城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属去除实验研究

发布时间：2020-08-25 21:58

【摘要】：垃圾焚烧技术在处理垃圾方面得到了广泛应用,但焚烧时产生的飞灰中富集了重金属污染物,给环境和人们身体健康造成严重的危害。电动去除技术处理飞灰中的重金属是一种有效的处理方法,三维电极法是在传统二维电极法的基础上投入颗粒电极而形成的,具有更好的传质能力和传质效果,而三相三维电极法是在三维电极法的装置底部进行曝气形成“气-液-固”三相共同作用的一种电动去除方法,能有效克服三维电极法中出现的电流短路现象、浓差极化现象、飞灰板结现象,可显著增强飞灰中重金属的处理效果。论文以重庆市某垃圾焚烧厂产生的飞灰为研究对象,采用三维电极法和三相三维电极法处理飞灰中的重金属展开了研究,并对其去除机理进行了分析。首先对飞灰理化性质进行研究,结果表明:飞灰粒径分布范围较大且分布不连续,有向小粒径范围集中的趋势;飞灰中重金属Pb、Cd、Zn、Cu的全含量分别为1517 mg/kg、342 mg/kg、1496 mg/kg、722 mg/kg,浸出毒性分别为1.8716μg/mL、1.3655μg/mL、7.2339μg/mL、1.4449μg/mL。三维电极实验研究结果表明:重金属的去除率随电极投加比的增大呈先增加后减小的趋势,当投加比为5%、反应时间为72 h时,重金属的去除效果最好,Pb、Cd、Zn、Cu的去除率分别达到58.29%、83.57%、47.46%、77.14%;三相三维电极实验研究结果表明:处理飞灰中重金属的最佳实验条件是电压梯度U=1.0 V/cm,去除时间t=7 h,电极投加比为5%,曝气流量Q=0.4 L/min,在该实验条件下,重金属Pb、Cd、Zn、Cu的去除率分别为75.98%、88.64%、50.72%、81.58%。三相三维电极法与三维电极法的对比分析得到,前者重金属Pb、Cd、Zn、Cu的去除率得到了显著提升,其中Cd的去除率提升最大,从原来的29.43%提升到88.64%,其次是Cu和Pb,去除率分别达到81.58%、75.98%,Zn的去除率从30.39%提升到50.72%,这说明利用三相三维电极法处理飞灰中重金属的效果明显优于三维电极法。电动法处理飞灰中重金属的机制有电渗流、电迁移、电泳、电解反应、吸附/解吸、对流等,重金属的释放过程包括H~+的外扩散、H~+的内扩散、H~+与活性物质反应释放重金属离子、重金属离子内扩散、重金属离子外扩散五个步骤;三维电极法增大了化学反应表面积,改善了重金属的传质效果,提高了电流利用率;三相三维电极法的曝气搅拌不但增加了样品区的氧容量,而且能有效克服三维电极法中出现的电流短路现象、浓差极化现象等,并抑制了飞灰板结,从而显著强化了重金属的去除效果。
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X701
【图文】：

长方体,实验装置图,三维电极

庆科技学院硕士专业学位论文 2 实验材料及设2 实验材料及设计2.1 实验设备及仪器2.1.1 三维电极反应器三维电极反应器是在传统二维电极的基础上，投入颗粒电极而形成的，即三维颗极在主电场的作用下被复极化，带上与主电极相同的电荷。较二维电极比，三维电有更大的化学反应面体比，物质的传质效果更佳，具有较高的电流效率和时空产率文采用自制长方体实验装置（如图 2.1）进行三维电极电动去除实验，由于电动实溶液呈酸性，为防止箱体腐蚀，又便于观察样品区飞灰的状态变化，所以实验装置有机玻璃粘合而成。装置外部尺寸为 200mm×120mm×110mm，样品区的有效空间为 100 mm×100 mm×100 mm。阴极槽与阳极槽的规格为：30mm×100mm×100mm。

装置图,装置图,仪器,设备

图 2.2 自制曝气实验装置图Fig. 2.2 The photo of the homemade aeration experimental device 其它仪器及设备电动去除实验所用的其它主要仪器设备如表 2.1 所示。表 2.1 主要仪器设备Table 2.1 The main instruments and equipment名称型号生产厂家电子天平 JA3003 邦西仪器科技有限公真空干燥箱 DZF-2ASB 北京科伟永兴仪器有限磁力搅拌器 MYP11-2 上海梅颖浦仪器仪表有限pH 酸碱度测试笔 PH-100 上海邦西科技有限公

飞灰,采样点

科技学院硕士专业学位论文 2 实验材料及2 实验主要原材料.1 飞灰飞灰的组分和性质受焚烧类型、焚烧条件、采样时间等因素的影响，因此在研的采集是不容忽视的环节，故论文所用的飞灰样品来自重庆某垃圾焚烧炉布袋，如图 2.3 所示。采集回实验室的飞灰样品密封后，置于阴凉处妥善保存，实飞灰于真空干燥箱内在 105℃下恒温干燥 24 小时后，过 50 目筛以备用，飞灰 2.4 所示。

【参考文献】