颗粒物团聚效果显著,提升了静电除尘器脱除细颗粒物效率;静电除尘器飞灰及细颗粒物中重金属质量浓度上升,静电除尘器后烟气中重金属质量浓度均下降,表明化学团聚作用促使气态重金属向颗粒态重金属及飞灰中迁移,细颗粒重金属团聚长大。化学团聚不仅可以强化细颗粒物的脱除,同时有效提升了重金属的脱除效率。     

酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化的影响

在石英管流化床反应器中对胜利褐煤进行快速热解实验,考察了773~1 173 K下酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的影响。通过比较原煤和酸洗后煤中N的不同逸出规律可以得出,影响酸洗前后胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的主要是碱金属Na及碱土金属Ca;热解过程中,煤中的Na和Ca促使煤中的N向NH3转化并有效抑制了HCN的生成,金属离子的存在对催化焦油N转化为NH3的作用较为明显;原煤中的碱金属和碱土金属的赋存使半焦裂解反应加剧,降低了固体半焦的产率,半焦N的产率也随之减少;与原煤相比,酸洗煤热解半焦中的吡啶型N(N-6)含量较多,而吡咯型N(N-5)和季N(N-Q)相对较少。     

贵阳污灌区菜地土壤团聚体中有机碳和重金属的含量特征及相关性分析

以贵阳某污灌区菜地土壤为研究对象,分别采用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法和水合热重铬酸钾氧化分光光度法分析不同粒径土壤团聚体中重金属和有机碳的含量特征,并对有机碳和重金属的相关性进行分析。结果表明,以2mm粒径团聚体的含量为最高,约占75%。Cu、Zn、Cd和Pb在0.25～0.5mm粒径团聚体中含量最高,Cr在5～8mm粒径团聚体中含量最高,As在不同粒径团聚体中的含量变化不大,重金属含量随土层深度增大而减小。土壤重金属富集因子表现为CuPbCdZnCrAs,Cu、Zn、Cd和Pb在0.25～0.5mm粒径团聚体中分布因子最高,而在5～8mm粒径团聚体中重金属的质量负载因子最大。土壤有机碳含量随团聚体粒径的增大表现为先增大后减小,不同粒径团聚体中Cu、Cd、Pb和As含量与有机碳含量均呈显著正相关(p0.05)。污灌区菜地土壤Cr、As在5～8mm粒径团聚体中富集现象显著,Cu、Zn、Cd、Pb在0.25～0.5mm粒径团聚体中均表现出显著的富集特征。6种重金属在5～8mm粒径团聚体中的质量负载因子均为最高,表明6种重金属在5～8mm粒径团聚体中的贡献最大。     

酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布研究

采用高温管式炉系统进行酸洗污泥与煤共燃烧实验。对共燃烧后As、Cr、Ni、Cd、Cu、Mn、Pb、Zn、Sb、Se重金属元素在烟气、飞灰及炉渣中的分配率进行分析。结果表明,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,主要分布在烟气和飞灰中。Cd在烟气中的最大分配率为61%;Se在烟气中的分配率为38.58%~94.612%;Zn在低、高温段分别主要分布在烟气和飞灰中。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属,Pb在炉渣中的分配率较稳定,分配率为42.67%~64.76%,在烟气和飞灰中的分配率波动较大,其分配率分别是14.176%~45.79%和9.78%~32.55%;Sb在烟气中的最大分配率为37.64%;温度升高反而会抑制As、Cu挥发,这与高温下As、Cu易与矿物质反应生成络合物有关。Ni、Cr、Mn属于难挥发重金属,绝大部分残留在炉渣中,且分配率对温度变化不敏感。赋存于炉渣中的Cr、Ni分别超过95%和97%;随着温度升高,Mn在炉渣中的分配率由71.46%增加到96.89%。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定人面果树中的重金属元素

建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定人面果树中As,Cr,Cd,Pb,Ni,Se,Hg 7种重金属元素含量的方法。样品采用HNO3-H2O2消解体系,避免了赶酸的操作,经微波消解后,用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定样品中As,Cr,Cd,Pb,Ni,Se,Hg 7种重金属元素的含量。方法对7种元素的校准曲线的相关系数r>0.9997,检出限在0.0098～0.0874μg/L之间,回收率在93%～115%之间,RSD在0.41%～4.9%。     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

