飞灰-污泥烧结物中重金属分布及形态分析

以垃圾焚烧飞灰与市政污泥为研究对象，探讨了飞灰与市政污泥混合物陶粒烧结温度和时间条件，开展了陶粒烧结物的形貌结构、物相分析及其重金属形态分布和含量变化。研究表明：在优化条件下，飞灰-市政污泥混合物在1150℃温度下烧结成型良好；陶粒烧结物中具有新矿物相生成，如CaAlSiO₄(OH)、CaSiO₃和CaAl₄O₇等矿物相，化学形态由不稳定形态转变为稳定形态；高温烧结后重金属Ba较为稳定的可氧化态F₃和残渣态F₄比例大幅度提高，其中残渣态F4所占比例提高到79%;Zn、Pb、Cu和Cr等金属可氧化态F₃可氧化态和残渣态F₄占比也得到了明显提高；Zn、Pb、Cu和Cr浸出浓度分别降低至0.33、0.003、0.03和0.01 mg/L，低于危险废弃物有害金属浸出浓度的最大允许限量。     

生活垃圾焚烧厂掺烧一般工业固废对飞灰稳定化的影响研究

本文对生活垃圾焚烧厂及掺烧工业固废所产生的飞灰进行比较,研究不同情况下的飞灰中重金属含量及浸出浓度,为掺烧工业固废的生活垃圾焚烧厂全厂协同调整提供依据及指导。结果表明,随着工业固废掺烧比例提高会导致Pb、Zn等重金属含量上升、且最终飞灰螯合样重金属浸出浓度增加,存在超标风险。通过灵活改变工业固废掺烧比例及螯合剂添加量对提高飞灰浸出稳定性有着积极作用。     

掺预处理垃圾焚烧飞灰水泥土的抗剪强度和浸出毒性试验研究

对垃圾焚烧飞灰进行水洗和硫酸亚铁预处理,将其掺入水泥固化软土中,通过三轴固结不排水试验和浸出毒性试验研究不同飞灰/水泥配比下所制得试样的抗剪强度和重金属浸出毒性,通过电镜扫描试验分析了掺垃圾焚烧飞灰的水泥土的微观特性,讨论了垃圾焚烧飞灰作为水泥土外掺剂的可行性.试验结果表明:相同水泥掺量下,随着飞灰含量增加,水泥土的抗剪强度增加,致密性和整体性增强.当水泥和飞灰掺量均为10％时,水泥土抗剪强度提高最显著.掺入垃圾焚烧飞灰的水泥土重金属浸出浓度符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007).研究成果可为垃圾焚烧飞灰的工程应用提供理论依据和参数支持.     

垃圾焚烧飞灰掺杂污泥及矿渣制备陶粒技术的研究

本研究主要探究了一种垃圾焚烧飞灰掺杂污泥及矿渣制备陶粒的技术,同时实现焚烧飞灰、污泥和矿渣无害化、资源化利用。本工艺技术参数如下：预处理后焚烧飞灰与污泥和矿渣按质量比例(3∶2∶3)混合均匀,添加造孔剂(Na₂CO₃)15%～20%,加水混匀,成球,105℃干燥4 h,移入马弗炉,400℃预热30 min,以20℃/min升温速率至1 100℃,保温5 min后,冷却至室温,得到成品。成品陶粒中的重金属浸出浓度、二噁英和可溶性氯盐含量均可达到技术规范(HJ 1134—2020)要求。     

