危险废物焚烧灰渣熔融过程中重金属元素热力学平衡计算

熔融固化是目前危废焚烧灰渣处置的有效方法之一。为了能够有效地控制熔融过程中重金属元素的迁移,采用HSC Chemistry软件模拟研究了重金属元素As、Pb、Zn、Cu、Ni、Cr等在熔融过程中的物质变化历程,考察了不同气氛、温度、氯化物种类的影响。结果表明:在还原性气氛下,As、Pb几乎100%以As S(g)和Pb S(g)的形式挥发进入气相;Zn主要以气态金属挥发,1 500℃时90.8%的Zn进入气相;Cu、Ni、Cr与灰渣中的Fe2O3、Al2O3等形成不易挥发的化合物,几乎完全被熔渣固化。氧化性气氛有利于各重金属元素的固化,除46.47%的Pb以Pb Cl2(g)、Pb Cl(g)、Pb O(g)的形式挥发外,其余重金属元素均能被固溶在渣中。与灰渣中Na Cl相比,Ca Cl2不影响As、Cr的平衡形态分布,但能促进Pb、Zn、Cu、Ni以气态氯化物的形式挥发进入气相,不利于重金属元素的固化。     

气氛对垃圾焚烧中重金属迁移特性的影响

对城市生活垃圾焚烧过程中Ni、Cd、Cu、Pb、Cr和Zn 6种重金属在不同气氛中的挥发率进行了研究，同时比较了氧化性气氛和还原性气氛、中性气氛和酸性气氛以及在混合气氛中各重金属的挥发率。结果表明，氧化性和还原性气氛对Ni、Cu和Cr挥发影响较大，Cr、Cd、Pb和Zn在还原气氛下挥发率比在氧化气氛下高，而Ni和Cu则...     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明:在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、ZnAs、Cr、Ni、CuMn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性

对熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属离子浸出特性进行了实验研究。结果表明,熔盐物料组成、熔盐温度和热处理气氛对重金属离子的热挥发特性具有重要影响。在还原性气氛条件下,热处理温度为900~1 000℃,添加质量分数为10%~50%的CaCl_2的氯化钠熔盐中处理2 h后,垃圾焚烧飞灰渣中Pb、Cd、Cu和Zn等重金属浸出浓度降低90%以上,可以完全达到生活垃圾填埋场填埋标准。在此过程中,灰渣较原灰可减轻50%,同时转化成具有良好胶凝性能的水泥活性混合材料,XRD测试表明其晶体矿物组成为硅酸二钙、硅酸三钙和阿里尼特以及硫酸钙等。     

模拟陈腐垃圾掺烧过程中P/Cl/S对6种重金属迁移特性的影响

通过管式炉焚烧实验,探究了在陈腐垃圾与城市生活垃圾(MSW)掺烧过程中,P/Cl/S对6种重金属(Cd、Zn、Ni、Cu、Cr、Pb)迁移规律的影响,并考察了陈腐垃圾掺混比例、含特征元素的添加剂种类及焚烧温度对6种重金属挥发率的影响.结果 表明,当陈腐垃圾掺烧比例与温度相同时,NaH2PO4和Na2SO4的协同作用对Cd挥发有显著的抑制作用,但对Ni、Cu的挥发起促进作用;NaCl对Zn的挥发有明显的抑制作用,但对Cr的挥发起促进作用;而NaCl和Na2SO4的协同作用促进了Pb的挥发.随着焚烧温度在设定范围(600～800℃)内的增加,Cd、Ni、Cr和Pb的挥发率整体呈增加的趋势.相比添加剂种类,陈腐垃圾掺混比例对Cd、Cr、Cu挥发率的影响更显著.本研究结果可为制定有效的重金属控制策略提供参考.     

