典型农药废盐热处理特性及适用性

随着我国农药行业的迅速发展,农药废盐的管理和无害化处置已经成为亟待解决的环境问题.为了解决农药废盐热处理适用性的问题,推进废盐热处理工业化进程,选择盐城某企业典型农药废盐开展热重试验和动力学模型研究,分析废盐的热处理特性;基于热重试验和动力模型获取的优化参数,进一步利用管式炉模拟试验研究循环流化床焚烧炉处置废盐的可行性.结果表明:该农药废盐热解和燃烧的失重过程相似,在升温过程中一直处于缓慢失重状态,但均只有一个明显的失重阶段.其中,热解的失重阶段为170~298℃,700℃时减重率达到84.08%,燃烧的失重阶段为194~315℃,700℃时减重率达到81.45%,为了使废盐充分反应,根据热重结果确定热处理温度为350℃.热处理动力学分析表明,燃烧和热解在失重阶段反应机理相同,氧气的存在可以促进废盐的热处理过程,确定了热处理的组分为空气组分,该农药废盐属于低热值成分复杂的固体废物.在上述条件下,利用管式炉模拟试验进一步优化了废盐的热处理条件为温度350℃、停留时间45 min、空气组分、空气流量40 mL/min.对热处理后的残留物及烟气进行GC/MS分析发现,热处理法可有效降低废盐中有机污染物含量,烟气中有害物质以苯系物为主,含有少量氯苯及氯代烃类有机物.研究显示,经过管式炉热处理试验后,废盐中有机污染物的去除率达82.93%,可以有效降低有机污染物含量,从而验证了该类废盐热处理的适用性.      

热重法研究模化城市生活垃圾燃烧和热解特性

利用热重技术研究了模化城市生活垃圾(model municipal solid waste，MMSW)的热解和燃烧过程的特性。结果表明，在小于300℃的温度范围内，热解和燃烧的失重曲线基本一致，不同升温速率对失重特性有影响。利用分峰拟合处理技术对MMSW热处理过程的DSC曲线进行分析，发现MMSW燃烧和热解的失重特性基本上是所含物质失重特性的叠加。对MMSW热处理过程进行动力学分析，计算结果表明反应级数在1．2～1．8之间，化学反应的平均活化能在30～50kJ／mol之间。     

废电脑电线热处理特征

利用热重分析仪/傅立叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)联用,测定废电脑电线的热处理特征及其过程产物.结果表明:废电脑电线热处理过程存在2个剧烈失重阶段,第一失重阶段处于250～340 ℃,该温度段失重约45%;第二失重阶段处于420～520 ℃,该温度段失重约10%.加热至600 ℃后样品失重缓慢.废电脑电线热处理产物中既有大量的CO₂和CO,也有烷烃类、脂肪族、芳香族等有机化合物,并且还伴随大量HCl的产生.这些热处理产物主要来源于废电脑电线中有机聚合物以及阻燃剂等添加剂的分解.      

包装废弃物添加脱氯半焦制备SRF的热解及动力学特性

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对包装废弃物添加了4种不同比例脱氯半焦制备而成的固体衍生燃料(SRF)的热解特性及热反应动力学进行了研究分析.研究发现,4种燃料热解过程主要包括4个阶段,其中300~400℃和400~500℃为两个主要失重阶段.前一阶段,SRF-1失重显著高于SRF-2、SRF-3和SRF-4,而后一阶段失重分别呈2、3、4倍增加.4种燃料热解残余量的顺序为SRF-4SRF-3SRF-2SRF-1,即添加了脱氯半焦的燃料热解程度越高.FTIR分析表明,添加了脱氯半焦的SRF燃料第三失重峰处不产生氯代烃.随脱氯半焦添加量的增加,第二失重峰CO2产生的浓度减少;第三失重峰CH4析出浓度增加;第四失重峰CO2析出的浓度增加.采用DEAM分布活化能法得到,转化率α0.3时,SRF-2和SRF-3的活化能均高于SRF-1的活化能,0.3α0.9时(α为0.6时除外),SRF-2、SRF-3和SRF-4 3种燃料的活化能低于SRF-1,且SRF-1的活化能呈升高的趋势,而其他3种燃料呈相反趋势.脱氯半焦的添加有利于SRF燃料的热解.     

