飞灰高温煅烧烟气中重金属吸附特性实验研究

摘要

城市垃圾焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物，且具有高浸出率，属于危险废物，必须进行妥善处理处置。焚烧热处理技术已经逐渐成为世界范围内城市生活垃圾处理技术的主流之一。然而对飞灰高温煅烧烟气中重金属的吸附研究还相对较少。本文主要利用液固混合的吸附系统对焚烧飞灰中的四种重金属Cu、Cd、Zn和Pb进行吸附，并在液体吸收剂和固体吸附剂中建立四种重金属的吸附动力学模型。
　　本文首先在立式箱型高温管式电阻炉上对焚烧飞灰中进行煅烧，考察不同的吸附剂以及吸附系统对重金属Cu和Pb的吸附效果。结果发现：液体吸收剂中(1mol/LHNO3+10％H2O2)对重金属Cu和Pb的吸附效果最好，吸附量能达到15％左右；固体吸附剂中活性炭对重金属Cu和Pb的吸附效果最好，能达到40％左右。通过XRD分析发现重金属主要以氯化物存在；扫描电镜图像显示，活性炭由于其颗粒细小，表面结构复杂，因此吸附效果较好。而在(1mol/LHNO3+10％H2O2+活性炭)组成的吸附系统下，重金属Cu和Pb的平衡分布效果最好，分别达到85％和65％。
　　再次，改变焚烧飞灰的煅烧温度和煅烧时间，利用所得到的最佳吸附系统对尾气吸附，考察时间对重金属吸附的影响。实验发现：时间的增加使重金属的吸附率下降，通过XRD分析2h和4h的活性炭发现，所吸附的重金属以氯化物为主，还有部分的PbO2，而在时间为4h的活性炭中还发现了ZnO。挥发出来的重金属主要分布在吸附系统以及清洗反应器的洗液中;重金属的吸附率都是随着挥发率的增加而降低的。
　　最后，利用煅烧实验中所得到的吸附剂吸附烟气中重金属Cu、Cd、Zn和Pb的量随时间的变化曲线，分别在液体吸收剂和固体吸附剂中建立等温吸附动力学模型。结果表明：在液体吸收剂中，Cu，Cd和Zn的吸附动力学符合Lagergren一级吸附动力学，速率常数为0.0114min-1，0.0179min-1和0.0169min-1；而Pb符合吸二级吸附动力学，速率常数为59.2278(g·min)-1。在固体吸附剂中，四种重金属的吸附均符合Elovich方程，吸附常数分别为2.71×10-4，6.42×10-5，7.42×10-4和3.46×10-4。