城镇生活污泥焚烧炉渣和飞灰特性对比及分析

以郑州某城镇生活污泥焚烧处置项目焚烧炉渣及飞灰为研究对象,对其组成成分、微观形貌、物相组成、重金属含量进行了深入探究。结果表明：炉渣和飞灰的主要组成成分相近,SiO₂和Fe₂O₃质量分数之和均达到样品的50%左右,炉渣中Al₂O₃和P₂O₅分别是飞灰的4.28倍和2.93倍;飞灰中SO₃约为炉渣的9.75倍;炉渣部分表面发生烧结,飞灰表面蓬松粗糙,两者的比表面积(BET)分别为0.45 m²/g和26.49 m²/g;炉渣X射线衍射(XRD)强度低,元素多以非晶相或无定型态存在,炉渣和飞灰XRD图谱中均未检测出重金属晶相;飞灰中重金属含量及重金属浸出毒性均高于炉渣,且飞灰部分重金属浸出毒性也高于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中的标准限值,因此飞灰属于危废,而炉渣则属于一般固废。     

垃圾焚烧飞灰在污染物控制领域中的应用探讨

随着垃圾焚烧处置技术的推广和应用,垃圾焚烧飞灰产量逐年增加,传统填埋处置方式存在成本高、填埋场资源不足等问题,因此飞灰的综合利用问题广受关注。由于飞灰富含SiO₂、Al₂O₃等活性物质,在污染物的吸附脱除领域具有良好的应用前景。本文主要结合垃圾焚烧飞灰的理化特性,介绍了垃圾焚烧飞灰在不同废水废气中的污染物吸附脱除效果。综合近年来污染物脱除研究情况,着重介绍了原始飞灰和改性飞灰在重金属、磷盐、染料等污染物脱除中的应用效果、机理,指出了目前存在的主要问题,并对不同的应用工艺进行了成本分析和优缺点对比。最后提出了需要继续深入微波水热在提高飞灰吸附性的应用研究和进一步完善飞灰在污染物控制领域应用的全过程研究的建议与展望。     

水泥掺量对水泥-垃圾焚烧飞灰固化体性能的影响

引入单位飞灰重金属溶出的浓度与水泥的固化效率参数分析了水泥掺量对垃圾焚烧飞灰固化效果的影响,并提出了一种垃圾焚烧飞灰低成本、安全高效资源化利用的方法。结果表明:10%水泥的掺入可显著降低Pb、Cd的溶出,但是随着水泥掺量增加,固化体强度增大,水泥的固化作用发挥越不充分,固化效率显著降低。且当水泥掺量在40%以上时,水泥掺量的增加反而促进了单位飞灰Pb的溶出,对Pb的固化起反作用。此外,小掺量飞灰的掺入对水泥凝结时间、标准稠度用水量与力学性能均无不利影响,在控制Cl-的含量满足相关标准的前提下,将飞灰作为混合材应用于水泥生产,水泥的工作性能、力学性能及重金属离子的溶出性能均满足相应的要求,可实现飞灰的安全高效资源化利用。     

典型炉排炉和流化床垃圾焚烧飞灰及螯合产物的重金属浸出毒性

垃圾焚烧飞灰富含重金属、二噁英等污染物,属于危险废物,需进行无害化处理。目前国内生活垃圾焚烧厂广泛采用固化/稳定化+填埋的方式处置飞灰。对国内的炉排炉飞灰和流化床飞灰,以及两者的螯合产物进行取样,对比分析两种飞灰的特性、螯合前后的重金属浸出特性,利用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱分析（XRF）、场发射扫描电子显微镜（SEM）等方法分析飞灰螯合前后差异对重金属稳定化的影响。研究发现,螯合可使流化床飞灰的重金属问题得到控制,而炉排炉螯合后飞灰中Cd重金属的浸出浓度仍存在超标问题,指出当前固化/稳定化方法处理飞灰存在不足,这种方法可通过水泥包裹使飞灰表面致密,一定程度上降低重金属的浸出,但化学药剂稳定重金属的效果不明显,不易于实现重金属的长期稳定,没有可持续发展潜力,为进一步有针对性地开展新型垃圾焚烧飞灰处置技术研究提供借鉴参考。     

