铝型材制品需进行表面处理以获得氧化膜。目前国内外主要采用阳极氧化方法获得3～30 μm 的氧化膜〔1〕。铝型材进行脱脂、抛光、酸蚀、碱蚀、除灰、阳极氧化、着色、封孔及喷涂等前处理工序时，均会产生大量废水。该废水经中和调节、絮凝沉淀、压滤后产生铝型材加工污泥。我国是铝型材生产大国，仅2019 年全国铝型材产量高达2 000 余万t，综合废水污泥量约200 万t。随着我国经济的发展，此类污泥数量也将继续增加。
分析：这是个中国读者耳熟能详的故事，讲述的是曾子为了不失信于其子而把家里的猪杀了。如果直接翻译成Zengzi Killed the Pig,会有损原语所要传达的内容和思想---人一定要讲信用。译者加上了why这个原因副词，不单保留了原语内容和思想的完整性，符合寓言标题的要求和译语国家的语言表达习惯，还能让译语读者产生浓厚的阅读兴趣。
目前铝型材加工污泥已有综合利用，但关于铝型材污泥产业化利用的报道较少，大多数工艺局限于实验室阶段。其原因在于多数污泥含有较高的氯、硫等杂质，无法达到相关产品标准要求〔2-5〕。如将铝型材加工污泥用于生产腻子粉时要求S≤0.5%（质量分数），用作拜耳法生产氧化铝时则要求（Cl-+SO42-）≤25 mg/L，用于生产铝酸钙水泥时要求S≤0.2%且Cl-≤0.06%（质量分数），均对污泥的含硫量作出最高限定。因此，在污泥资源化利用前进行除杂预处理显得尤为重要。
某大型铝型材厂的铝加工污泥含硫2.53%（质量分数），来源于脱脂和抛光等工序所用硫酸。由XRD 分析可知该污泥中的硫以硫酸钙形式存在，而硫酸钙的热分解温度为1 250 ℃，直接加热分解成本较高。为降低铝型材污泥的资源化成本，笔者在污泥中加入碳粉，将硫酸钙还原成低价硫化物，降低热分解温度，研究碳粉对污泥脱硫效果的影响，以期为铝型材污泥的资源化处理提供基础数据，扩展铝型材污泥的应用领域。
初帅、孟凡强(2017)[13]的研究用个体小时工资对数作为收入因变量，但考虑到农村劳动时间的特殊性以及收入指标的准确性要求，本文选取个人全年总收入作为收入变量，并且为了实现不同年份数据的可比性，运用居民消费价格指数(CPI)对收入变量进行调整。
1 实验原料与方法
1.1 原料与仪器
实验所用污泥取自佛山市某大型铝型材加工厂污水处理车间的铝型材加工污泥，含水率86%，其组成主要 为Al（OH）3、AlO（OH）、CaSO4 等。用X 射线荧光光谱仪测定该污泥元素组成，结果见表1。
对数据标准化操作可加快网络训练收敛速度,提高模型训练的精度,消除范围较大的特征值给梯度更新所带来的影响。本文采用以下方法对数据进行标准化处理。数据标准化用公式表示为
表1 元素组成
Table 1 Composition of elements
活性碳粉（分析纯，科密欧化学试剂有限公司），0.074 mm（200 目）。900 ℃、灼烧60 min 条件下活性碳粉残渣占灼烧前活性碳粉的质量分数为69.32%。
Axios mAX 型X 射线荧光光谱仪，荷兰帕纳科公司；SmartLab Ⅲ型X 射线衍射仪，日本理学；CS600高频燃烧红外吸收碳硫测定仪，美国LECO 公司；SX2-4-10 型箱型电阻炉，长沙远东电炉有限公司。
1.2 实验方法
将铝型材加工污泥置于烘箱中，烘干后破碎并过200 目筛。取5 g 污泥粉末与一定质量的活性碳粉混合均匀后装入瓷舟，放入已升至设定温度的箱型电阻炉中，在空气氛围下进行脱硫反应，反应一定时间后停止加热，取出样品自然冷却到室温，得到焙烧物。用高频燃烧红外吸收碳硫仪测定污泥的含硫量并计算脱硫率。
2 热力学分析
为探讨脱硫过程中发生的反应，计算理论反应温度，用Gibbs-Helmholtz方程、Kirchhoff G R方程、ΔCp 公式〔6〕推导得到ΔrG=（Δra-I2）T-1/2ΔrbT2-1/6ΔrcT3-ΔraTlnT+I1。
铝型材加工污泥脱硫过程发生的主要反应〔7-11〕如表2 所示。
表2 脱硫过程发生的反应
Table 2 Reactions in desulfurization process
由表2 可见，R1、R2 中CaSO4 被还原成SO2 和CaO，R3、R4 中CaSO4 被还原成CaS，比较上述反应的ΔG-T 曲线（见图1）可知，在0～1 600 ℃范围内，R1、R2 的ΔG 与T 的关系线均在R3、R4 的上方，因此，CaSO4 与碳粉生成CaS 的反应存在热力学上的优势。R1～R4 均在R5 的下方，即从热力学角度考虑碳粉可以很大程度降低CaSO4 的分解温度，且CaSO4与碳粉反应优先生成CaS。在实验考察的温度范围内，R7、R8 的ΔG＜0，说明CaS 在常温下能被氧气氧化成SO2 或CaSO4，R6 的ΔG 在温度＞1 218 ℃后为负值，因此实验考察温度范围内R6 的热力学优势不及R7、R8。
图1 Gibbs 自由能变化与反应温度的关系
Fig.1 Relationship between the change of Gibbs free energy and reaction temperature
3 实验结果与讨论
3.1 温度对污泥脱硫率的影响
