超积累植物伴矿景天的焚烧处置及重金属浸出毒性研究

利用流化床焚烧炉与热重分析仪,研究镉(Cd)、锌(Zn)超积累植物——伴矿景天的焚烧失重与飞灰中重金属分布规律.同时,研究不同焚烧温度工况下旋风灰、布袋灰的基本特性和浸出毒性差异,以期为修复植物焚烧产物的进一步处置和资源化利用提供支持.结果表明:伴矿景天焚烧失重可分为水分蒸发、快速裂解和固定碳燃烧3个阶段;旋风灰和布袋...     

城市污泥掺制水煤浆燃烧动力学特性

通过热重实验,分析了污泥、水煤浆的单-燃烧以及水煤浆中掺混不同比例城市污泥后混合浆的燃烧特性.结果表明.混合浆样的热分析曲线出现2个由挥发分析出的燃烧峰(分别对应250～380°C和380～570°C)与固定碳燃烧峰(570～680°C).混合浆样着火温度因污泥的掺人比水煤浆高约50℃,但随掺混比例的提高,最大燃烧速率及综合燃烧特性指数S增加,污泥的掺入使燃烧得到加强.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的动力学参数活化能E,表明活化能值的大小与试样的燃烧阶段是对应的.     

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。     

印染污泥混燃特性及其燃烧动力学模型

采集了广东某印染污泥(YR)、造纸污泥(ZZ)及两种市政污水污泥(LJ、KFQ),利用热重法对不同来源污泥的单一及混合样在不同焚烧条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了各试样的综合燃烧特性指数,获得了其燃烧动力学参数.结果表明,各单一试样的燃烧主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳燃烧和残留物的燃烧和分解4个燃烧阶段,其中挥发分的析出制约着YR、KFQ、LJ污泥的整个燃烧过程,而ZZ污泥还受到固定碳燃烧阶段的显著影响.当向印染污泥中加入50%的KFQ市政污泥后,YR污泥的综合燃烧特性指数和可燃性指数分别提高了将近2倍和1.6倍.富氧(CO2/O2)燃烧可以提高印染污泥的后期燃烧强度,降低印染污泥燃烧阶段活化能,促进印染污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现第一挥发分峰前取反应级数n=0.5、峰后n=2,可描述各自阶段的燃烧反应机理,而第二挥发分峰没有显著规律.     

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。     

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。     

聚氯乙烯(PVC)类医疗废物的热解特性研究

为研究含聚氯乙烯医疗废物的热解特性,选取输液管和尿样盒为对象,利用差热热重分析仪,在氮气气氛下进行热重实验,探讨了二者热失重行为和机制,分析了反应过程中热量变化及热解剩余物性状,建立了反应动力学模型.结果表明,输液管和尿样盒的降解过程以主要成分PVC的热解机制为主导,分别在约200～390℃和约390～550℃区间内,呈现两段主要的热解过程,最大热解速率分别出现在315℃和470℃左右;增塑剂可降低样品脱氯的温度并增加失重率,样品复杂的成分导致失重峰不规则且不平滑;热解过程为吸热反应,呈现2个明显的阶段,分别对应试样的两段热解,热延迟的存在导致DTA峰温稍滞后于对应的DTG峰温;建立的"整体两步四反应模型"能很好地描述输液管和尿样盒的热解行为.     

A型分子筛对WPCBs燃烧特性的影响

利用热重分析法研究不同气氛（空气和N₂）、添加不同催化剂（4A和5A）下,废电路板非金属粉末（WPCBs）的燃烧特性,计算各类综合燃烧特性曲线,并建立燃烧动力学方程。结果表明:空气气氛下,WPCBs燃烧曲线存在3个明显失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解以及固定碳热解;而N₂气氛下,WPCBs燃烧曲线存在1个明显失重峰和1个次失重峰,即挥发分析出与热解、难燃有机物分解。加入催化剂（4A和5A）,WPCBs燃烧特性曲线的水分析出失重峰明显加强,挥发分析出与燃烧和难燃有机物分解失重峰强度明显减弱。在N₂气氛下,WPCBs燃烧具有较高的挥发分释放特性指数D、可燃指数C和综合燃烧特性指数S,而燃尽指数C_b较小。利用Coats-Redfern积分法计算得到不同气氛及催化剂条件下WPCBs燃烧的平均表观活化能E_av,其中E_av约为227.29 kJ/mol（空气或N₂）、72.35~115.99 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。修正后的质量平均表观活化能E_m为76.38 kJ/mol（空气）、115.09 kJ/mol（N₂）、≤47.26 kJ/mol（空气/N₂+4A/5A）。WPCBs热解的挥发分1峰前反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）0.5;而其峰后、挥发分2和固定碳燃尽阶段反应过程拟合方程为f（α）=（1-α）2。     

调理剂FeCl_3/CaO对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响

利用热重分析仪(TG-DTG)研究了Fe Cl3/Ca O添加量和升温速率对深度脱水市政污泥燃烧特性的影响,并得出污泥燃烧的动力学参数.试验结果表明,Fe Cl3/Ca O深度脱水后的泥样燃烧过程中有4个失重阶段:水分的析出、挥发分1的燃烧、挥发分2和固定碳的燃烧、以碳酸钙的分解为主的无机物分解.随着调理剂添加量的增加,可燃性指数和挥发分特征指数得到提高,有利于污泥初期的燃烧;而燃尽指数和综合燃烧特性指数先略微上升后降低,适量的添加量有助于污泥燃烧.燃烧动力学计算表明,反应峰前的反应级数一般取0.5,峰后取2,表观活化能随Fe Cl3/Ca O添加量的增加而升高.     