耐高盐碱蓬对湿地土壤中金属元素的富集特征研究

基于秦皇岛滨海湿地人工种植耐高盐碱蓬修复工程试验,通过分析湿地土壤沉积物及耐高盐碱蓬中不同金属元素的含量与变化,研究了耐高盐碱蓬对金属元素的富集特征。结果显示:湿地沉积物中Fe、Mn、Cr、Pb和Zn的浓度较高,分别为8 210. 94、110. 04、8. 78、8. 25、10. 95 mg/kg,Cd的浓度最低,平均值为0. 022 mg/kg,湿地试验区土壤中同一金属元素变异程度较小,分布较均匀。碱蓬体内重金属含量根据采集地点的不同有差异,但与各站位中土壤的重金属分布特征存在正相关性;其中碱蓬内Fe、Mn、Zn、Cu的平均含量相对较高,且Fe、Mn、Ni、Cu、As、Cd、Pb元素在碱蓬根中的平均含量高于茎叶,而Cr在茎中的平均含量最高,Zn和Mo在叶中的含量最高。碱蓬的根、茎、叶对Cd的富集效果最好,其次为Mo、Cu,对Fe、Mn、Zn、As和Pb的富集效果相对较差,说明碱蓬对沉积物中不同金属元素的富集移出率存在差异。金属元素在碱蓬中的转移系数研究表明,Mo、Zn、Cd和Mn等元素可由根部转移到叶中,而Fe、Ni、Pb、As和Cu等金属元素固定在根部,该研究可为利用碱蓬修复湿地重金属污染提供理论基础。     

青海湖区沙柳河谷典型植物重金属含量特征

对青海湖地区沙柳河下游地区14种典型植物，采用AAS进行了As、Sb、Pb、Cd、Ni、Co、Cr、Se等8种重金属元素含量的分析。结果表明，元素Cr的平均含量最高，但含量范围变化不大，而Co和As的含量在不同植物中含量相差很大。     

成都市农业土壤重金属污染特征初步研究

对成都市农业土壤中七种重金属元素Pb、Hg、Cr、As、Cu、Zn和Cd进行了测定和研究,并进行了潜在生态风险评价。结果表明,成都市农业土壤重金属元素含量分别为:Pb 77.27mg/kg,Hg 0.31 mg/kg,Cr 59.50 mg/kg,As 11.27 mg/kg,Cu 42.52 mg/kg,Zn 227.00 mg/kg,Cd0.36 mg/kg;重金属潜在的生态危害因子表明,Hg和Cd达到中等生态危害程度,Pb、As、Cu、Zn、Cr达到轻微生态危害;多种重金属的生态系统的潜在生态风险指数(RI)表明,成都市农业土壤生态危害级别为中等生态危害。     

微波消解-ICP-OES法测定汽车涂料中8种重金属

建立微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定汽车涂料中Pb,Cr,Se,Ba,Sb,As,Cd,Hg含量的方法。以HNO_3-H_2O_2(体积比为4∶1)混合酸消解样品,各元素分析谱线:Pb 220.353 nm,Cr 267.716 nm,Se196.090 nm,Ba 233.527 nm,Sb 217.581 nm,As 189.042 nm,Cd 228.802 nm,Hg 184.950 nm。8种元素测定结果的相对标准偏差为2.02%~12.94%(n=6);对白色、蓝色、红色汽车漆样品进行加标回收试验,Pb,Cr,Se,Ba,As,Cd,Hg,的加标回收率为81.26%~99.79%,Sb的回收率为62.43%~87.61%。该方法快速、简便,精密度、准确度较高,可用于汽车涂料中重金属含量的监控。     

复合聚并协同脱除燃煤颗粒物及颗粒态重金属的中试研究

燃煤颗粒物和其上富集的As、Se、Pb等重金属排入大气后危害环境和人体健康。本研究开发以湍流聚并、壁面回流吸附为原理的复合聚并器,研究了聚并前后对颗粒物和颗粒态重金属的聚并效果。首先采用数值模拟方法综合考虑压力损失、速度均匀性和颗粒物聚并效果,优选了折叶片作为复合聚并器的叶片类型。随后进行了不同流量的颗粒物聚并中试研究,发现复合聚并器对PM₁的聚并率可达32.84%,随着流量从11.1 m/s增加到17.6 m/s,PM_2.5聚并率呈现一定下降趋势,说明了流量增加导致颗粒停留时间缩短和颗粒物聚并率的下降。通过对比聚并前后颗粒物中As、Se、Pb的浓度变化,发现聚并过程增强了对气态重金属的吸附,也会聚集富含重金属的纳米级颗粒物,从而造成PM₁中重金属浓度的增加。聚并后PM₁内的As、Se、Pb绝对浓度的降低,显示了复合聚并器对颗粒物和颗粒态重金属的协同脱除效果。     

