固体添加剂对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发特性的影响

在研究垃圾与污泥掺烧后焚烧飞灰中重金属浸出特征的基础上,重点研究了飞灰在1 000 ℃条件下高温处置过程中重金属(Cu、Zn 、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性及添加剂(CaO、Al₂O₃、SiO₂、高岭土、粉煤灰)对重金属转化与挥发特性的影响。研究结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb、Mn含量较高,Ni的含量较低,而毒性较大的Cd达到29.4 mg/kg。浸出液中七种金属都满足危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996),并且重金属的浸出浓度受浸取时间及浸取液pH值影响较大。在同样的高温处置条件下,焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别。其中,Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率小于30%。综合来看,飞灰中重金属的挥发性大小依次为Pb>Cd>Zn>Cu。飞灰中添加Al₂O₃和高岭土可以抑制Cd的挥发,添加Al₂O₃后Pb的挥发率有所减少,添加SiO₂、CaO、高岭土、粉煤灰均使Zn的挥发率降低,而对Cu的挥发率没有抑制作用,这与飞灰中高Cl含量及各痕量元素化合物对固体添加剂活性位选择性的竞争吸附有关。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的热稳定化条件及机理

研究了生活-农业混合型垃圾焚烧飞灰与单一生活垃圾焚烧飞灰（简称混合型飞灰与单一型飞灰）热处理过程中的重金属挥发特性与稳定化效果，并结合FT-IR、XRD检测手段对稳定化机理进行了探讨。结果表明，单一型飞灰中重金属的挥发性普遍高于混合型飞灰，垃圾源氯含量对重金属的挥发性有明显影响。飞灰中Mn、Cr不易挥发，Zn、Cu较易挥发，Pb、Cd挥发性很强，热处理温度超过1 000 ℃时挥发率都超过50%。800 ℃为相对最优的热处理温度，兼顾了热处理过程重金属稳定化与抑制挥发。800 ℃以上时飞灰形成了稳定的硅酸盐结构体系，是重金属热处理后难以浸出的主要机理。     

利用旋风炉玻璃化处理垃圾焚烧飞灰实验研究

在自行设计的旋风炉实验台上对焚烧飞灰进行玻璃化熔融实验,系统研究了焚烧飞灰熔融前后微观形貌、灰渣中重金属特性和浸出特性。实验结果表明,焚烧飞灰旋风熔融后成黑色的脆硬玻璃态熔渣,表层呈浅黄色。在熔渣中N i、Cr的固溶率最高,均超过95%以上;低熔点重金属多数挥发至熔融烟气和熔融烟道飞灰颗粒中,Cd的固溶率仅有21%,Pb和Zn部分固溶于玻璃态熔渣中,两者固溶率可达42%以上。Cu和As的固溶率分别为37%和18%。熔融后的玻璃态熔渣重金属浸出率明显低于熔融前的焚烧飞灰,且均低于美国EPA的标准限值。     

红色长余辉发光材料Ca2Zn4Ti15O36：Pr^3＋的合成和发光性质

分别采用高温固相法和溶胶-凝胶法合成了新型红色长余辉发光材料Ca2Zn4Ti15O36:Pr。高温固相法合成Ca2Zn4Ti15O36需要在1200℃灼96h才能形成纯物相。热重分析曲线和X射线衍射分析结果表明：溶胶-凝胶法制得的前驱体在700℃灼烧12h开始形成Ca2Zn4Ti15O36物相；在1000℃灼烧24h得到Ca2ZnTi15O36纯物相；最佳反应温度为1000℃，激活剂Pr^3 的最佳浓度为0．6mol％，发光强度比高温固相法增强了510％。     

垃圾焚烧飞灰熔融污染物排放研究

在40℃-1400℃,升温速率为10℃/min,N2气氛下,利用热重分析仪,研究了飞灰熔融过程中污染物排放特点。实验发现,飞灰熔融过程中有分布在800℃-1000℃和1000℃-1200℃的两个主要失重峰;进一步在小试实验装置上收集并测定了熔融失重挥发物及气体污染物,讨论熔融过程中的质量分布规律。研究结果表明,飞灰熔融过程中在上述两个温度段的重金属和气体污染物均超标,如果处理不当会造成严重的二次污染。     

酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布研究

采用高温管式炉系统进行酸洗污泥与煤共燃烧实验。对共燃烧后As、Cr、Ni、Cd、Cu、Mn、Pb、Zn、Sb、Se重金属元素在烟气、飞灰及炉渣中的分配率进行分析。结果表明,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,主要分布在烟气和飞灰中。Cd在烟气中的最大分配率为61%;Se在烟气中的分配率为38.58%~94.612%;Zn在低、高温段分别主要分布在烟气和飞灰中。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属,Pb在炉渣中的分配率较稳定,分配率为42.67%~64.76%,在烟气和飞灰中的分配率波动较大,其分配率分别是14.176%~45.79%和9.78%~32.55%;Sb在烟气中的最大分配率为37.64%;温度升高反而会抑制As、Cu挥发,这与高温下As、Cu易与矿物质反应生成络合物有关。Ni、Cr、Mn属于难挥发重金属,绝大部分残留在炉渣中,且分配率对温度变化不敏感。赋存于炉渣中的Cr、Ni分别超过95%和97%;随着温度升高,Mn在炉渣中的分配率由71.46%增加到96.89%。     

添加剂对焚烧飞灰旋风熔融特性的影响

采用旋风熔融炉对焚烧飞灰进行熔融试验，分析了CaO、SiO2、MgO等添加剂对熔渣熔融特性的影响。结果表明，CaO添加量在5%时可有效地控制飞灰熔点，熔渣中晶体相的比例较少，稳定性较好；添加SiO2有利于降低飞灰的熔点，随着SiO2添加量的增加，熔渣中玻璃态无定形物质增多，熔渣稳定性就越好；MgO对飞灰中硅酸盐或硅铝酸盐的网状结构有破坏作用，可降低熔融体黏度，MgO的添加可使熔渣中的玻璃态物质增多，晶体相转变为无定形熔渣，MgO添加量大于5%时，可促使试样达到较好的熔融效果。     

红色长余辉发光材料Ca2Zn4Ti15O36∶Pr3+的合成和发光性质

分别采用高温固相法和溶胶-凝胶法合成了新型红色长余辉发光材料Ca2Zn4Ti15O36∶Pr. 高温固相法合成Ca2Zn4Ti15O36需要在1200 ℃灼烧96 h才能形成纯物相. 热重分析曲线和X射线衍射分析结果表明 溶胶-凝胶法制得的前驱体在700 ℃灼烧12 h开始形成Ca2Zn4Ti15O36物相; 在1000 ℃灼烧24 h得到Ca2Zn4Ti15O36纯物相; 最佳反应温度为1000 ℃, 激活剂Pr3+的最佳浓度为0.6mol%, 发光强度比高温固相法增强了510%.     

生活垃圾流化床热处置中重金属迁移分布研究

在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化,分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明,高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发;而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明,金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下,金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在,其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之,CuCl_3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强,提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律,大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因,流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。     

垃圾焚烧氯对重金属迁移特性的影响

在管式反应炉上，通过加入有机氯（PVC）和无机氯（NaCl）研究了垃圾焚烧时氯对重金属迁移特性的影响。结果表明，在低温下，氯对重金属的挥发几乎没有影响，只有在较高的反应温度下氯才会对重金属的挥发特性产生影响，且垃圾焚烧过程中氯的存在使重金属更易向飞灰或烟气中迁移，垃圾中有机氯对重金属迁移特性的影响要大于无机氯。氯的存在会显著改变分布在飞灰和烟气或底渣和飞灰之间的重金属的分布特性。     

