聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究

制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行,不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析,探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现:聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度,纤维素可有效改善材料的孔隙结构;材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合,在外部不加压的条件下制备样品,需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%,聚乙烯醇含量为10%,纤维素含量为10%时,复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料,未来可以进一步通过改善材料内部结构,以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能,为粉煤灰的综合利用拓展途径。     

太湖淤泥烧结砖的制备及其性能

以太湖淤泥和粉煤灰为原料,干燥后混合加湿搅拌,压制成40 mm×40 mm×40 mm的试样,经干燥后放入电阻炉中焙烧,测试分析了不同粉煤灰掺量和焙烧温度下淤泥烧结砖的吸水率、抗压强度、腐蚀性及重金属浸出等性能。结果表明:增加粉煤灰掺量,砖体吸水率增大,抗压强度降低;当粉煤灰掺量30%、烧结温度950℃时,淤泥烧结砖强度可达到13.6 MPa,满足国家承重墙(MU10)使用标准。砖体浸出液微偏碱性,但不具有腐蚀性,高温焙烧可使淤泥中重金属得到有效固化。     

内配燃料垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理实验研究

研究了一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理的工艺,该工艺是将飞灰与不同比例煤粉混合并添加助熔剂进行造粒烧结。通过对试样进行热流和热重测量,分析了飞灰试样在加热过程中热重变化的规律,并利用XRD、扫描电镜、氮吸附分析仪等仪器分析手段对烧结试样的物相、微观形态和孔隙特性等物理化学性质进行了研究。最后采用电感耦合等离子体发射光谱仪对烧结试样重金属浸出性进行了分析。实验结果为飞灰烧结炉的设计和内配燃料烧结工艺运行参数的制定提供了依据。     

粉煤灰改性及其在废水处理中的应用现状研究

粉煤灰是煤高温燃烧后的产物,在形成过程中形成了一定的多孔结构和较大的比表面积,具有一定的吸附能力,可以作为水处理材料。但由于原性粉煤灰吸附性能有限,对水中污染物的去除率较低,不能满足水处理的实际要求。因此,研究热点集中在对粉煤灰进行改性处理,增加粉煤灰中的活性组分,增大粉煤灰的比表面积,提高其性能,从而增强其对废水处理的效果。粉煤灰在废水处理领域的应用,增加了粉煤灰的综合利用途径,同时以废治废,符合节能环保政策。笔者对粉煤灰的改性方法及其在废水处理中的应用现状进行了总结,以期对粉煤灰的在废水处理中的综合利用提供参考。     

烧结条件对垃圾焚烧飞灰中重金属固定率的影响

研究了烧结试验条件的变化对焚烧飞灰中重金属分布的影响规律,并进一步探讨了焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定途径和固定效应。结果表明:烧结温度的升高会导致重金属挥发率的升高,Pb的挥发率从1 050℃的97.1%升高到1 180℃的99.7%;而Zn的挥发率从1 050℃的35.5%升高至55.2%。通过降低焚烧飞灰中氯盐含量,能够降低Zn与Pb的挥发速率。对原飞灰和水洗灰,延长烧结时间会造成Zn与Pb的挥发率升高而固定率下降。磷酸灰的变化情况与原飞灰及水洗灰不同,Zn与Pb的固定率随烧结时间的延长出现了小幅度的增加。     

Bench-scale synthesis of zeolite A from subbituminous coal ashes with high crystalline silica content

In this present work, fly ash and bottom ash with high crystalline silica content were obtained from the coal-fired boilers within the paper industries in Thailand. These coal ashes were used as the basic raw materials for synthetic zeolite production. The crystal type and crystallinity, specific surface area and pore size, and textural properties of zeolite products were characterized by using X-ray diffraction spectroscopy (XRD), N₂ sorption analysis, and Scanning Electron Microscopy (SEM), respectively. It was found that sodalite octahydrate was selectively formed via the direct conventional (one-step) synthesis, whereas through a two-step, sodium silicate preparation and consecutive zeolite A synthesis process, 94 and 72 wt.% zeolite A products could be produced from the fly ash and bottom ash, respectively. The cation-exchange capacity (CEC) of fly ash and bottom ash-derived zeolite A products were closely similar to that of the commercial grade zeolite A.     