生活垃圾流化床热处置中重金属迁移分布研究

在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化,分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明,高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发;而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明,金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下,金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在,其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之,CuCl_3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强,提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律,大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因,流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。     

青海达坂山地区高山植物中重金属元素分布特征

分析了青海达坂山地区16种高山植物重金属元素含量。结果表明，9种重金属元素中Cr、Ni、CO3种含量高于陆生植物的正常含量值；Hg含量极少，在检测限以下；其余5种含量正常；同种元素含量种间差异不大，不同植物对于同种元素的累积比较均一，各种植物对As、Se、Sb3种元素的富集能力高于其它元素；植物中CO与Cr、Sb；Pb与Cd之间有很好的协同作用，而Se与Co、Cd、Sb有明显的拈抗作用。相关分析的结果表明，植物对重金属元素的吸收受土壤元素含量的影响。     

复合聚并协同脱除燃煤颗粒物及颗粒态重金属的中试研究

燃煤颗粒物和其上富集的As、Se、Pb等重金属排入大气后危害环境和人体健康。本研究开发以湍流聚并、壁面回流吸附为原理的复合聚并器，研究了聚并前后对颗粒物和颗粒态重金属的聚并效果。首先采用数值模拟方法综合考虑压力损失、速度均匀性和颗粒物聚并效果，优选了折叶片作为复合聚并器的叶片类型。随后进行了不同流量的颗粒物聚并中试研究，发现复合聚并器对PM₁的聚并率可达32.84%，随着流量从11.1 m/s增加到17.6 m/s，PM_2.5聚并率呈现一定下降趋势，说明了流量增加导致颗粒停留时间缩短和颗粒物聚并率的下降。通过对比聚并前后颗粒物中As、Se、Pb的浓度变化，发现聚并过程增强了对气态重金属的吸附，也会聚集富含重金属的纳米级颗粒物，从而造成PM₁中重金属浓度的增加。聚并后PM₁内的As、Se、Pb绝对浓度的降低，显示了复合聚并器对颗粒物和颗粒态重金属的协同脱除效果。     

湘潭市土壤重金属地球化学特征的统计分析

运用相关性分析、聚类分析、因子分析及直方图分析对湘潭市土壤重金属地球化学特征进行了研究。结果表明：（1）As、Cd、Cu、zn与pH值呈显著正相关;As与Cd、Cu、Ph、zn呈显著正相关;Cd与As、Cu、Pb呈显著正相关;Cu与As、Cd、Pb、Zn呈显著正相关;Pb与As、Cu、zn呈显著正相关;Zn与As、Cd、Cu、Pb呈显著正相关;Hg与其他重金属及pH值不具有显著相关关系。（2）本区重金属分为两类,即Cr、pH、As、Zn、Cu、Cd;Hg、Pb。（3）区内重金属存在3种主要元素组合即As—Cd—Cu—Pb—Zn—pH;Cr—Hg;Cd—pH;（4）区内重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Zn服从正态分布。（5）通过前人对湘潭市土壤重金属进行生态地球化学评价可知,区内Cd、Hg属重污染,从统计分析结果来看,Cd随着本区pH值变化而变化,并与As、Cu、Pb相关性显著;而Hg与pH值及其它重金属之间没有必然联系。     

有机固废燃烧/气化过程As、Pb释放特性及热力学研究

在固定床反应器上,研究了不同种类有机固废在800-1100℃不同温度下燃烧/气化过程As、Pb的释放特性以及灰的组成成分,探究了CaO、SiO₂、Al₂O₃对气化过程中重金属As、Pb迁移转化的影响。结果表明,有机固废气化过程As、Pb的释放率整体上随温度升高而升高,且气化过程As、Pb的释放率明显低于燃烧;灰产率随温度升高而降低,灰中主要含有CaO、Al₂O₃和SiO₂;热力学研究表明,在高温下气化过程主要生成气态As和Pb,而燃烧过程则会生成大量的As₂O₃和PbO,As和Pb的单质沸点相比氧化物更高,因此,气化过程As、Pb的释放率比燃烧过程要低;在900℃以下CaO、SiO₂、Al₂O₃会与As、Pb反应生成Ca₃(AsO₄)₂、Ca₂PbO_4...     

羊红膻中微量元素含量的测定

采用高分辨全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪测定了羊红膻(Pimpinella thellungianaWolff)药材地上与地下不同部位中含Cu、K、Na、Fe、Se、Mg、As、Ca、Cd、Cr、Mn、Ni、P、Pb和Zn等15种微量元素含量,并进行了比较。结果表明,重金属As和Pb几乎检测不到,K含量均高;同时也为羊红膻药理作用及临床用药提供科学依据。