垃圾焚烧飞灰理化特性研究

应用能谱分析、灰熔点炉、XRD、压汞仪等仪器手段对国内外8种垃圾焚烧飞灰的成分、熔点、晶相结构、颗粒特性等物理化学性质进行了系统研究。研究表明,飞灰成分因为受原料、炉型、取样位置等因素影响而差异很大。由于飞灰的成分差异导致垃圾焚烧飞灰比煤灰更易于熔融,对熔融处理有利,这主要归因于飞灰中SiO2含量以及SiO2/Al2O3差异,熔点与SiO2含量存在正比关系；添加CaO实现助熔是有条件的,不同飞灰由于焚烧条件和飞灰成分不同导致晶相组成有一定差异；飞灰内部孔径主要分布于0.3 μm～1.5 μm范围内,飞灰的比表面积为20.5 m2/g。     

垃圾焚烧飞灰基本特性研究

以三个正在运行的垃圾发电厂的除尘器飞灰为研究对象，实验测出它们的化学组成、热灼减率、灰熔点等物化特性和浸出毒性、腐蚀性等有害特性，对三种灰样的特性进行了对比、分析。结果表明，飞灰的物化特性主要受飞灰中MgO、CaO、SiO2和CaCl2等几种主要成分质量分数的影响。MgO和Al2O3质量分数较高而CaCl2质量分数较低的飞灰其灰熔点相对较高；CaO和CaCl2质量分数较高的飞灰其水分和热灼减率也相对较高；SiO2质量分数较高的飞灰其重金属的浸出率相对较低；CaO和Al2O3等碱性氧化物质量分数较高的飞灰其浸出液的pH值相对较高。     

锂/铌镁催化剂中碳酸锂的熔点与甲烷氧化偶联反应的活化和失活的关系

研究了铌掺杂的Li/MgO甲烷氧化偶联催化剂的反应性质及铌的助剂作用。铌的引入使得该催化剂上甲烷氧化偶联反应的活化温度降低50℃以上, 使此温度降到了催化剂中碳酸锂的熔点附近。试验观察到部分催化剂上甲烷氧化偶联反应的活性曲线在碳酸锂的熔点附近有一转折, 这一转折现象的出现与否及程度取决于制备条件。在碳酸锂的熔点附近, 含有铌的催化剂得到活化, 观察到无稀释气体时的反应引燃现象, 即温度增加几度活性便达到最大值。当在比碳酸锂熔点稍高的温度下且不稀释时反应, 含铌催化剂活性很高但很快失活, 在稍低于此熔点下则不失活, 但活性较低。这些试验结果表明, 含铌催化剂的活化与失活均与催化剂中的碳酸锂的相变化有关。试验还观察到了在稍高于碳酸锂的熔点下做寿命试验时, 甲烷氧化偶联反应的振荡现象。     

刚性聚芳醚腈合成与性能研究

用２，６ 二氟苯甲腈和间苯二酚为原料，在碱性条件下，于非质子极性溶剂中，通过溶液高温缩聚法制备聚芳醚腈［Ｐｏｌｙ（ｃｙａｎｏａｒｙｌｅｔｈｅｒ）ＰＣＥ］．并用ＩＲ、ＤＳＣ、ＴＧ、ＷＡＸＤ等手段对其结构及热性能、结晶行为进行了研究．结果表明，ＰＣＥ高聚物不仅具备较好的耐高温和耐热老化性能，而且具有较好的结晶性能．同时，用对比的方法，对ＰＣＥ的晶体结构进行了初步的探讨．     

Application of surface complexation modeling on the leaching of radionuclides from fly ashes

Surface complexation modeling based on diffuse double layer model (DDLM) has been employed to simulate the leaching behaviors of radionuclides (i.e., ⁶⁰Co²⁺, ⁶³Ni²⁺, ⁶⁴Cu²⁺ and UO₂ ²⁺) on fly ashes from hospital wastes. The fly ashes were characterized by X-ray diffraction (XRD), potentiometric acid–base titration, and scanning electron microscopy (SEM). The effect of pH, the ratio of solid-to-liquid (RSL), and particle size on the leaching of radionuclides was also conducted under the batch techniques. According to XRD patterns analysis, the main components of fly ashes was determined to be quartz and clay minerals such as kaolinite, illite and smectite. The site density and pH_PNZC (pH at point of net zero charge) of fly ashes calculated from potentiometric titration data was found to be 4.53 × 10^?4 mol/g and 7.4, respectively. One can see that the small amount of metal oxides attached on the surface of fly ashes by SEM images, corrosion surface of fly ashes was observed after leaching experiments. Results of the batch leaching experiments indicated that the leaching amount of radionuclides in fly ashes significantly depended on pH, the ratio of solid-to-liquid, and particle size. It is found that the leaching amount of radionuclides decreased in the order of ⁶⁴Cu²⁺ ? ⁶³Ni²⁺ > ⁶⁰Co²⁺ > UO₂ ²⁺ under the different pH, the RSL or particle size conditions. In this paper, DDLM has successfully been applied to describe the leaching behaviors of radionuclides from fly ashes. This research provides critical information for application of surface complexation modeling on the simulation of radionuclides leaching from fly ashes, which would clarify the leaching mechanism of radionuclides from fly ashes.     