超细粉煤灰对甲基橙的吸附性能和机理研究

以粉煤灰为原料,通过球磨制得超细粉煤灰,研究了其对水中偶氮染料甲基橙的吸附性能和机理。结果表明,在25℃,pH值为2,投加量为0.7g,反应时间为120min时,粉煤灰对甲基橙的去除率为79.4%,超细粉煤灰对甲基橙的去除率可达93.8%。随温度升高,吸附量降低,证明该吸附为放热过程,并计算不同温度下各热力学参数△G,△H和△S。对实验数据运用相关数学模型拟合,显示等温吸附平衡符合Freundlich吸附等温式,吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

垃圾焚烧飞灰成型及低温烧结稳定化研究

对焚烧飞灰进行水泥固化成型,并对成型体进行烧结研究。通过XRD、SEM等表征方法探索垃圾了焚烧飞灰在高温条件下的反应机理,以及添加助熔剂对烧结的影响。结果表明:添加Na2CO3可促进水泥早期的固化,但对水泥后期的固化不利;在养护时间为2 d时,水泥固化飞灰试块抗压强度达到1.91 MPa,完全满足成型的要求;XRD和SEM分析结果表明:固化体烧结后主要生成钙铝黄长石、硅酸钙等,Na2B4O7·10H2O的助熔效果明显;随着烧结温度的升高,重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度和浸出率下降,随着助熔剂Na2B4O7·10H2O添加量的增加,重金属Cu和Cd的浸出率增加,Pb的浸出率降低;浸出实验结果表明:重金属Ni、Cu、Pb和Cd的浸出浓度远低于国家标准。     

Metal distribution characteristic of MSWI bottom ash in view of metal recovery

Bottom ash is the major by-product of municipal solid waste incineration(MSWI), and is often reused as an engineering material, such as road-base aggregate. However, some metals(especially aluminum) in bottom ash can react with water and generate gas that could cause expansion and failure of products containing the ash; these metals must be removed before the ash is utilized. The size distribution and the chemical speciation of metals in the bottom ash from two Chinese MSWI plants were examined in this study, and the recovery potential of metals from the ash was evaluated. The metal concentrations in these bottom ashes were lower than that generated in other developed countries. Specifically, the contents of Al,Fe, Cu and Zn were 18.9–29.2, 25.5–32.3, 0.7–1.0 and 1.6–2.5 g/kg, respectively. Moreover,44.9–57.0 wt.% of Al and 55.6–75.4 wt.% of Fe were distributed in bottom ash particles smaller than 5 mm. Similarly, 46.6–79.7 wt.% of Cu and 42.9–74.2 wt.% of Zn were concentrated in particles smaller than 3 mm. The Fe in the bottom ash mainly existed as hematite, and its chemical speciation was considered to limit the recovery efficiency of magnetic separation.     

Distribution and leaching characteristics of trace elements in ashes as a function of different waste fuels and incineration technologies

Impact of waste fuels (virgin/waste wood, mixed biofuel (peat, bark, wood chips) industrial, household, mixed waste fuel) and incineration technologies on partitioning and leaching behavior of trace elements has been investigated. Study included 4 grate fired and 9 fluidized boilers. Results showed that mixed waste incineration mostly caused increased transfer of trace elements to fly ash; particularly Pb/Zn. Waste wood incineration showed higher transfer of Cr, As and Zn to fly ash as compared to virgin wood. The possible reasons could be high input of trace element in waste fuel/change in volatilization behavior due to addition of certain waste fractions. The concentration of Cd and Zn increased in fly ash with incineration temperature. Total concentration in ashes decreased in order of Zn > Cu > Pb > Cr > Sb > As > Mo. The concentration levels of trace elements were mostly higher in fluidized boilers fly ashes as compared to grate boilers (especially for biofuel incineration). It might be attributed to high combustion efficiency due to pre-treatment of waste in fluidized boilers. Leaching results indicated that water soluble forms of elements in ashes were low with few exceptions. Concentration levels in ash and ash matrix properties (association of elements on ash particles) are crucial parameters affecting leaching. Leached amounts of Pb, Zn and Cr in > 50% of fly ashes exceeded regulatory limit for disposal. 87% of chlorine in fly ashes washed out with water at the liquid to solid ratio 10 indicating excessive presence of alkali metal chlorides/alkaline earths.     

