机械化学法CaO-Al体系处置氯代有机污染物的试验及机理研究
发布时间：2023-06-16 20:39
机械化学法作为一种非热处置技术,通过机械能诱发化学反应,实现持久性有机污染物的降解,其良好的反应条件和工业应用可行性使其成为研究热点。本论文针对传统脱卤试剂反应慢、机械化学降解POPs机理不明确、工艺参数对降解效率影响复杂、实际飞灰成分复杂等问题,旨在开发更高效稳定的脱卤试剂新工艺,考察机械化学作用机理和典型Cl-POPs降解途径、建立并验证包含各种工况参数的反应动力学模型,探索机械化学法无害化处置生活垃圾焚烧飞灰的实际应用工艺。通过多种脱氯剂的对比试验发现,以氧化钙和铝粉为脱氯剂的CaO-Al机械化学工艺对有机氯农药(HCBz.PP’-DDD和γ-HCH)处置效率最高,反应速率最快(比传统CaO工艺节省30%以上的时间)。进一步通过气相色谱-电子捕获器检测器、离子色谱仪、X射线衍射光谱仪等化学分析方法,结合拉曼光谱、电子顺磁共振、扫描电子显微镜等表征手段,推测CaO-Al工艺机械化学作用下,HCBz被激活芳香自由基团后,通过逐步脱氯生成低氯苯,苯环破坏生成链状烷烃类或聚合生成石墨,最终产物为无定形态氯盐(无机氯)和无定形碳单质。机械化学反应样品微观结构呈现均匀分布的粒径小于1μm的熔...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
术语符号对照表
第一章 绪论
1.1 氯代有机污染物
1.1.1 有机氯农药污染现状
1.1.2 垃圾焚烧飞灰及其污染
1.2 传统无害化处置技术
1.2.1 Cl-POPs的无害化处置技术
1.2.2 重金属处置技术
1.3 机械化学处置工艺
1.3.1 机械化学处置POPs工艺
1.3.2 机械化学法固化重金属
1.4 本文研究目的、研究内容和研究思路
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 研究路线
第二章 本文实验装置和分析测试方法
2.1 实验装置
2.2 反应物料
2.3 样品预处理及其检测分析方法
2.3.1 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH残留
2.3.2 可溶性氯的回收
2.3.3 飞灰中PCDD/Fs浓度
2.3.4 GC/MS全扫描
2.3.5 飞灰中重金属渗滤
2.3.6 其他参数
2.4 质量控制和保证(QC/QA)
第三章 机械化学脱氯试剂的选优
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 球磨工况
3.2.2 标样曲线
3.3 脱氯剂对HCBz降解的影响
3.3.1 不同脱氯体系对HCBz的降解效果
3.3.2 不同脱氯体系对HCBz的脱氯效果
3.3.3 CaO-Al体系的优化
3.4 脱氯剂对P.P’-DDD降解的影响
3.4.1 不同脱氯剂对P.P’-DDD的降解效果
3.4.2 不同脱氯剂对P.P’-DDD的脱氯效果
3.5 脱氯剂对γ-HCH降解的影响
3.5.1 不同脱氯剂对γ-HCH的降解效果
3.5.2 不同脱氯剂对γ-HCH的脱氯效果
3.6 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH的降解效果对比
3.7 本章小结
第四章 CaO-Al机械化学脱氯工艺的机理研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验操作
4.2.2 样品分析和表征
4.3 无机产物生成
4.3.1 可溶性Cl-的回收
4.3.2 化学元素组成变化
4.3.3 晶型结构变化
4.4 有机物转化
4.4.1 低氯苯的生成和降解
4.4.2 其他有机产物
4.4.3 Raman光谱特征峰
4.5 摩擦等离子体模型
4.5.1 微观形态变化
4.5.2 球磨激发自由基
4.6 本章小结
第五章 机械化学球磨过程反应动力学研究及CaO-Al工艺模拟
5.1 前言
5.2 球磨实验工况
5.3 CaO-Al工艺处置HCBz效率的影响参数
5.3.1 球磨时间对降解效率的影响
5.3.2 转速对降解效率的影响
5.3.3 球料比对降解效率的影响
5.3.4 物料比对降解效率的影响
5.4 行星式球磨机械化学理论模型研究
5.4.1 行星式球磨机中磨球宏观运动模型
5.4.2 微观撞击能量传递模型
5.4.3 机械化学反应动力学模型
5.5 CaO-Al工艺处置HCBz的反应动力学模拟
5.6 本章小结
第六章 CaO-Al体系机械化学降解生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的研究
6.1 前言
6.2 球磨实验工况
6.2.1 样品准备和预处理
6.2.2 机械化学实验设计
6.3 球磨原始飞灰的二噁英降解效果与无效成因分析
6.3.1 二噁英的降解效果
6.3.2 原始飞灰中PCDD/Fs降解无效成因
6.4 水洗飞灰和氯化水洗飞灰的二噁英降解效果及无机氯成因验证
6.4.1 飞灰的水洗预处理
6.4.2 水洗飞灰中PCDD/Fs的降解效果及无机氯脱除验证
6.4.3 氯化水洗飞灰种PCDD/Fs的降解效果及无机氯还原验证
6.5 飞灰中二噁英的机械化学降解路径分析
6.6 本章小结
第七章 基于CaO-Al机械化学协同固化飞灰中重金属及其工艺优化
7.1 前言
7.2 实验方案设计
7.3 无添加剂重金属固化实验结果与机理分析
7.3.1 重金属的固化效果