利用垃圾焚烧渣制备陶瓷透水路面砖的试验研究

垃圾焚烧渣是一种危险的固体废弃物,无害化利用垃圾焚烧渣具有重要意义。以垃圾焚烧渣为主要原料,通过高温烧结工艺制备了一种综合性能较佳的透水砖,研究了垃圾焚烧渣的添加量与烧成温度对样品结构与性能的影响规律。结果表明：添加适量的废玻璃及适当提高烧成温度能够改善试样的强度及环境安全性;当垃圾焚烧渣、废玻璃与煤粉(外加)的添加量分别为60%、40%、20%(质量分数)时,在1 200℃下烧成制品的透水系数、抗折强度与抗压强度分别为0.58 mm/s、6.23 MPa和18.58 MPa,其强度和透水系数分别达到了R_f4.5与B等级,且制品的Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺浸出浓度满足GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》要求。XRD与SEM-EDS分析结果表明,由废玻璃熔融而成的高温液相溶解了三氧化二铅、氧化锌和氧化铜,抑制了Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺的浸出。提高烧成温度能够降低样品的气孔率,促进三氧化二铅、氧化锌与氧化铜的...     

垃圾焚烧飞灰的表面改性及在聚丙烯中的应用研究

采用机械力化学法对垃圾焚烧飞灰进行表面改性,得出优化工艺参数为:硬脂酸钠作为改性剂,改性剂用量2%(wt),球磨机转速200 r×min~(-1),改性时间150 min,球料比3:1。在此参数下,垃圾焚烧飞灰吸油值为28.2 g×(100 g)~(-1),接触角为110.5°,且由傅里叶红外光谱分析可得改性剂与粉体表面存在化学反应。对PP/垃圾焚烧飞灰复合材料进行测试表明50%飞灰添加量的复合材料Cr(Ⅵ)离子浸出浓度为0.05μg×mL~(-1),且PP/改性飞灰复合材料的拉伸性能、冲击强度及断裂伸长率均优于PP/未改性飞灰复合材料。     

Degradation of PCDD/Fs in MSWI fly ash using a microwave-assisted hydrothermal process

In this work, microwave treatment was introduced to a hydrothermal treatment process to degrade PCDD/Fs (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans) in municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash. Three process additives (NaOH, Na₂HPO₄, H₂O), temperatures (150℃, 185℃, 220℃) and reaction times (1 h, 2 h, 3 h) were investigated to identify their effect on the disposal of fly ash samples through orthogonal experiments. High-resolution gas chromatography-mass spectrometry (HRGC/MS) was applied to determine the PCDD/F concentrations in MSWI fly ash. The experimental results revealed that 83.7% of total PCDD/Fs was degraded. Reaction temperature was the most important factor for the degradation of the total PCDD/Fs. Both direct destruction and chlorination reactions (the chlorination degree of PCDFs increased) took part in the degradation of PCDD/Fs in fly ash, which was a new discovery. Several PCDD/F indexes determined by the concentration of indicative congeners were found to quantitatively characterize the dioxin toxicity of the fly ash. Furthermore, heavy metals in the fly ash sample were solidified using microwave-assisted hydrothermal treatment, which provided an experimental basis for the simultaneous disposal of dioxins and heavy metals. Thus, the microwave-assisted hydrothermal process should be considered for the future disposal of MSWI fly ash.     

水热法稳定垃圾焚烧飞灰中重金属研究进展

随着社会经济的发展和垃圾焚烧的应用,产生了大量属于危险废物的垃圾焚烧飞灰。其无害化处理技术的研发变得日益迫切,而水热处理技术是最具潜力的垃圾焚烧飞灰无害化技术之一。本文综述了水热法处理垃圾焚烧飞灰稳定重金属的研究进展。首先阐述了垃圾焚烧飞灰的理化性质;然后系统介绍了针对垃圾焚烧飞灰的水热处理方法,将其细分为传统水热法、添加剂辅助水热法和微波水热法,并分别总结了各类水热处理方法影响重金属稳定效果的因素,包括反应时间和温度、碱性激发剂及其浓度、液固比等;最后探讨了水热法稳定垃圾焚烧飞灰中重金属技术的优化途径,为后续的研究提供了研究思路,其中探究水热过程中硅铝酸盐矿物的合成及其稳定重金属机理极具发展潜力。     