钢铁渣粉高性能混凝土的力学性能、耐久性及温升特性

我国钢渣年产量过亿吨,累计堆存量巨大,利用率低,已对生态环境构成严重危害.基于此,开展了钢铁渣粉在高性能混凝土中的应用研究,研究表明:钢铁渣粉掺量超过胶材总量30％时,混凝土抗压强度呈显著降低趋势,胶材总量中钢铁渣粉掺量越大影响越显著;随着钢铁渣粉掺量和胶材总量的增加,混凝土的抗渗性能得到显著提高;钢铁渣粉掺量占胶材总...     

改性粉煤灰吸附对硝基苯酚的研究

研究了粉煤灰 (FA)和浸渍粉煤灰 (IFA)吸附水溶液中有害的对硝基苯酚 ,试验了颗粒大小、浸渍条件、p H值和温度等因素对吸附量的影响。结果表明 ,在稀溶液中进行吸附时 ,提高温度、减小粒径和 p H值 ,可增加粉煤灰对对硝基苯酚的吸附量 ;用 Al3+离子浸渍的粉煤灰具有较大的吸附量 ;吸附机理是多孔物质吸附和静电共同作用的过程。     

赤泥质催化剂载体的制备研究

用赤泥做主要原料掺杂粉煤灰、膨润土、碎玻璃等制备了用于除尘脱氮柱状催化剂载体材料,考察了材料配比、烧结温度、保温时间等操作条件对材料气孔率和抗压强度的影响,结果表明:烧结温度为(1 025±25)°C,保温时间为1.5 h时制备的材料达到最优,其强度是40MPa~50 MPa,孔隙率是50%~60%。透反射显微镜显示催化剂载体气孔呈圆孔蜂窝状结构。     

电解锰渣-页岩-粉煤灰烧结砖的研制

针对湖南湘潭竹埠港地区工业废渣的情况,进行了电解锰渣-页岩-粉煤灰体系烧结制砖的研制.确定了配比、烧结温度和保温时间对烧结砖性能的影响,通过SEM、EDS、抗压强度、毒性浸出、DTA和XRD等检测手段,对烧结前后砖体的结构及各项性能进行了检验.结果显示,电解锰渣、页岩和粉煤灰的配比为4:5:1、烧结温度为1000℃'保...     

飞灰添加对沥青铺路烟气PAHs释放的影响

为评估生活垃圾焚烧飞灰替代矿粉生产沥青混合料及其路面浇筑全过程中PAHs的环境风险,采用实验室模拟与实际铺筑过程相结合的方法,改变飞灰添加量(以w计,0、3%、4%和5%)和加热温度(200、165、145和80 ℃),以对PAHs的释放规律进行研究. 结果表明:在实际筑路过程中,PAHs的释放受加热温度的影响较大,ρ(∑₁₆PAHs)随加热温度的下降而降低,其中混合料制备和道路开放使用阶段的ρ(∑₁₆PAHs)分别为249.0～378.0、72.1～95.1 μg/m3;但在路面浇筑阶段ρ(∑₁₆PAHs)有增加的趋势,为254.0～571.0 μg/m3,并且在该阶段内ρ(4环PAHs)降低,低环(2～3环)和高环(5～6环)的PAHs质量浓度升高. 飞灰的添加抑制了PAHs的释放,w(∑₁₆PAHs)在10.4～12.3 μg/kg之间,毒性当量浓度(以TEQ计)在0.011 μg/kg左右. 飞灰的添加抑制了以萘为主的低环PAHs的释放,并且在3%添加量时对PAHs的抑制效果最好;在飞灰添加量为3%、4%和5%时,w(萘)分别降低了42.7%、32.2%和35.3%.      