飞灰热处理过程中基本特性研究

对不同粒径飞灰中重金属的分布情况进行了研究，并采用高温熔融管式电炉试验装置，对垃圾焚烧飞灰进行了高温热处理研究，探讨了热处理过程中飞灰减重率和重金属挥发率的变化规律，并对飞灰热处理后的收集物进行XRD实验。结果表明，Cd和Pb在小粒径飞灰中含量较高，Zn和Cu的分布与飞灰的粒径分布相似，Cr富集于相对较大粒径的飞灰中。热处理过程中，1 150 ℃和1 350 ℃时飞灰减重率增长快，而在650～1 050 ℃之间减重率增长缓慢，仅从8%增加至17%。飞灰中重金属经热处理后，挥发率依次为Pb＞Cd＞Cu＞Zn。XRD实验结果表明，Pb主要以双金属氯化物（KPb₂Cl₅）形式挥发。     

煤粉炉掺烧干化污泥的污染物排放研究

结合某电厂420 t/h四角煤粉炉掺烧污泥项目的实验室分析测试,了解煤粉掺烧不同含水率不同比例的干化污泥条件下烟气中污染物和灰渣中重金属的排放特性。结果表明,在实验研究配比和燃烧的条件下,大部分重金属元素Pb、Cu、Cr和Ni残留在灰渣中,Zn、Cd部分残留在灰渣中,As、Hg和Se等易挥发元素释放到烟气中,在灰渣中的含量很小。掺烧污泥后,灰渣中的重金属含量较单烧单煤都有了一定幅度的升高,Zn的含量是单煤的2倍,其余重金属是单煤的1.1~1.2倍。3种不同的掺混比例之间的污染气体排放浓度基本相似。烟气中主要污染物及重金属浓度可以满足现行国家标准。与单烧单煤相比,CO、HCl以及其他有机气体排放浓度基本相同;NH3的排放浓度较单煤有所升高;SO2、NOx和CO2排放浓度略有降低;飞灰浓度有所升高。烟气中的重金属,Hg含量升高了30%,Pb含量约为单煤的4.3~4.8倍。以上研究结果可为环保达标和飞灰利用提供基础数据。     

CaCl2高温热处理垃圾焚烧飞灰中重金属的挥发特性

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料，采用高温管式电阻炉，研究了在0．6L／minN，气氛下，CaCl2在不同添加量、处理温度及处理时间下对飞灰中重金属Pb、Cd、Zn和Cu挥发特性的影响，并对收集到的二次飞灰进行成分及物相分析。结果显示，X射线衍射仪和EDS分析表明，二次飞灰主要是由NaCl、KCl和部分SiCl4组成，zn主要以K2ZnCl4形式挥发，而Pb则主要以氧化物PbO和Pb3SiO5的形式挥发。最终得到CaCl2热处理飞灰的最佳二次气化条件：以0．6L／minN，为载气，添加14wt％的CaCl2，在1100℃高温下处理2．5h。经CaCl2热处理后的剩余飞灰，其浸出毒性达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求。     

大宝山尾矿重金属形态及其潜在迁移能力分析

以大宝山槽对坑尾矿库、新鲜尾矿排放口和铁龙尾矿库3个不同区域尾矿为研究对象,采用Dold七步分级化学提取法研究了4种重金属Cu、Pb、Zn、Mn的化学形态特征,并分析了其潜在迁移能力.结果表明,Cu、Pb在所有尾矿中以原生硫化态和残渣态为主;Zn在槽对坑尾矿和新鲜尾矿中以原生硫化态和残渣态为主,在铁龙尾矿中水溶态、可交...     

膜浓缩液淋滤飞灰后灰渣重金属热处理特性分析

垃圾焚烧飞灰与垃圾渗滤液膜浓缩液协同处理能够解决2种废物处置难的问题,但二者协同处理产生的灰渣往往仍需进一步无害化处理。在分析灰渣的物理化学性质基础上,研究灰渣中重金属在热处理过程中的迁移转化特性,进而探讨灰渣热处理无害化的可行性。实验考察了不同热处理温度(300、600、800、1 000和1 200℃)对灰渣中重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的挥发率的影响,并分析热处理后灰渣的矿物相转化及重金属浸出毒性变化。结果表明:随着热处理温度的升高,重金属Pb、Cd的挥发率显著增大,Zn、Cu挥发率的增幅相对较小。热处理过程中,Pb、Zn、Cu、Cd在1 200℃时挥发率最大,分别为94.6%、68.9%、69.4%和97.7%。浸出实验结果表明,当热处理温度高于800℃时,热处理后灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd的浸出浓度均达到GB 16889-2008相关限值要求。研究结果显示,对飞灰协同处理后的灰渣进行热处理实现其无害化具有一定的可行性。     