Activation of Pozzolanic Reaction of Hydrated Portland Cement Fly Ash Pastes in Sulfate Solution

The activation of the pozzolanic reaction of fly ash in portland cement paste immersed in sulfate solution has been studied. Mixtures of two Spanish fly ashes (ASTM class F) with 0%, 15%, and 35% replacement of portland cement by fly ash were immersed in Na₂SO₄ solution, of 2880 ppm SO₄²⁻ concentration, for a period of 90 days. The resistance of the different mixtures to the sulfate attack was evaluated using the Koch-Steinegger test. The results showed that all of the mixtures were sulfate resistant, despite the high Al₂O₃ content of the fly ash. The diffusion of SO₄²⁻ and Na⁺ ions through the pore solution activated the pozzolanic reactivity of the fly ashes, causing microstructural changes, which were characterized by X-ray diffraction (XRD), mercury intrusion porosimetry (MIP), and scanning electron microscopy (SEM). As a result, the flexural strength of the mixtures increased, principally for the fly ash of a lower particle size and 35% of addition.     

碱法水热-偶联剂强化改性粉煤灰及表面性能研究

采用碱溶液水热处理和接枝硅烷偶联剂方法对粉煤灰进行表面改性,以提高其在聚合物基体中的界面相容性。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FT-IR）和接触角测试等方法表征粉煤灰微观形貌、组成及表面性能。氢氧化钠浓度由0 mol/L提至4.0 mol/L时,粉煤灰表面呈花瓣状多级结构,生成分子筛类复盐Na₆（AlSiO₄）₆·4H₂O,比表面积由12.2 m²/g提高至46.4 m²/g,反应活性位点增多,有利于接枝硅烷偶联剂,提高与聚合物的界面相容性。     

烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响

燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon,UBC）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂,但效率有待提高。文章选取两种UBC含量不同的飞灰,采用质量分数1%的NH₄Br溶液对其浸渍改性,利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O₂、SO₂和NO）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响,以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。结果表明,O₂对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果,SO₂具有一定的抑制作用,NO促进Hg⁰的氧化效果明显;溴素改性飞灰中的Fe₂O₃和TiO₂对Hg⁰的氧化起着主要作用,原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe₂O₃和TiO₂中的晶格氧含量,促进了Hg⁰的催化氧化,主要遵循Mars-Maessen机理。另外,UBC含量对飞灰脱除Hg⁰的影响很大,溴素嵌入飞灰表面的UBC时,会使其邻域的活性加强,从而增强碳质表面对Hg⁰的吸附能力,促进了后续反应的进行。     

粉煤灰基地质聚合物微球吸附水中铜（Ⅱ）的研究

以粉煤灰为原料,以氢氧化钾溶液为碱激发剂,将二者按照优化配比（氧化钾与氧化铝物质的量比为1.5、水与氧化钠物质的量比为18）混合均匀后,采用悬浮固化法制备粉煤灰基地质聚合物微球,将微球用于吸附含铜废水中的铜（Ⅱ）。通过X射线衍射（XRD）仪、比表面积与孔径分析仪、BT-99型水质分析仪对微球进行了表征,探究了吸附时间、微球用量、吸附温度、铜（Ⅱ）溶液pH、铜（Ⅱ）溶液质量浓度等因素对微球吸附铜（Ⅱ）的影响。结果表明,粉煤灰基地质聚合物微球较粉煤灰原料具有更大的孔径和比表面积,具有更好的对铜（Ⅱ）的吸附效果,在最优条件下[微球用量为0.20 g、溶液pH为5、铜（Ⅱ）初始质量浓度为100 mg/L、溶液体积为100 mL、吸附温度为40℃、吸附时间为24 h]微球对铜（Ⅱ）的吸附量为45.62 mg/g、去除率达到91.46%,吸附过程遵循准二级动力学方程。     

