垃圾焚烧飞灰添加工业固废的玻璃化研究

采用高硅铝含量的工业固废(煤矸石与高炉矿渣),作为生活垃圾焚烧飞灰热处理的添加剂,改善其熔融性与产物的物化特性.随着添加量的增加,产物的主要矿物成分从含氯的Ca₁₀(Si O₄)₃(SO₄)₃Cl₂与Ca₆Al₅Si₂O₁₆Cl₃向钙铝石、斜硅钙石、黄长石、钙长石依次转变.采用四元碱度(R4)评价熔融成分,酸性的工业固废(R4<1)能够中和碱性的垃圾飞灰(R4>1),形成中性混合灰(R4≈1),其中含30%煤矸石或40%高炉矿渣.中性灰的各项熔融特征温度最低,代表完全熔融的流动温度分别为1260与1200℃,在1300℃下玻璃化,冷却形成晶相为黄长石的微晶玻璃.玻璃化过程中,超过99%的氯元素从固相中分离;在挥发分离与固化稳定的共同作用下,重金属铬、镍、锌、镉、铅的浸出量减少了95%以上,铜减少了85%以上.     

陶粒窑协同处置电镀污泥试验中Zn、Cr的迁移特性

为了合理处置固体废物 , 利用陶粒回转窑进行了协同处置固体废物试验,分析了Zn和Cr的分布规律和固化机理,并对Zn和Cr的环境风险进行评估. 结果表明:在陶粒窑协同处置电镀污泥系统中,89.70%的Zn和89.32%的Cr被固定在陶粒中,10.30%的Zn和10.68%的Cr富集在飞灰中,飞灰中Zn和Cr的含量较高,但飞灰参与陶粒窑系统内循环;热力学平衡计算表明,在陶粒中,Zn主要以ZnCr₂O₄、ZnO、ZnFe₂O₄等形态存在,Cr主要以Cr₂O₃和铬尖晶石等形态存在. 成品陶粒中Zn和Cr的浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性标准》标准限值,说明ZnCr₂O₄、ZnO、Cr₂O₃和铬尖晶石等物质结构稳定,重金属Zn和Cr在陶粒中实现了良好的固化. 研究显示,绝大部分的Zn和Cr被固定在陶粒中,并且陶粒中重金属的浸出浓度低于标准限值,因此利用陶粒窑协同处置高重金属含量的电镀污泥安全可行.      

非均相活化剂磁性纳米CoFe2O4的制备及其活性评价

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米铁酸钴（CoFe₂O₄）固体颗粒，并采用扫描电镜（SEM），X射线衍射仪（XRD），傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和振动样品磁强计对样品进行表征分析.以磁性纳米CoFe₂O₄颗粒活化过硫酸盐氧化去除水中四环素为探针反应，评价CoFe₂O₄颗粒的活化性能.结果表明，600℃焙烧温度下制备出的固体颗粒，其活性较高，颗粒表面金属离子浸出率较低；优化温度下制备的CoFe₂O₄颗粒在较宽的pH值范围（4.4~9.0）内均具有较高活性；控制实验条件PDS₀ 1g/L，CoFe₂O₄ 1g/L，TCH₀ 50mg/L，20℃，pH₀ 4.4，反应4h后TCH去除率达到82.0%.CoFe₂O₄颗粒循环重复利用10次后仍保持较高的活性和结构稳定性，而且因其特殊的磁性能便于回收利用.     

垃圾焚烧飞灰熔融渣特性分析

研究了熔融固化产物--熔融渣的特性.结果表明:熔融渣的主要成分为CaO,Al₂O₃和SiO₂,其含量占总质量的99%左右,而SO₃,K₂O,Na₂O和Cl在熔融渣中的含量明显降低,其质量分数分别从原始飞灰中的10.74%,8 58%,3.81%和20.59%降低到0.17%,0.04%,0.23%和0.11%;熔融渣中碱性氧化物和酸性氧化物的含量基本相同,碱度接近于1.0;重金属Cr和Zn的固定率较高,分别为94.2%和81 7%,而Cu,Pb和Cd的固定率较低,分别为31.4%,14.5%和24.6%;采用美国TCLP方法测试的熔融渣中重金属浸出量均低于国家危险废物浸出毒性鉴别标准限值.      