CaCl2高温热处理垃圾焚烧飞灰中重金属的挥发特性

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料,采用高温管式电阻炉,研究了在0.6 L/min N₂气氛下,CaCl₂在不同添加量、处理温度及处理时间下对飞灰中重金属Pb、Cd、Zn和Cu挥发特性的影响,并对收集到的二次飞灰进行成分及物相分析。结果显示,X射线衍射仪和EDS分析表明,二次飞灰主要是由NaCl、KCl和部分SiCl₄组成,Zn主要以K₂ZnCl₄形式挥发,而Pb则主要以氧化物PbO和Pb₃SiO₅的形式挥发。最终得到CaCl₂热处理飞灰的最佳二次气化条件:以0.6 L/min N₂为载气,添加14 wt%的CaCl₂,在1 100℃高温下处理2.5 h。经CaCl₂热处理后的剩余飞灰,其浸出毒性达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求。     

北运河表层沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附

首先分析了北运河6个采样点表层沉积物中重金属含量及相关基本特征。通过实验室模拟实验,利用分配系数Kd评价沉积物对重金属Cu、Pb、Zn的吸附特性,进一步考察了水体pH变化和有机质对重金属在北运河沉积物上吸附的影响。结果表明,沉积物中重金属的含量顺序为Zn>Cu>Pb,去除有机质后,沉积物对重金属的吸附能力显著降低,但各采样点中的重金属含量,沉积物对重金属吸附能力,以及沉积物中的有机质含量并没有明显相关性,这可能是因为不同采样点中有机质种类与结构不同导致的。总之,北运河沉积物对Pb有很强的吸附能力,其次是Cu和Zn,而且,Cu、Zn、Pb的吸附量随着pH的升高逐渐增大,水体pH值对于Zn的吸附影响更大。     

复合生物滞留介质对雨水径流中重金属净化效果

城市雨水径流中重金属逐渐成为环境水体中重金属污染的重要来源之一。选择细沙、沸石、砂土、石英砂分别和木质素以一定比例混合组成的复合生物滞留介质为研究对象,采用人工模拟雨水,研究了不同复合生物滞留介质对雨水径流中重金属的净化效果及其影响因素。结果表明,4种复合介质对Pb2+的去除率均超过98%,且去除率较稳定,细沙复合介质对Cu2+的平均去除率为98.5%,对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cu2+Zn2+Cd2+,沸石复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Cu2+Zn2+,沙土复合介质对重金属的去除能力大小顺序为Pb2+Cd2+Zn2+Cu2+,石英砂复合介质对Pb2+、Zn2+和Cd2+的去除率均超过99%。雨水径流中重金属浓度、介质高度和降雨历时对复合生物滞留介质去除重金属的影响较小。酸性条件下,4种复合介质均存在明显的重金属溶出过程,pH越低,复合介质中重金属溶出量越多,且同种复合介质中不同重金属元素的溶出浓度变化过程相似。     

黄石市冬/春季大气PM_(10)中重金属形态特征研究

采用三级序列提取程序分离黄石市黄石港区、西塞山区、大冶市、阳新县PM10中的不同形态重金属,并使用电感耦合等离子体质谱对分离后液体中8种重金属(Cu、Cd、Zn、Cr、As、Pb、Ni、Co)的含量进行测定。同时,将传统金属生物有效性系数(k)进行加权,从而以重金属生物有效性综合系数(K)直观表征4个区域空气PM10中重金属对人体健康的危害程度。结果表明:(1)As为黄石市主要重金属污染物,冬季西赛山区As的质量分数为85.5%。(2)黄石港区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb和春季Cu、Cr、Pb,西塞山区PM10中冬季Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Co和春季Zn、Cd、Cr、Pb、Ni、Co,大冶市PM10中冬季Cu、Zn、Pb、Ni和春季Cd、As、Pb,阳新县PM10中冬季Zn、Cd、As、Pb和春季Zn、Cd、Pb,其k均大于0.2,对当地居民的健康存在潜在风险或风险。综合评价,阳新县冬季和大冶市春季的大气重金属污染较严重,其K分别为0.544和0.340,对人体健康风险较大。     