阳离子类型对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响

通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)和自然扩散法研究了钾、钠、钙、镁四种阳离子类型的氯盐对粉煤灰混凝土氯离子扩散性能的影响,基于分子动力学模拟,对比分析了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-五种离子在水溶液中的径向分布函数和均方位移曲线。结果表明:粉煤灰混凝土的氯离子扩散系数主要受阳离子价态的影响,价态越高,扩散系数越大;扩散系数随着氯离子浓度增加先增大后减小,随着粉煤灰掺量增加先减小后增大;阳离子类型影响氯离子扩散性能的原因是离子扩散能力不同,其中各离子水合能力强弱顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Na⁺＞K⁺>Cl^-,自扩散系数大小顺序为Mg²⁺＞Ca²⁺＞Cl^-＞K⁺>Na⁺。MgCl₂中的Mg²⁺和Cl^-对粉煤灰混凝土都有侵蚀作用,且Mg²⁺会抑制粉煤灰活性的激发。     

Electrodialytic extraction of Cu,Pb and Cl from municipal solid waste incineration fly ash suspended in water

The possibility of using fly ash from municipal solid waste incineration (MSWI) in, for example, concrete is considered. MSWI fly ash, however, has too high a concentration of heavy metals, which may cause leaching problems during use or problems with waste handling at the end of the lifetime of the concrete. The Cl content in MSWI fly ash is also too high and will cause corrosion problems in reinforced concrete. The possibility of removing some of the unwanted heavy metals (Cu and Pb) together with Cl from an MSWI fly ash suspended in water using an electrodialytic separation method was investigated. The removal of Pb and Cu was found to be highly pH dependent and the highest contents removed were 41 and 90%, respectively. The Cu concentration of the ash decreased from 2200 to 860 mg kg^?1 but the Pb concentration increased from 8560 to 16 800 mg kg^?1, showing that Pb is mainly found in the ash fraction that is least soluble. Hence electrodialytic treatment of the ash suspended in water is not a solution to improve the ash quality in terms of Pb. The water‐soluble Cl content per unit weight of the original ash was 12.4%. The removal of water‐soluble Cl was efficient and >98% of Cl was removed (calculated on the basis of mean initial and final concentrations). This result indicates that electrodialytic extraction may be a method that can be used for the removal of Cl from ash prior to its utilization in concrete. Copyright © 2006 Society of Chemical Industry     

垃圾焚烧飞灰胶凝活性和水泥对其固化效果的研究

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质,其主要成分属CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O体系,与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近,因其中含有能被水浸出的重金属物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定及固化处理。通过试验研究了掺入垃圾焚烧飞灰的硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,考察了水泥固化垃圾焚烧飞灰的效果,探讨了垃圾焚烧飞灰作为辅助性胶凝材料利用的可行性。研究表明:垃圾焚烧飞灰的水化反应活性较低,它的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,虽然其水化过程可以形成适量的钙矾石,对强度发展有利,但掺量较大时会显著降低水泥强度;采用水泥稳定及固化垃圾焚烧飞灰的效果良好,垃圾焚烧飞灰中重金属可以通过包容、替代或吸收等形式固化进水化产物结构中。     

不同粒径城市垃圾焚烧飞灰中重金属形态分析

城市生活垃圾焚烧处理过程中所含重金属会集中在垃圾焚烧飞灰中排出,且含量较高,因此若要安全处置垃圾焚烧飞灰必须要对其特性进行研究。不同粒径垃圾焚烧飞灰中重金属的含量不完全相同,呈现出一定的变化趋势。重金属的各种形态对其在环境中的迁移和转化也会产生一定的影响。通过分析不同粒径垃圾焚烧飞灰的重金属形态进行研究,可为其安全处理处置提供参考。