污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析

采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.     

Thermal behaviors, combustion mechanisms, evolved gasses, and ash analysis of spent potlining for a hazardous waste management

An unavoidable but reusable waste so as to enhance a more circular waste utilization has been spent potlining (SPL) generated by the aluminum industry. The combustion mechanisms, evolved gasses, and ash properties of SPL were characterized dynamically in response to the elevated temperature and heating rates. Differential scanning calorimetric (DSC) results indicated an exothermic reaction behavior probably able to meet the energy needs of various industrial applications. The reaction mechanisms for the SPL combustion were best described using the 1.5-, 3- and 2.5-order reaction models. Fluoride volatilization rate of the flue gas was estimated at 2.24%. The SPL combustion emitted CO₂, HNCO, NO, and NO₂ but SO_x. The joint optimization of remaining mass, derivative thermogravimetry, and derivative DSC was achieved with the optimal temperature and heating rate combination of 783.5°C, and 5 °C/min, respectively. Interaction between temperature and heating rate exerted the strongest and weakest impact on DSC and remaining mass, respectively. The fluorine mainly as the formation of substantial NaF and CaF₂ in the residual ash. Besides, the composition and effect of environment of residual solid were evaluated. The ash slagging tendency and its mineral deposition mechanisms were elucidated in terms of turning SPL waste into a benign input to a circular waste utilization.     

典型农药废盐热处理过程动力学特征

为了探究农药废盐热处理适宜性,采用热重分析法结合动力学模型分别对3种典型农药废盐--咪鲜胺、烟嘧磺隆和草甘膦废盐进行研究.试验结果表明咪鲜胺废盐仅有一个明显失重阶段,温度高于600℃后质量基本不发生变化,烟嘧磺隆和草甘膦废盐有两个明显失重阶段,温度分别高于300℃和450℃后失重速率明显变缓,三种废盐的明显失重温度和减重率均不相同,说明不同类型废盐的热解/燃烧特性存在明显差异;3种废盐各自的燃烧和热解的失重过程均较为相似,说明氧气的存在不会对热处理过程产生影响.并结合热处理动力学参数可知,废盐的热处理是复杂的反应过程,烟嘧磺隆废盐燃烧和热解所需活化能相近为0.297~5.894kJ/mol,热处理过程最容易发生,咪鲜胺和草甘膦废盐燃烧的活化能低于热解活化能,说明氧气会促进咪鲜胺和草甘膦废盐的热处理过程,废盐的热处理在空气气氛下即可.     

袋式除尘滤料清洗再生实验

随着袋式除尘器在工业上的广泛应用,大量废旧滤袋的处理成为亟需解决的环境问题。实验探究了袋式过滤材料清洗复用的方法,研究了AMES (α-磺基脂肪酸甲酯钠)清洗剂浓度、清洗时间以及清洗温度对滤料清洗效果及使用性能的影响,以降低袋式除尘运行成本,实现循环经济。结果表明:在40℃的清洗温度下,将废旧聚苯硫醚滤料放入质量浓度为2.5%的AMES溶液中,采用自主设计的滚动清洗机清洗20 min,再联合超声波清洗机清洗10 min时,滤料的清洁度可达95.82%,滤料对0.3,0.5,1.0,2.5,5.0,10.0μm的过滤效率分别提升至81.09%、86.33%、94.86%、98.58%、99.28%、99.31%,透气度达8.182 m3/(m2·min),实现了良好的清洗效果,且清洗工艺对滤料的力学性能无明显影响。     

Thermogravimetric coupled with Fourier transform infrared analysis study on thermal treatment of monopotassium phosphate residue

In China, safe disposal of hazardous waste is more and more a necessity, urged by rapid economic development. The pyrolysis and combustion characteristics of a residue from producing monopotassium phosphate (monopotassium phosphate residue), considered as a hazardous waste, were studied using a thermogravimetric, coupled with Fourier transform infrared analyzer (TG-FTIR). Both pyrolysis and combustion runs can be subdivided into three stages: drying, thermal decomposition, and final devolatilization. The average weight loss rate during fast thermal decomposition stage in pyrolysis is higher than combustion. Acetic acid, methane, pentane, (acetyl) cyclopropane, 2,4,6-trichlorophenol, CO, and CO₂ were distinguished in the pyrolysis process, while CO₂ was the dominant combustion product.     