含重金属污泥制砖毒性的浸出

污泥中的重金属是影响污泥处置利用的重要因素,污泥制砖可以有效固结重金属。采用污水厂污泥与页岩按一定配比混合制备烧结砖,通过毒性浸出实验,研究烧结砖对重金属的固化程度以及重金属浸出稳定性,从而评定烧结制砖的安全性。结果表明,在浸出液为中性和酸性条件下,Cu、Cr、As和Pb的浸出浓度基本保持稳定,浸出时间的影响不大,而Zn的初始浸出浓度相对较大,最终逐渐降低;碱性条件下,Cr、Cu和Pb的浸出浓度随时间变化不大,而Zn和As的浸出浓度则在浸提时间内无明显变化规律;但不同p H浸出液下的重金属浸出浓度均远低于国家限值,污泥制砖重金属固化效果好,安全可靠。     

硫和硫化物对垃圾焚烧过程中Pb迁移分布的影响

为考察单质(S)、硫化钠(Na_2S)和硫酸钠(Na_2SO_4)对垃圾焚烧过程中重金属铅(Pb)迁移分布的影响,采用ICP-AES测量重金属浓度,并选用HSC Chemistry软件模拟反应进程以及SEM观察反应后微观形貌。结果表明,硫和硫化物对Pb的挥发具有2个方面的影响。一方面,加入的硫和硫化物能够与Pb发生化学反应生成不易挥发的Pb硫酸盐,降低其挥发;另一方面,硫和硫化物的加入形成钠硫酸盐,具有助熔效果,能够降低灰渣的熔点,易于Pb的挥发。受这2个方面因素的综合影响,加入硫和硫化物后,重金属Pb的挥发率高低依次为Na_2SO_4Na_2S单质硫。同时还发现,当温度从600℃升至900℃时,生成的Pb硫酸盐逐渐分解,助熔效果增强,硫和硫化物降低Pb挥发的效果减弱。     

一种重金属螯合剂的制备及其性能

采用聚丙烯酰胺和磺胺在碱性条件下合成了一种新型的重金属螯合剂—PAS,并对合成原料PAM和产物PAS进行了红外光谱和紫外光谱表征,分析结果表明,PAS中有N—C—S和C-S生成。将PAS用于重金属离子的螯合实验,研究了温度、pH和初始浓度对PAS去除镍离子性能的影响,用PAS处理100 mg/L的Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋和Pb2＋的单个离子模拟废水,去除率最高分别可达到90%、96%、99%和99%。用PAS处理含Pb2＋、Cd2＋、Zn2＋和Cu2＋混合废水,去除顺序为Pb2＋〉Cd2＋〉Zn2＋〉Cu2＋。PAS对重金属离子具有很好的螯合效果,应用前景广阔。     

柴河铅锌尾矿中重金属铅、锌、镉的迁移特征

采用柱状淋滤实验模拟降水,研究柴河铅锌尾矿中重金属铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)的迁移特征。结果表明:无覆土层的尾矿柱(柱1)与含50cm覆土层的尾矿柱(柱2)淋滤液pH均在30d分别出现最低值5.86和6.67;在180d分别出现最高值7.85和7.89。柱1淋滤液中Pb、Zn、Cd最高质量浓度分别为0.053 0、5.980 0、0.009 4mg/L,均超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类标准规定的限值。柱2淋滤液中Pb、Cd最高浓度符合GB 3838—2002的Ⅳ类标准,Zn最高浓度超过GB 3838—2002的Ⅳ类标准规定的限值。随着淋滤时间延长,柱2淋滤液中Pb、Zn、Cd浓度均低于柱1,说明表层覆土措施可减少尾矿中重金属淋失。经过柱状淋滤实验,柱2中40cm处Pb、Zn、Cd全量相比原覆土分别增加17.47%、23.37%、26.09%,表明下部尾矿层中的重金属可向上部覆土层迁移。     

生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中3种重金属比较研究

以硫酸亚铁为底物,对城市污泥、土壤和河流底泥进行生物沥滤实验,探讨了污泥、底泥和土壤在沥滤过程中重金属的去除效果和化学形态转化规律,了解当地土壤在酸化条件下重金属的释放过程,并对三者的研究结果进行比较分析。结果表明,污泥生物沥滤对重金属(Zn、Cu和Pb)的沥滤的沥滤效果较佳(去除率75.45%、63.12%和40.96%)。沥滤过程中,重金属Cu在生物沥滤中期(3~5 d)沥出效果较好,而Zn和Pb则在沥滤后期(5~9 d)。同一重金属在不同沥滤体系中的形态变化过程差异较大,沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。