污泥的热解动力学实验研究

利用热重分析法对扬子污水处理厂的污泥进行了热解动力学实验研究。实验结果表明：在20℃／min的升温速率下,热解过程中有3个失重速率较高的阶段,这3个阶段以挥发分的析出为主。通过Coats--Redfern指数积分法,求解了这3个阶段的化学反应动力学参数——频率因子A和活化能E,最后得到污泥的热解动力学方程。     

稻壳与聚氯乙烯共热解的特性及动力学

在热重分析仪中进行了稻壳和聚氯乙烯（PVC）的共热解实验,结果显示:在共热解时稻壳开始剧烈热解的温度相比单独热解时大幅度降低,由350℃降至300℃,表明掺入PVC降低了稻壳的热解温度。在升温速率为20℃/min,稻壳和PVC比例为2∶1（质量比）时,混合热解协同效应最明显。3种动力学分析方法均证明共热解现象的存在。利用Coats-Redfern法进行动力学分析,发现共热解活化能普遍较单独热解时低,表明PVC与稻壳共热解有明显的相互作用。利用Ozawa法进行分析,发现转化率为20%~60%阶段下共热解平均活化能值为37.60 kJ/mol,低于稻壳单独热解的平均活化能41.45 kJ/mol。Friedman法分析结果显示对应转化率下共热解活化能均低于稻壳单独热解活化能。稻壳和PVC共热解倾向于反应动力学控制。     

造纸污泥与褐煤混合燃烧特性及动力学研究

该文通过造纸污泥和褐煤的混合燃烧的热重实验,得到TG和DTG曲线,分析不同混合比例以及不同升温速率(10、20及40 K/min)对燃烧过程的影响,并对燃烧动力学模型的相关参数进行求解,得到了不同燃烧条件下的活化能。研究发现褐煤的燃烧过程有一个明显的失重峰,对应的工况为10 K/min升温速率,其最大失重速率为-7.6%,对应燃烧温度为403.3℃。污泥的燃烧过程分为挥发分和固定碳2个燃烧过程,分别出现在270~575℃和575~727℃之间,采用Coats-Redfern方程计算得到的活化能分别为82.47 kJ/mol和199.26 kJ/mol。污泥与褐煤混合燃烧时,混合试样的最大失重速率随升温速率的提高而增加。通过KAS等转化率及Coats-Redfern方程2种方法分析得出,污泥与褐煤混合燃烧时,污泥的加入可降低混合物着火所需的活化能,降低着火温度,改善燃烧过程。     

城市污泥与煤或玉米秆混烧特性及动力学研究

利用热重分析法对城市污泥分别与煤或玉米秆混烧特性进行研究。结果表明:城市污泥燃烧过程存在挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段两个主要失重区间。城市污泥着火温度低,燃烧温度范围宽,失重速率低,燃尽性能特性指数Cb和综合燃烧特性指数SN性能均低于煤和玉米秆。掺混煤或玉米秆燃烧会改善城市污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。采用积分法(Coats-Redfern方程)计算各阶段燃烧反应的动力学参数。混合试样中污泥含量增加,挥发分燃烧阶段活化能减小,固定碳燃烧阶段活化能增加。     

城市生活垃圾热解和燃烧特性试验研究

用TG-DTG-DTA（热重-微分热重-差热）热分析联用技术研究了5种城市生活垃圾试样的热解和燃烧特性。考察水分和挥发分释放温度、着火温度、燃烧速率最大时温度、初始燃尽温度、最大燃烧速率和燃烧放热量等热解和燃烧特性参数;计算了热解过程和燃烧过程的动力学参数。结果表明,5种试样在热解和燃烧模式上存在差别,前段热解过程对后续燃烧过程影响明显,5种试样在热解和燃烧阶段都可用一级反应的动力学方程描述。     

厌氧消化污泥和未消化污泥在TG-MS上的热化学特性比较

利用热重-质谱联用仪对厌氧消化污泥和未消化污泥的燃烧和热解过程分别进行了研究.结果表明,2种污泥燃烧和热解过程中的热失重行为都可分为失水、有机物分解、无机物分解3个阶段.在300～350℃温度范围内,无论燃烧还是热解过程,未消化污泥有机物分解造成的热失重现象均比厌氧消化污泥明显.无机物分解阶段,厌氧消化污泥主要是碳酸盐的分解,未消化污泥主要是硫酸盐的分解.采用同步质谱仪对热解和燃烧的气态产物进行了分析,结果表明,污泥燃烧和热解过程除了产生大量的H2O和CO2外,热解过程还产生CH4、C2H6、C4H10、C7H8等有机气体以及H2.厌氧消化污泥热解时有机气体产生量小于未消化污泥.     

