垃圾焚烧飞灰中重金属的特性及飞灰稳定化处理实验研究

摘要

本文研究了垃圾焚烧飞灰的基本特性及化学形态，开发了一类新型的重金属螯合剂：二丙基二硫代磷酸钾和二异丙基二硫代磷酸钾，通过实验研究了加入量、pH和反应时间对该类螯合剂稳定化处理飞灰效果的影响，并与目前常用的飞灰药剂稳定化处理技术进行比较，为飞灰药剂稳定化处理技术提供技术资料。 飞灰中重金属的主要化学形态各不相同，Pb、Cu、Zn和Ni以碳酸盐结合态、铁一锰氧化物结合态和残留态为主，Cd以碳酸盐结合态为主，而Cr以残留态为主。Cd为飞灰中最不稳定金属，其次为Ni，相对比较稳定的金属为Cr。飞灰中重金属不稳定性的次序为Cd>Ni>Zn>Pb>Cu>Cr。浸出时间、pH和液固比对飞灰中重金属的浸出量有一定的影响，其中pH影响最为显著。飞灰中重金属渗出率的次序为Pb>Cr>Cd>Ni>Cu>Zn，重金属Pb的渗滤浓度值超出了国标的浸出阀值． 飞灰的稳定化处理实验表明，二丙基二硫代磷酸钾和二异丙基二硫代磷酸钾不仅能与游离态的重金属发生螯合反应，同时也可与黏土矿物晶层表面和断裂变角的Al和Fe发生螯合反应。二丙基二硫代磷酸钾和二异丙基二硫代磷酸钾对飞灰的稳定化处理效果受pH的影响较小，在浸取液pH为1-13的范围内，重金属的浸出含量都在国家填埋标准以内。稳定化处理的对比实验表明，处理后飞灰的稳定性受pH值影响的顺序依次为石灰石>硫化钠>磷酸钠>DTCR>二硫代磷酸型重金属螯合剂。在同等投加量下，有机稳定剂的处理效果明显比无机稳定剂的效果显著，以二丙基二硫代磷酸钾和二异丙基二硫代磷酸钾的效果最好，DTCR次之，然后分别是磷酸钠，硫化钠和石灰石。因此，二硫代磷酸型重金属螯合剂是一种较为高效的垃圾焚烧飞灰稳定剂。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1我国固废垃圾现状

1.2固废垃圾的处理方式

1.2.1填埋处理

1.2.2堆肥处理

1.2.3垃圾焚烧处理

1.3垃圾焚烧处理技术现状

1.3.1固化

1.3.2稳定化

1.4本课题的研究意义及主要研究内容

1.4.1研究意义

1.4.2主要研究内容和技术路线

第二章垃圾焚烧飞灰的特性及形态分析

2.1垃圾焚烧飞灰的化学组成

2.1.1实验方法

2.1.2实验结果

2.2垃圾焚烧飞灰的重金属含量

2.2.1重金属含量分析方法

2.2.2飞灰中重金属的总量

2.3不同粒径范围内飞灰的重金属含量

2.3.1飞灰颗粒尺寸分布特性

2.3.2不同粒径范围的重金属含量

2.4垃圾焚烧飞灰的化学形态分析

2.4.1实验方法

2.4.2化学形态实验结果分析

2.5本章小结

第三章垃圾焚烧飞灰的渗滤特性

3.1飞灰渗滤实验方法

3.1.1国标浸出方法

3.1.2毒性特性浸出程序(TCLP)

3.1.3浸出方法的比较

3.2垃圾焚烧飞灰重金属的渗滤特性

3.3不同渗滤条件对重金属渗滤特性的影响

3.3.1浸出时间对飞灰中重金属渗滤特性的影响

3.3.2液固比(L/S)对飞灰中重金属渗滤特性的影响

3.3.3浸取剂初始pH值对重金属的浸出影响

3.4本章小结

第四章重金属螯合剂的研制及反应机理探讨

4.1重金属螯合剂的研制

4.1.1基本化学试剂及理化性质

4.1.2二硫代磷酸酯的制备

4.1.3二硫代磷酸钾的制备

4.2螯合剂与重金属的反应机理探讨

4.2.1螯合剂与重金属的反应机理

4.2.2重金属螯合剂反应前后的红外光谱分析

4.2.3重金属螯合剂稳定飞灰前后的电镜扫描分析

4.3本章小结

第五章焚烧飞灰的稳定化处理实验

5.1二硫代磷酸型螯合剂的稳定实验

5.1.1螯合剂的稳定效果

5.1.2浸取剂pH值对飞灰稳定化效果的影响

5.1.3螯合剂加入量对焚烧飞灰稳定效果的影响

5.1.4反应时间对飞灰稳定化效果的影响

5.2不同类型稳定化药剂对飞灰的稳定效果比较

5.2.1药剂的稳定机理

5.2.2稳定效果比较

5.4本章小结

第六章总结

6.1实验总结

6.2研究展望

参考文献

致谢