BeSO4-Al2(SO4)3-Na2SO4三元熔盐体系相图的研究

热分析法研究了BeSO₄-Al₂(SO₄)3-Na₂SO₄三元熔盐体系的状态图。体系中存在三元转熔(包晶)点P,温度490℃,组成为BeSO₄18.8Wt%,Al₂(SO₄)₃15.0%,Na₂SO₄66.2%;三元低共熔(共晶)点E₁,温度为476℃,组成为BeSO₄20.0%,Al₂(SO₄)₃11.2,%,Na₂SO₄68.8%。另一低共熔点E₂温度为595℃,组成未能确定。体系中无三元化合物生成。     

2,3-二氟代联苯类液晶化合物的合成与性能

以4-烷基环己基甲酸和4-溴-2,3-二氟苯酚为原料,经格氏、黄鸣龙还原、碘代、芳基硼酸化、Suzuki偶联、威廉姆逊和酯化等反应,合成24种侧向二氟取代联苯类液晶化合物,总收率4.2%～8.7%,产物的分子结构经核磁（1H NMR,13C NMR）、红外和质谱确认。 利用差示扫描量热仪（DSC）和偏光显微镜（POM）对目标化合物进行了液晶性能测试。 结果表明,烷基链的长度不仅影响化合物的熔点和清亮点,还影响液晶相态变化;端烯可以降低化合物的熔点（降低了3.7 ℃）,提高清亮点（提高了24.8 ℃）,拓宽向列相区间（由54.1 ℃拓宽到82.6 ℃）;酯基的引入可以提高清亮点,有助于消除近晶相。 该系列化合物在垂直取向(VA)和平面转换(IPS)显示模式中具有潜在的应用前景。     

三溴化磷法合成三溴新戊醇及其热性能

以三溴化磷和季戊四醇为原料,经亲核取代反应制得三溴新戊醇酯化物（2）; 2与甲醇经酯交换反应合成了三溴新戊醇（3）,收率90%,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, FT-IR和元素分析确证。用DSC和TG研究了3的热性能。结果表明：3的熔点约为67.74 ℃; 3的初始分解温度和最大失重速率温度分别为120 ℃和180 ℃。     

燃煤电站锅炉颗粒Hg形态及其释放动力学参数

采集了一台320 MW机组锅炉在三个过量空气系数下的飞灰样品,将采集的飞灰筛分为四个粒径,测定了各飞灰样品的含炭量;对各飞灰样品进行两种加热方式的热处理,利用LUMEX全自动测汞仪测定了处理前后各飞灰样品的汞含量。根据飞灰中汞随温度的释放规律确定了飞灰中汞的形态,对加热过程颗粒Hg释放动力学参数进行了计算。测试与分析结果表明,粒径小的灰颗粒中汞浓度较高;过量空气系数增加后,飞灰含碳量降低,但飞灰中汞随过量空气系数的变化随粒径的不同有所不同;飞灰中含汞化合物的主要形态为HgCl₂和HgS,过量空气系数增加,飞灰中HgCl₂比例减少,HgS比例增加,HgO与HgSO₄的比例基本不变。停留时间是影响颗粒Hg生成的关键因素。过量空气系数越大,灰颗粒Hg释放的活化能就越大,大颗粒飞灰Hg释放活化能相对较大。