甘氨酸法生产草甘膦过程中母液产排节点与治理分析

甘氨酸法生产草甘膦过程中产生大量的母液,该母液属于《国家危险废物名录》中的危险废物,成分复杂,含有较高含量的难降解有机物、盐、草甘膦、COD和总磷等污染物,对生态环境和人体的潜在危害大. 膜处理/高温催化氧化、多效蒸发/定向转化两种组合工艺对母液都可以进行较好地处理,能够去除母液中的大部分污染物,然而处理过程中会向环境排放废气和废水,也会产生磷酸氢二钠、焦磷酸钠、氯化钠等废盐. 母液处理产生的废盐的危险废物属性不明,使得对其的管理混乱,且废盐综合利用和处置的环境风险都很大;由于缺乏甘氨酸法草甘膦废盐污染控制标准,阻碍了其综合利用;母液处理产生的废水的污染物排放标准缺失,致使废水的环境风险无法得到有效管控. 针对母液产生和处理现状以及处理过程中存在的问题,建议从优化生产工艺实现母液减量化、利用组合的母液处理工艺、《国家危险废物名录》中增加母液处理产生的废盐、制定甘氨酸法草甘膦废盐污染控制标准和农药工业水污染物排放标准5个方面全面提升母液的环境风险防治水平.      

陈腐垃圾的热解特性及动力学研究

采用热重法研究了陈腐垃圾中不同组分的热解特性。通过实验得到了陈腐垃圾及其主要组分（包括草木、腐殖质和塑料）的TG／DTG曲线。通过对TG／DTG曲线进行分析,得到了它们的热解温度、挥发分完全析出温度等重要参数。采用Doyle法研究了热解过程的动力学特性,计算出了反应的一级反应动力学参数。     

废弃塑料热降解及燃烧动力学试验研究

通过塑料的热降解现象试验，观察出塑料的热降解温度特性；通过废塑料燃烧过程的燃烧失重试验，计算出其燃烧动力学参数，分析塑料燃烧特性。结果表明：在高炉炉缸高温，富氧的环境中，废塑料能够得到迅速、充分的燃烧，可以部分代替焦碳和煤粉。     

改性生物质材料对地表水中残余草甘膦异丙胺盐的吸附

有效处理农药残留引起的水环境污染问题是提升河湖水质的关键.采用浸渍法将Fe和Al双金属复合至花生壳粉末,成功制备改性生物质材料（Fe-Al-PS）,用于吸附水环境中残留的草甘膦异丙胺盐除草剂.Fe-Al-PS对10 mg·L^-1的草甘膦异丙胺盐在吸附剂用量和吸附时间分别为0.14 g和10 min时达到吸附平衡,去除率分别稳定在99.9 %和99.6 %.吸附过程遵循伪二级动力学和Freundlich吸附等温模型,属于多分子层化学吸附.Fe-Al-PS在较宽的pH（2~11）范围内对草甘膦异丙胺盐的去除率均大于95 %.热力学结果表明吸附是自发的放热过程.Fe-Al-PS材料易得、合成简便且能耗低,具有较高的抗干扰能力和可重复利用性,不仅可用于实际水体中草甘膦异丙胺盐除草剂的有效去除,还可用于无机磷的去除.     