餐厨废油捕收剂浮选高炭粉煤灰

通过对餐厨废油进行处理,制备餐厨废油捕收剂用以处理高炭粉煤灰.分别采用机械活化试验确定高炭粉煤灰原灰的最佳机械活化时间,通过不同温度工况的浮选试验获得餐厨废油捕收剂的脱炭性能规律并同常规捕收剂煤油对比,通过FTIR、SEM、TG等技术对餐厨废油捕收剂和脱炭产物进行系统分析.结果表明：最佳机械活化时间为30min,最佳温度工况下,浮选炭热值可达到中高热值燃料要求,产物脱炭粉煤灰矿物成分可达到Ⅰ级粉煤灰标准.真正实现了"以废治废"和"变废为宝",对环境保护、节能减排和资源的综合利用有着重要意义.     

焚烧飞灰水泥窑共处置过程As的迁移特征

为了明确焚烧飞灰水泥窑共处置过程中As的迁移特性,对大量国外工业水泥窑As的监测数据进行了统计分析,研究As或Cl输入总量对As迁移特性的影响.同时,采用CHEMKIN软件对水泥窑煅烧过程中As的物相进行热力学模拟,并使用水泥回转窑系统的简化模型讨论了窑灰循环对As迁移的影响.结果表明,焚烧飞灰中As的酸可提取态、可还...     

Experimental investigation of ash deposits on convection heating surfaces of a circulating fluidized bed municipal solid waste incinerator

Incineration of municipal solid waste(MSW) is a waste treatment method which can be sustainable in terms of waste volume reduction, as well as a source of renewable energy.During MSW combustion, increased formation of deposits on convection heating exchanger surfaces can pose severe operational problems, such as fouling, slagging and corrosion.These problems can cause lower heat transfer efficiency from the hot flue gas to the working fluid inside the tubes. A study was performed where experiments were carried out to examine the ash deposition characteristics in a full-scale MSW circulating fluidized bed(CFB) incinerator, using a newly designed deposit probe that was fitted with six thermocouples and four removable half rings. The influence of probe exposure time and probe surface temperature(500, 560, and 700℃) on ash deposit formation rate was investigated. The results indicate that the deposition mass and collection efficiency achieve a minimum at the probe surface temperature of 560℃. Ash particles are deposited on both the windward and leeward sides of the probe by impacting and thermophoretic/condensation behavior. The major inorganic elements present in the ash deposits are Ca,Al and Si. Compared to ash deposits formed on the leeward side of the probe,windward-side ash deposits contain relatively higher Ca and S concentrations, but lower levels of Al and Si. Among all cases at different surface temperatures, the differences in elemental composition of the ash deposits from the leeward side are insignificant.However, as the surface temperature increases, the concentrations of Al, Si, K and Na in the windward-side ash deposits increase, but the Ca concentration is reduced. Finally,governing mechanisms are proposed on the basis of the experimental data, such as deposit morphology, elemental composition and thermodynamic calculations.     

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%.     

燃煤电厂和垃圾焚烧电厂燃烧产物中卤代多环芳烃的赋存特征和毒性风险

研究了燃煤电厂和垃圾焚烧电厂燃烧产物中卤代多环芳烃（HPAHs）的赋存特征、生成机制和毒性效应.结果表明,燃煤电厂和垃圾电厂飞灰中氯代PAHs （Cl-PAHs）的含量为1.06~1.67 ng·g^-1和2.76 ng·g^-1,溴代PAHs （Br-PAHs）的含量为26.4~44.2 ng·g^-1和6.31 ng·g^-1;垃圾电厂飞灰中Cl-PAHs的含量明显高于燃煤电厂,主要是因为生活垃圾中含有大量的聚氯乙烯为代表的塑料.来自煤粉炉的飞灰中Br-PAHs和Cl-PAHs的含量明显低于循环流化床燃煤飞灰,主要是因为煤粉炉具有更高的燃烧温度和燃烧效率.燃煤电厂飞灰中主要为7-BrBaA和9-ClPhe;垃圾电厂除尘器飞灰中Br-PAHs主要为9-BrPhe和2-ClAnt.7-BrBaA和9,10-Br₂Ant在燃煤电厂除尘器飞灰的含量远高于其在底灰和脱硫石膏的含量,但摩尔质量相对较小的2-BrFle在飞灰、底灰和脱硫石膏中的含量相近.垃圾电厂除尘器飞灰经过半干法脱酸后Br-PAHs的含量减少50%以上,但是经过螯合剂稳固化作用之后飞灰中Br-PAHs的含量明显升高.Pearson相关分析结果表明,燃煤电厂不同燃烧产物的HPAHs生成机制相同,而垃圾焚烧电厂不同产物中HPAHs具有不同的生成机制,飞灰螯合化过程导致HPAHs的二次生成.垃圾电厂除尘器飞灰中HPAHs的TEQs值（10.0×10^-3 ng·g^-1）与燃煤电厂相近（8.87×10^-3~15.0×10^-3 ng·g^-1）.对于垃圾电厂不同燃烧产物,脱酸工艺能够显著去除7-BrBaA从而降低飞灰的TEQ值,而飞灰螯合化后TEQ值达到螯合前的5.4倍.燃煤电厂的飞灰因年产量较大,且总HPAHs的TEQs值相对较高,对其处理和资源化利用应考虑HPAHs带来的生态风险.