粉煤灰综合利用过程中汞的二次释放规律研究

我国粉煤灰年产生量4亿t左右,近年来利用率稳定在65%～68%,主要利用方式包括建材生产、道路施工、建筑工程和农业利用.建材生产包括高温工序,可能存在粉煤灰中汞的二次释放.本研究设计实验模拟了水泥生产、蒸养砖生产的主要环境因素,利用程序升温脱附的方法研究粉煤灰利用过程中的汞迁移转化规律,并对全国范围内粉煤灰利用过程汞的二次释放量做出估算.研究发现,粉煤灰中的汞以HgCl2(Hg2Cl2)、HgS和HgO的形式存在;水泥生产过程中,粉煤灰中98%以上的汞会释放;蒸养砖生产过程中,粉煤灰中汞的平均释放率为28%,释放率主要受到粉煤灰中的HgCl2(Hg2Cl2)比例的影响.我国粉煤灰利用过程中的汞二次排放量由2002年的4.07 t.a-1增至2008年的9.18 t.a-1,其中水泥行业的贡献率占到96.6%.     

垃圾焚烧飞灰烧结过程重金属迁移特性研究

对垃圾焚烧飞灰烧结处理过程6种重金属(Cd、Pb、Cu、Ni、Cr和Zn)迁移特性开展系统实验研究,烧结实验在高温箱式电炉上进行,着重考察烧结温度、时间、制样压力等条件对重金属残留率的影响.结果表明:Cr残留率随温度升高而显著提高,Cu、Zn残留率随温度升高有所波动;烧结时间对Cu残留率影响显著,对其它5种金属影响不明显;在一定范围内,6种重金属残留率随制样压力增大而提高;Cd、Pb易于挥发,而Cu、Ni、Cr和Zn不易挥发;烧结温度、时间、制样压力对各种重金属残留率的影响程度各不相同;烧结处理可以固化大部分重金属,同时飞灰中重金属在烧结过程中的残留率因种类不同而呈现显著差异.     

钢铁行业不同物料的二英生成分布及机理探讨

钢铁行业是我国二噁英的第一大排放源,但对不同钢铁生产过程二英的生成排放认识有所欠缺.本文系统探究了钢铁行业不同物料的二噁英生成能力和同系物分布特征.结果表明,烧结飞灰的二英生成能力最强,而烧结生料生成二噁英能力最弱.3种污泥(连铸、热轧、冷轧)和烧结生料的二英生成途径相似,4种飞灰(电炉、转炉、高炉一次、高炉二次)之间也有相似的二英生成途径,而烧结飞灰则与其他物料均不同.所有物料中,有毒2,3,7,8-PCDD同系物之间存在极强的相关性,且氯酚合成二噁英路径也被发现存在于钢铁生产过程中.     

利用铜矿尾砂研制低强度可控性填料

利用铜矿尾砂、粉煤灰、水泥以及加气剂等,混合搅拌成泥浆体,振动成型,制备出低强度可控性填料(CLSM).试验表明:以水泥12.9％、铜矿尾砂(细集料)22.6％、加气剂3.2％、粉煤灰12.9％等工业废弃物,加水48.4％,固液比控制在(14～15):(15～16)之间,制得的CLSM制品,抗压强度0.35～2.00 ...     

垃圾焚烧炉飞灰的低温玻璃固化初步研究

在研究我国城市生活垃圾焚烧炉飞灰的毒性特征和高温灼烧特性的基础上，试验了几种常用玻璃熔制助溶剂、烟气净化产物中的成分对飞灰的溶融温度和熔融减量的影响，以实现低温玻璃固化。实验发现受热温度越高、时间越长，飞灰减量越大；B2O3、硼砂、CaF2对飞灰助溶效果明显，而废玻璃、CaO、CaCl2能使悄灰溶融后形成的玻璃态物质地均匀、少孔。按一定比例同时加入硼砂、CaF2、废玻璃、CaO、CaCl2于飞灰中，混合物的熔融温度降到1000℃以下，大大低于飞灰自身的熔融温度（1200℃）。对该熔融物在空气中淬火形成的玻璃态物质按标准方法浸沥，选择测量了浸出液中铅、汞、镉、砷的浓度，初步发现低温玻璃态物质对重金属铅和镉具有较好的固化效果，而对汞有砷的固化效果尚不确定。