按照1.2 方法，在焙烧时间为60 min、碳泥质量比（碳粉与污泥质量比）为0.2 的条件下，考察焙烧温度对脱硫率的影响，结果如图2 所示。
在过去的一年里，《天天爱科学》杂志为小读者们介绍了很多富有特色的城市和自然保护区。如果你们喜欢这些地方，不妨在寒假中亲身前往，实际体验，带着《天天爱科学》杂志去旅行。
图2 温度对脱硫率的影响
Fig.2 Effect of temperature on desulfurization rate
由图2 可见，随着温度的升高，污泥的含硫率呈先增加后降低的趋势，脱硫率在900 ℃达到最大值93.79%。在500～600 ℃范围内，随着温度的升高，污泥的含硫率未降反升，是由于污泥受热后自由水脱附和污泥中氢氧化铝脱水〔12〕，共同造成污泥质量骤减，导致含硫率升高。综合能耗等因素考虑，将900 ℃作为优选焙烧温度。
3.2 碳泥质量比对污泥脱硫率的影响
按照1.2 方法，优选反应温度为900 ℃、焙烧时间为60 min，考察碳泥质量比对污泥脱硫率的影响，结果如图3 所示。
由图3 可见，随着碳泥质量比的逐渐增大，污泥脱硫率呈逐渐上升趋势；当碳泥质量比超过0.12，在0.12～0.2 区间污泥脱硫率提高相对缓慢，仅提高5.5%。盲目增加碳粉用量会耗费更多原材料，降低经济效益，综合考虑确定碳泥质量比为0.12。
图3 碳泥质量比对脱硫率的影响
Fig.3 Effect of carbon sludge mass ratio on desulfurization rate
3.3 焙烧时间对污泥脱硫率的影响
按照1.2 方法，在反应温度为900 ℃、碳泥质量比为0.12 条件下，考察焙烧时间对污泥脱硫率的影响，结果如图4 所示。
where d0 is the interplanar distance of the bulk material(TiO2 d0 = 3.520 Å), d is the experimentally predicted interplanar distance.
图4 焙烧时间对脱硫率的影响
Fig.4 Effect of roasting time on desulfurization rate
由图4 可知，焙烧20 min 时脱硫率达到85%，可见脱硫反应速度较快；脱硫率在60 min 时达到最大值。综合经济成本考虑，确定脱硫时间60 min 为宜。
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污泥焙烧优选工艺条件为焙烧温度900 ℃、碳泥质量比为0.12、焙烧时间60 min。在此条件下，铝型材加工污泥的脱硫率为88.30%，含硫率为0.30%。污泥脱硫后的元素组成如表3 所示。
由表3 可知，污泥经脱硫后，其硫含量符合铝型材加工污泥作为腻子粉生产原料的要求（S 质量分数≤0.5%）。
表3 最佳工艺条件下焙烧物的元素组成
Table 3 Element composition of roastings under optimum process conditions
3.4 XRD 分析
在相同的碳泥质量比与焙烧时间条件下，考察污泥与碳粉不同温度下所得焙烧物的XRD 谱图，见图5。
图5 原污泥（a）及不同温度下焙烧物（b）的XRD 谱图
Fig.5 XRD patterns of raw sludge（a）and roasted sludge（b）at different temperatures
由图5 可见，与原始污泥相比，500 ℃焙烧时出现CaS 和CaO 的物相，由热力学计算结果可知该温度尚未达到R1、R2 的理论反应温度，因此CaO 不是出自R1、R2。即污泥中的碳粉与硫酸钙发生R3、R4 反应生成CaS，CaS 在高温下不稳定，进一步分解生成CaO 和SO2。由衍射峰强度比较不同温度下焙烧物的相对强度：温度升至700 ℃后，CaS 的衍射峰强度开始逐渐减弱并在800 ℃时消失，这是由于温度升至800 ℃后，达到R1、R2 的反应温度，CaSO4 与碳粉直接反应生成SO2 和CaO；CaO 衍射峰强度在800 ℃后并未增加，反而逐渐降低，原因可能是该温度下脱硫反应生成的CaO 与污泥含有的铁、硅、氟等反应，CaO 物相向其他矿物相转换〔13-14〕。实验过程中还出现800 ℃后污泥焙烧物出现颗粒板结成块、黏结瓷舟等现象，有待进一步研究。
4 结论
（1）从热力学角度出发，碳粉可很大程度降低CaSO4 的分解温度，且CaSO4 与碳粉反应优先生成CaS，而CaS 在常温下能被氧气氧化成SO2 或CaSO4，为污泥脱硫提供了理论可行性依据。
（2）污泥脱硫过程主要受焙烧温度、碳粉与污泥质量比、焙烧时间的影响，优选工艺条件：焙烧温度900 ℃、碳泥质量比0.12、焙烧时间60 min，在此条件下铝型材加工污泥的脱硫率为88.30%，含硫率为0.30%。污泥脱硫后硫含量符合铝型材加工污泥作为腻子粉生产原料的要求。
（3）焙烧时间和碳泥质量比相同时，温度＜800 ℃污泥中的CaSO4 还原成CaS，CaS 在高温下不稳定，分解成SO2。当温度＞800 ℃，CaSO4 与碳粉反应生成SO2。