危险废物焚烧灰-渣共热处理对Cr和Pb的原位固定

危险废物焚烧飞灰中重金属含量高,对环境的潜在风险备受关注.本文研究了600～1300℃热处理过程中,危险废物焚烧炉渣的配入对灰-渣体系中Cr和Pb浸出行为的影响.结果表明,灰-渣共热处理可促使体系中的CrO₂向稳定性好的Ca₂Mg(Si_0.99Cr_0.01)₂O₇和FeCr₂O₄相转变,同时Pb主要以残渣态形式存在,从而显著抑制了飞灰热处理产物中Cr和Pb的静态和动态浸出行为.本研究对于飞灰中重金属污染控制及危废协同处置均具有重要参考价值.     

危险废物焚烧飞灰玻璃化产物危险特性

《国家危险废物名录》中HW18焚烧处置残渣明确规定,"危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰"判定为危险废物.为降低危险废物焚烧飞灰的生态环境危害,并期望对其进行更好的资源化利用,采用国际前沿的玻璃化技术对危险废物焚烧飞灰进行处置,制备得到玻璃态物质,即玻璃体.结果表明:①焚烧飞灰掺杂不同比例的高岭土、SiO₂、CaO后,可形成符合玻璃体烧制条件的CaO-Al₂O₃-SiO₂系统,经过2 h 1 400℃高温熔融,几种不同配料比的玻璃体均可形成无定型的、微观表面平滑的结构.②玻璃体对Zn、Cr、Pb、Cd和As等重金属均有不同程度的固化作用,采用HJ/T 300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》测得的重金属浸出浓度均低于焚烧飞灰.③采用Hakanson公式中潜在生态危害模型对焚烧飞灰及玻璃体进行风险评价显示,几种玻璃体的RI（潜在生态危害风险指数）均在50~100范围内,呈中等风险,低于焚烧飞灰（299.34）.④效果最优的玻璃体的碱度（CaO/SiO₂,质量分数）为0.3,呈现浅绿色且质地透明的外观形貌,它对Zn、Cr的浸出浓度分别为0.12、0.05 mg/L,但均未检出Pb、Cd、As,远低于焚烧飞灰浸出浓度及GB 16889-2008《生活垃圾填埋场控制标准》中生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣浸出限值（Zn、Cr、Pb、Cd、As浸出浓度限值依次为100、4.5、0.25、0.15、0.3 mg/L）,该玻璃体的RI为60.05,远低于焚烧飞灰的299.34.研究显示,采用玻璃化技术对焚烧飞灰进行处置后,焚烧飞灰可形成无定型的玻璃态结构,碱度为0.3时,玻璃体的重金属浸出浓度最低,且潜在生态风险最低,为最适用于焚烧飞灰玻璃化技术的调控比例.      

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

利用城市垃圾焚烧飞灰制备微晶玻璃的研究

利用上海御桥垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为主要原料,通过添加SiO2、Al2O3、NaOH组分在实验室研制成功了以硅灰石(wollastonite)为主晶相的微晶玻璃.该体系微晶玻璃制备的最佳工艺条件为:熔融温度1500℃、熔融时间1 h,核化温度为920℃,核化时间1.5 h,晶化温度为1150～1180℃,晶化时间为2 h.研究结果表明,硅灰石为主晶相的微晶玻璃对Pb、Cr和Cd重金属具有很强的稳定束缚能力.     