Fe-絮凝降阻法处理后的印染污泥燃烧特性

为明确印染污泥焚烧特性,提高其处理效率.以Fe-絮凝降阻法深度处理的印染污泥为研究对象,通过TG-DTG热重曲线法研究不同干燥时间（1.5、2.0、2.5、3.0、3.5和4.0 h）对深度处理的印染污泥燃烧特性的影响,并对深度处理的印染污泥燃烧过程的动力学和失重速率进行拟合.结果表明:不同干燥时间下,深度处理的印染污泥的焚烧过程均可分为4个阶段,阶段1为水蒸发阶段（15.9~106.9℃）,阶段2为低沸点有机物析出阶段（106.9~235.5℃）,阶段3为挥发分的析出和燃烧阶段（235.5~479.0℃）,阶段4为难挥发物质和碳酸盐分解阶段（479.0~852.2℃）,污泥最大失重率均在410.0℃左右,最大失重均出现在阶段3.最佳干燥时间为2.0 h（含水率为3.60%）,该条件下深度处理的印染污泥在阶段3失重峰值前、后分别为0.5级和2级反应,活化能分别为7.227和87.040 kJ/mol.失重峰值前、后的失重速率方程分别为y=9.003 18-0.099 68x（R2=0.998 1）和y=5.576+2.105/{1+exp[（x-18.076）/1.349]}（R2=0.997 8）.研究显示,深度处理的印染污泥主要在第3阶段燃烧,所得失重速率方程与其第3阶段燃烧的失重速率数据较好吻合.      

外卖塑料包装热解动力学研究——基于无模型和模型拟合法

在非等温条件下对外卖包装中的塑料组分进行热重实验,结果显示单组分聚丙烯（PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚苯乙烯（PS）及其混合物（PP/HDPE/PS）的热解过程一步完成.针对混合塑料的复杂热解反应过程,提出了一种无模型方法和模型拟合法结合逐步获得完整动力学参数的方法,使结果更具可信度.采用无模型方法（K-A-S、F-W-O和Starink）研究了单组分及其混合物热解过程的动力学参数,得到PP、HDPE、PS和PP/HDPE/PS热解过程的平均活化能（E）分别为224.7,238.5,194.1和179.3kJ/mol.在升温速率为20K/min条件下,以无模型方法得到的活化能和模型拟合法（Malek和C-R）结果作为逻辑判定依据,总结了单组分及其混合物的热解机理均属于随机成核随后生长.分析了动力学参数间存在的补偿效应,并构建了补偿效应方程.本论文的研究可为外卖塑料垃圾热解工艺参数的优化和热解反应器的设计提供有力的支撑.     

农药行业废盐产生和利用处置现状及对策建议

废盐是农药行业产生量最大的危险废物,是农药行业健康发展的主要瓶颈。废盐产生现状主要是种类多且产生量大、产生工艺多样且污染物种类繁杂、对生态环境和人体的潜在危害大。消除废盐中污染物的预处理技术为热解碳化、高温熔融和有机物氧化技术。基于产生和预处理现状,废盐利用的处置方式包括氯碱、纯碱、融雪剂和水泥助磨剂的生产,以及暂存于仓库和填埋。针对利用处置存在的问题,建议从4个方面提高废盐利用率和加强安全处置:1)分类收集废盐,避免产生混盐,降低预处理难度;2)制定污染控制标准或技术规范,防控废盐利用过程的环境风险;3)建立“点对点”定向利用模式和园区集中利用模式,提高废盐利用率;4)开展废盐排海的环境风险评估,促进盐回归自然。     

废轮胎热解富芳烃油燃烧温度与烟气污染物排放特性

清洁燃烧是各类有机固废热解油高效能源化利用的主要途径。全钢废轮胎热解油产物中芳香烃含量约占30%,其热值及黏度与柴油相似,但闪点偏低,仅为20℃。在自建燃烧炉膛中进行燃烧实验,研究了废轮胎热解油的燃烧温度及烟气排放特性。实验发现,当过量空气系数为1.3时,热解油燃烧温度最高;当过量空气系数为1.4时,烟气中CO浓度降至0;NO_x浓度随着过量空气系数增大而升高;过量空气系数超过1.3后,SO₂浓度大幅降低。喷射油压提升可提高燃烧温度,使热解油燃烧更加充分,同时可降低烟气中CO浓度,促进热力型NO_x生成。当压力由1.5 MPa升至1.75 MPa时,燃烧温度、CO浓度与NO_x浓度变化幅度最大。喷嘴喷孔直径增大会使雾化锥角增大,燃油雾束更易展开与空气接触反应,CO浓度随之降低;同时雾化锥角的增大可减小喷雾贯穿距,缩短火焰长度,减少烟气在高温区的停留时间,降低NO_x浓度。