7.3.2 直接球磨固化机理分析
7.4 不同添加剂对飞灰中重金属的固化效果与选优
7.4.1 CaO-Al与CaO对飞灰中重金属的固化对比
7.4.2 CaO含量对固化重金属的影响
7.4.3 飞灰重金属渗滤浓度与浸提液pH相关性
7.5 本章小结
第八章 全文总结与展望
8.1 全文总结
8.2 本文主要创新点
8.3 本文不足之处及研究展望
参考文献
作者简介及攻读博士学位期间科研成果
本文编号：3833947
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
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致谢
摘要
ABSTRACT
术语符号对照表
第一章 绪论
1.1 氯代有机污染物
1.1.1 有机氯农药污染现状
1.1.2 垃圾焚烧飞灰及其污染
1.2 传统无害化处置技术
1.2.1 Cl-POPs的无害化处置技术
1.2.2 重金属处置技术
1.3 机械化学处置工艺
1.3.1 机械化学处置POPs工艺
1.3.2 机械化学法固化重金属
1.4 本文研究目的、研究内容和研究思路
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
1.4.3 研究路线
第二章 本文实验装置和分析测试方法
2.1 实验装置
2.2 反应物料
2.3 样品预处理及其检测分析方法
2.3.1 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH残留
2.3.2 可溶性氯的回收
2.3.3 飞灰中PCDD/Fs浓度
2.3.4 GC/MS全扫描
2.3.5 飞灰中重金属渗滤
2.3.6 其他参数
2.4 质量控制和保证(QC/QA)
第三章 机械化学脱氯试剂的选优
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 球磨工况
3.2.2 标样曲线
3.3 脱氯剂对HCBz降解的影响
3.3.1 不同脱氯体系对HCBz的降解效果
3.3.2 不同脱氯体系对HCBz的脱氯效果
3.3.3 CaO-Al体系的优化
3.4 脱氯剂对P.P’-DDD降解的影响
3.4.1 不同脱氯剂对P.P’-DDD的降解效果
3.4.2 不同脱氯剂对P.P’-DDD的脱氯效果
3.5 脱氯剂对γ-HCH降解的影响
3.5.1 不同脱氯剂对γ-HCH的降解效果
3.5.2 不同脱氯剂对γ-HCH的脱氯效果
3.6 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH的降解效果对比
3.7 本章小结
第四章 CaO-Al机械化学脱氯工艺的机理研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验操作
4.2.2 样品分析和表征
4.3 无机产物生成
4.3.1 可溶性Cl-的回收
4.3.2 化学元素组成变化
4.3.3 晶型结构变化
4.4 有机物转化
4.4.1 低氯苯的生成和降解
4.4.2 其他有机产物
4.4.3 Raman光谱特征峰
4.5 摩擦等离子体模型
4.5.1 微观形态变化
4.5.2 球磨激发自由基
4.6 本章小结
第五章 机械化学球磨过程反应动力学研究及CaO-Al工艺模拟
5.1 前言
5.2 球磨实验工况
5.3 CaO-Al工艺处置HCBz效率的影响参数
5.3.1 球磨时间对降解效率的影响
5.3.2 转速对降解效率的影响
5.3.3 球料比对降解效率的影响
5.3.4 物料比对降解效率的影响
5.4 行星式球磨机械化学理论模型研究
5.4.1 行星式球磨机中磨球宏观运动模型
5.4.2 微观撞击能量传递模型
5.4.3 机械化学反应动力学模型
5.5 CaO-Al工艺处置HCBz的反应动力学模拟
5.6 本章小结
第六章 CaO-Al体系机械化学降解生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的研究
6.1 前言
6.2 球磨实验工况
6.2.1 样品准备和预处理
6.2.2 机械化学实验设计
6.3 球磨原始飞灰的二噁英降解效果与无效成因分析
6.3.1 二噁英的降解效果
6.3.2 原始飞灰中PCDD/Fs降解无效成因
6.4 水洗飞灰和氯化水洗飞灰的二噁英降解效果及无机氯成因验证
6.4.1 飞灰的水洗预处理
6.4.2 水洗飞灰中PCDD/Fs的降解效果及无机氯脱除验证
6.4.3 氯化水洗飞灰种PCDD/Fs的降解效果及无机氯还原验证
6.5 飞灰中二噁英的机械化学降解路径分析
6.6 本章小结
第七章 基于CaO-Al机械化学协同固化飞灰中重金属及其工艺优化
7.1 前言
7.2 实验方案设计
7.3 无添加剂重金属固化实验结果与机理分析
7.3.1 重金属的固化效果
7.3.2 直接球磨固化机理分析
7.4 不同添加剂对飞灰中重金属的固化效果与选优
7.4.1 CaO-Al与CaO对飞灰中重金属的固化对比
7.4.2 CaO含量对固化重金属的影响
7.4.3 飞灰重金属渗滤浓度与浸提液pH相关性
7.5 本章小结
第八章 全文总结与展望
8.1 全文总结
8.2 本文主要创新点
8.3 本文不足之处及研究展望
参考文献
作者简介及攻读博士学位期间科研成果
本文编号：3833947
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