小型生活垃圾热处理炉二恶英和重金属的排放特征

为了解小型农村生活垃圾热处理炉二恶英和重金属的排放水平,对我国广西、云南、广东部分山区农村正在运行的3种小型生活垃圾热处理炉排放的二恶英和重金属进行采样调查.结果显示,小型生活垃圾焚烧炉、气化焚烧炉、气化炉烟气二恶英排放浓度分别为0.70~24.88、3.14~4.88、0.20~0.50ng I-TEQ/Nm~3,平均排放水平为焚烧炉气化焚烧炉气化炉,而炉渣中二恶英浓度顺序正好相反.小型气化炉产生的二恶英主要存在于炉渣中,而焚烧炉和气化焚烧炉产生的二恶英主要存在炉渣和烟气中.3种不同炉型炉渣、烟气中二恶英同系物质量浓度分布特征不同,但是毒性当量浓度分布特征较相似,均以2,3,4,7,8-Pe CDF所占比例最高.3种炉型烟气中Pb的排放浓度最高,除1个焚烧炉烟气中Cd排放浓度轻微超标,其余热处理炉烟气中Pb、Cd、Cr、Hg浓度均远低于生活垃圾焚烧污染物控制标准(GB18485-2014).炉渣的毒性浸出浓度显示,3种炉型炉渣重金属浸出浓度均低于危险废物浸出毒性鉴别标准(GB5085.3-2007),不同炉型炉渣中重金属浸出特性存在一定差异性.     

不锈钢渣资源利用特性与重金属污染风险

研究了2种不锈钢渣——电炉(EAF)钢渣和转炉(AOD)钢渣可资源化利用和重金属污染特性.结果表明:2种钢渣的粒径主要分布于小于5 mm的范围内;EAF钢渣的主要元素(w>1%)为Ca,Si,Mg,Al,Fe,O和Cr,主要矿物质为Ca₂SiO₄和Ca₃Mg(SiO₄)₂;而AOD钢渣主要由Ca,Si,Mg,C和O等元素组成,主要矿物质为Ca₂SiO₄,资源化利用潜力大.不锈钢渣浸出毒性测试结果表明:除Cr外,所有重金属浸出质量浓度均低于或接近于检测限,Cr浸出质量浓度小于0.2 mg/L,远低于危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)相应限值,且重金属主要以稳定的化学形态存在;根据有效浸出测试结果,不锈钢渣中的Cr在最不利条件下存在溶出风险,但以毒性较低的Cr(Ⅲ)为主,与X射线衍射测试结果一致.因此,不锈钢渣中的重金属浸出污染风险低.      

纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响

为探究纳米零价铁团聚作用和氧化反应等物相转变对土壤中砷的稳定化效果和潜在毒性影响机制,选择纳米零价铁以及其可能的物相转变产物,包括微米零价铁、纳米级Fe₂O₃、微米级Fe₂O₃、纳米级Fe₃O₄等,通过室内模拟实验,研究纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响。结果表明:1)相比而言,纳米Fe0对土壤中砷的稳定化效率最优,当其添加量为5%时,水溶性砷含量由稳定化处理前的2.20 mg/kg降至0.11 mg/kg,稳定化效率为94.90%,同时,砷的环境风险由处理前的中等风险降至无风险;2)由浸出实验结果可知,团聚作用引起纳米零价铁向微米零价铁转变时,其对砷稳定化效率的影响并不显著(P>0.05);3)由植物毒性实验可知,纳米零价铁的团聚和氧化作用产物均会抑制油菜籽根系生长,影响种子相对根长,而对种子发芽率和种子发芽率指数无抑制作用;4)基于形态分析、植物毒性和风险分析可知,微米级Fe₂O₃和纳米级Fe₃O₄对土壤中砷的稳定化效率较低,稳定化处理后仍有一定环境风险。因此,在实际修复过程中,纳米零价铁物相转变引起土壤中砷的环境风险变化值得关注。     

稻壳灰中温热处理稳固化垃圾飞灰重金属

利用稻壳灰与某垃圾电厂产生的飞灰为原料,对飞灰和稻壳灰与飞灰的混合物进行中温热处理,探究热处理工艺参数对稻壳灰稳固化垃圾飞灰重金属的影响.在一定温度范围内,反应主要产物为CSSF（即Ca₁₀（SiO₄）₃（SO₄）₃F₂）、Ca₃SiO₅等硅酸盐结晶相,这些物质会包覆重金属,同时,飞灰重金属Pb、Zn、Cu、Cd中相对不稳定的酸溶态和可还原态向更稳定的可氧化态或残渣态转变,使Pb、Zn、Cu、Cd的浸出浓度显著降低;热处理时间延长,稻壳灰添加量增加,会使热处理样中硅酸盐种类增多,结晶度提高,导致重金属的浸出浓度逐渐降低;稻壳灰添加量在2%~4%范围内,经中温热处理样品的重金属浸出浓度较低,添加量过高时（超过6%时）,重金属浸出浓度逐渐升高.     

