垃圾焚燒過程中鉛和鎘揮發(fā)特性及機(jī)理研究.pdf

1、隨著城市生活垃圾產(chǎn)量不斷攀升，許多城市已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的“垃圾圍城”現(xiàn)象。垃圾焚燒法，因其具有減容化、無害化、資源化等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前垃圾處理研究的重點(diǎn)。但垃圾焚燒不可避免地產(chǎn)生二次污染，尤其是其中的重金屬污染，嚴(yán)重限制了垃圾焚燒技術(shù)的應(yīng)用。本文通過實(shí)驗(yàn)和模擬計(jì)算相結(jié)合的方法，深入分析了重金屬鉛和鎘的揮發(fā)特性及其影響機(jī)理。
　　首先，在管式爐上研究了有機(jī)氯(PVC)和無機(jī)氯(NaCl)對(duì)重金屬Pb、Cd動(dòng)態(tài)揮發(fā)特性的影響。通過氯

2、釋放特性分析、低溫氯化分析和相關(guān)物質(zhì)的熱重差熱分析，獲得了氯對(duì)Pb、Cd揮發(fā)影響的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氯化物均能促進(jìn)Pb、Cd的揮發(fā)，且PVC對(duì)Pb、Cd揮發(fā)的促進(jìn)作用略強(qiáng)于NaCl，但是二者發(fā)生作用的機(jī)理完全不同。PVC通過釋放含氯氣體將Pb、Cd氯化為相應(yīng)氯化物，從而促進(jìn)Pb、Cd的揮發(fā)。NaCl不釋放含氯氣體，而是以SiO2、Al2O3為介質(zhì)，直接氯化Pb、Cd，從而促進(jìn)Pb、Cd的揮發(fā)。
　　其次，在管式爐上研究了不同形態(tài)

3、的硫(S、Na2SO4)對(duì)重金屬Pb、Cd動(dòng)態(tài)揮發(fā)特性的影響。通過硫化分析和相關(guān)物質(zhì)的熱重差熱分析，獲得了硫?qū)b、Cd揮發(fā)影響的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，S會(huì)與Pb反應(yīng)生成難揮發(fā)化合物從而抑制Pb的揮發(fā);S與Cd反應(yīng)微弱，而S在焚燒系統(tǒng)中燃燒增強(qiáng)了系統(tǒng)的還原性氣氛，促進(jìn)了CdO的還原反應(yīng)，從而促進(jìn)了Cd的揮發(fā)。Pb、Cd與Na2SO4均不發(fā)生反應(yīng)，而是仍以PbO和CdO的形式存在。由于Na2SO4在焚燒系統(tǒng)中會(huì)吸熱融化，從而略微抑制了Pb和

4、Cd的揮發(fā)。
　　最后，在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文采用HSC chemistry6.0軟件模擬計(jì)算了氣氛、溫度、氯、硫和鈣對(duì)Pb、Cd轉(zhuǎn)化特性的影響。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步解釋氯和硫?qū)b、Cd揮發(fā)影響的機(jī)理。氧化性氣氛下和還原性氣氛下，Pb、Cd在系統(tǒng)中存在的形態(tài)不同。無論是氧化性氣氛還是還原性氣氛，氯都會(huì)使Pb、Cd向其氯化物形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)Pb、Cd的揮發(fā)。氧化性氣氛下，硫會(huì)使Pb、Cd向其硫酸物形態(tài)轉(zhuǎn)化;而還原