Co3O4-C@Al2O3活化过一硫酸盐耦合化学沉淀去除EDTA-Ni及其机理研究

乙二胺四乙酸-镍(EDTA-Ni)广泛存在于多种工业废水中,浓度低,处理难度大,对水体环境及人体健康具有毒害作用,因此急需寻求一种深度处理方法.本研究采用浸渍煅烧法,以氧化铝(Alumina,Al₂O₃)为基体,负载碳层及四氧化三钴(cobalt oxide,Co₃O₄),合成一种高效的催化剂Co₃O₄-C@Al₂O₃,用于活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)进行氧化破络(Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS),耦合化学沉淀去除水中的EDTA-Ni.本文优化Co₃O₄-C@Al₂O₃的制备条件,考察Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS...     

V2O5/TiO2与MoO3/TiO2催化剂表面结构形貌及其对催化氧化碳烟活性的影响

为研究纳米级V₂O₅与MoO₃催化剂表面结构对其催化氧化碳烟活性的影响,以TiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了不同负载率(5%、10%、20%、40%)的V₂O₅/TiO₂与MoO₃/TiO₂催化剂,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对比研究了2种催化剂在TiO₂载体上的分散状态及物相结构.以Printex-U碳黑为试验用碳烟,采用热重分析仪对V₂O₅与MoO₃催化剂催化碳烟氧化的活性进行了比较.结果表明:V₂O₅与MoO₃在TiO₂载体上均存在一个单层分散饱和阈值,分别为V20(负载率为20%,下同)、Mo10,在该阈值前后活性组分在载体上分别以单层分散状态和明显的晶态存在.对于V₂O₅催化剂,其最佳催化活性出现在负载率接近单层分散饱和阈值时,与无催化状态相比,T_i(起燃温度)、T_p(最大失重率温度)以及T_f(燃尽温度)分别下降了69.1、46.0、23.0 ℃,有明显的阈值效应.而对于MoO₃催化剂,因其自身低熔点性而表现出良好的表面迁移能力,再加上α-MoO₃晶体特有的层状结构,使其可释放出更多的晶格氧,随着负载率的增加,该催化剂催化氧化碳烟活性持续增加,并且未观察到明显的阈值效应.研究显示,在相同负载率下,MoO₃催化剂催化氧化碳烟活性均高于V₂O₅催化剂.      

SO2对掺杂KMnO4的K2CO3/Al2O3吸附剂脱碳性能影响

针对SO₂对吸附剂CO₂吸附性能的影响，该文采用溶胶-凝胶法制备氧化铝气凝胶载体，浸渍法制备吸附剂，通过固定床实验系统进行N₂低温吸附-脱附实验，研究了掺杂KMnO₄的K₂CO₃/Al₂O₃吸附剂CO₂吸附性能以及SO₂对吸附剂吸附性能的影响。利用Avrami模型计算吸附动力学，并结合吸附剂的孔隙和晶相结构变化分析吸附机理。结果表明：吸附实验最佳反应温度60℃，掺杂KMnO₄提高了K₂CO₃/Al₂O₃的CO₂吸附性能，吸附量提高0.13 mmol/g。在CO₂吸附实验中加入微量SO₂，掺杂KMnO₄后会减小烟气中SO₂对CO₂吸附...     

不同反应物制备NiFe2O4类芬顿催化剂催化性能比较

该文以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O、NiCl₂·6H₂O和FeCl₂·4H₂O、NiSO₄·6H₂O和FeSO₄·7H₂O为3组反应物,NaOH为沉淀剂,采用共沉淀法制备催化材料NiFe₂O₄催化剂,比较3组反应物制备出的NiFe₂O₄催化剂对活化SPS降解RhB染料废水的效果,并对材料进行表征。结果显示,以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O为反应物制备出的材料催化性能、形貌结构最优。以NiCl₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O为反应物,通过单因...     

芬顿氧化深度处理厌氧氨氧化出水影响因素的最优组合

利用正交试验对影响芬顿氧化深度处理垃圾渗滤液厌氧氨氧化出水的起始pH、 nFe²⁺/nH₂O₂、mH₂O₂/m CODcr、反应温度4种主要因素的最优组合开展研究。结果表明：4种因素均对芬顿氧化深度处理垃圾渗滤液厌氧氨氧化出水产生显著影响,影响顺序为起始pH>反应温度> mH₂O₂/m COD_Cr>nFe²⁺/nH₂O₂,起始pH对COD_Cr去除率影响极显著, mH₂O₂/m COD_Cr和nFe²⁺/nH₂O₂影响程度较为接近;4种影响因素最优组合为起始pH=4.0、nFe²⁺/nH₂O₂=1:3、mH_2...     

过渡金属改性的Cr-Ce-O催化剂氧化氯苯性能

以氯苯为含氯挥发性有机污染物探针物,以稀土基CeO₂为基底活性氧化物,采用柠檬酸络合法制备Cr-Ce-O催化剂,考察Cr/Ce物质的量比、过渡金属氧化物掺杂及掺杂量、载体和焙烧温度对Cr-Ce-O催化剂催化氧化氯苯性能的影响;采用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、XPS等表征技术分析催化剂的基本特性.研究表明,Cr₂O₃和CeO₂间形成了CrCeO_x固溶体,掺杂有ZrO₂的Cr₂O₃-CeO₂/Al₂O₃催化剂其比表面积得到显著提升,且载体对催化剂活性组分形态结构产生重要影响,其中以焙烧温度为400℃,堇青石为载体的催化剂氧化活性较优.研究发现,ZrO₂掺杂量亦对催化剂氧化活性产生显著性影响,当Zr/Cr物质的量比为1：2时,Cr₂O₃-CeO₂-ZrO₂/堇青石催化剂表现最佳,催化氧化氯苯转化率可达92.7%（反应温度为350℃）,这主要是由于ZrO₂掺入促进了CeO₂和Ce₂O₃,Cr₂O₃和ZrO₂间的相互作用,氧空位增加促使表面活性氧（O_sur）增多.     

片状Bi2O3的制备及其光催化性能

利用化学沉淀法,分别以Bi（NO₃）₃·5H₂O为铋源、稀HNO₃为溶剂和HTMA为沉淀剂,制备出片状Bi₂O₃光催化剂.利用SEM、XRD和BET分别对制备的Bi₂O₃形貌、厚度、晶型和比表面积进行表征,并借助紫外可见漫反射和光化学反应仪对材料的光催化性能进行测试.结果表明：制备的片状Bi₂O₃光催化剂形貌较好,厚度均一,a-Bi₂O₃晶型,对可见光的吸收较强,表现出较好的光催化性能.在模拟可见光300W下,3.0h后Bi₂O₃光催化剂对四环素溶液的降解率可以达到82.6%,远远高于市售纳米Bi₂O₃颗粒.     

附载型复合光催化剂TiO2.Al2O3/beads降解有机磷农药

研究以四异丙醇钛［Ti(iso-OC₃H₇)4］、异丙醇铝为原料,以空心玻璃微球为载体,用溶胶-凝胶法制备可漂浮附载型复合光催化剂TiO₂.Al₂O₃/beads的过程。用该光催化剂降解有机磷农药,并与光催化剂DegussaP-25TiO2光活性进行比较。结果表明,附载型复合光催化剂活性显著提高,最高光活性为同样降解条件下,同样含量DegussaP-25TiO₂光活性的1.4倍,且TiO₂.Al₂O₃组分摩尔比存在最佳值。同时还研究了TiO₂.Al₂O₃/beads对有机磷农药的吸附性,并用XRD和TEM对附载型复合光催化剂进行表征。