利用鸡蛋壳制备HAP及其对垃圾焚烧飞灰的无害化研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mgqzhineng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
鸡蛋壳是我们日常生活中常见固体废弃物,由于其较好的力学性能、适宜的化学组成和特殊的官能团特点,利用鸡蛋壳制备高性能材料成为越来越多人研究的方向。羟基磷灰石(HAP)具备较强的离子交换能力与吸附能力,并且是一种良好的催化剂载体材料。本文利用鸡蛋壳合成不同的羟基磷灰石及其改性材料,并应用于水热法处理生活垃圾焚烧飞灰,实现重金属的稳定和多环芳烃的降解,达到“以废治废”的目的。(1)利用鸡蛋壳合成六种羟基磷灰石(HAP),通过XRD、FTIR表征发现低温水浴法与超声法合成的HAP纯度较低,传统水热法与微波水热法合成4种HAP均具有较高的纯度与结晶度,合成温度越高结晶度越高,且微波水热法制备的HAP结晶度明显高于传统水热法。通过TEM分析发现微波水热法得到的HAP形貌为棒状,尺寸约240 nm,而传统水热法得到HAP形貌不规则,且存在分散性不好、界面不清晰等问题,因此选择微波水热法合成的3#HAP进行下一步研究,进一步研究了p H、投加量、反应时间、反应温度、Pb2+初始浓度对HAP吸附Pb2+的影响。研究结果表明:最佳p H为4,最佳投加量为1 g/L,最适温度为35℃,吸附模型符合二级动力学与Freundlich模型。(2)研究了HAP微波水热条件下对飞灰重金属的影响,通过反应温度、反应时间、液固比、添加量设计正交实验,建立重金属浸出率与毒性指数作为评价指标,研究发现添加量对五种重金属浸出率、浸出浓度及综合毒性指数的的重要程度远远超过其他三个因素,而液固比的重要程度最低,正交实验得到的最佳工艺参数为:反应温度140℃,反应时间45min,液固比8ml/g,HAP添加量为20wt%。添加量单因素实验结果表明水热产物在两种浸出标准下Pb的浸出浓度变化差异较小,而Zn、Cd在醋酸缓冲溶液法下的浸出浓度远远高于硫酸硝酸法,原因为两种不同浸出方法中浸提液的p H相差较大,HAP稳定Pb的产物溶解积随着环境p H值减小变化极小,而HAP稳定Zn、Cd的产物溶解积随p H值减少变化显著。(3)研究了羟基磷灰石前体液(ESHAP)对飞灰重金属的稳固作用,研究发现ESHAP两步联合水热法不仅可以降低飞灰中重金属的浸出浓度与浸出率,同时可以减少水热过程中重金属向液相转移。100ml ESHAP与15wt%HAP分步添加时,产物中Pb、Zn、Cu、Cr、Cd的浸出浓度分别降至0.21 mg/L、0.18 mg/L、0.09 mg/L、0.27 mg/L、0.14 mg/L,可以满足飞灰填埋场标准。BCR形态分析发现ESHAP添加能明显降低飞灰重金属Pb、Zn的弱酸提取态,增加残渣态含量,而对可还原态与可氧化态含量的影响较小。水热体系中ESHAP对重金属的稳定机理,一方面通过生成不溶性重金属磷酸盐稳定铅,另一方面通过雪硅钙石与A型沸石生成从而形成致密的包裹聚合物稳固重金属。(4)利用鸡蛋壳粉制备MHAP,通过XRD、FTIR、XRF等表征手段确定合成材料为磁性羟基磷灰石,研究了MAHP在传统水热条件下催化氧化降解飞灰中PAHs。在空白试验中,PAHs的浓度降解率为52.4%,毒性降低率为59.2%,原因为高温环境下低环芳烃发生水解反应和碳化反应;添加0.5mol/L的H2O2时,PAHs降解率为68.41%,毒性当量降低率为81.23%,主要得益于H2O2水热分解时产生强氧化性的·OH和过氧化自由基(·OOH);10wt%HAP添加时,PAHs的浓度降解率达61.47%,毒性降低率达65.87%,得益于飞灰中游离的过渡金属离子如Cu、Zn、Ag等可交换Ca2+或者负载在HAP表面成为催化活性中心,催化低环PAHs的水解与碳化反应;在H2O2体系下,MAHP催化效果优于HAP,0.5mol/L H2O2体系下添加15wt%MHAP,PAHs浓度降解率达到88.9%,毒性当量降解率达98.3%。研究还发现H2O2的添加促进重金属液相转移,但HAP与MHAP的添加能显著减少重金属的液相转移;0.5mol/L H2O2体系下HAP对重金属的稳定能力强于MHAP,添加15wt%MHAP,水热产物Pb、Zn、Cu、Cr、Cd浸出浓度分别可达1.63 mg/L、0.62 mg/L、0.14 mg/L、0.32 mg/L、0.05 mg/L。
其他文献
学位
学位
土壤重金属污染当前已引起全球关注,是重大环境问题之一。土壤淋洗是一种快速有效的重金属污染土壤修复技术,筛选绿色高效的新型淋洗剂是该技术发展和应用的关键。本研究采用乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)和聚丙烯酸(PAA)两种不同类型螯合剂淋洗去除污染土壤中的重金属,探究和对比这两种螯合剂在不同淋洗条件下对土壤重金属的去除效率,通过二次饱和-D最优设计(QSDD)进一步对其淋洗规律进行研究,并优化其淋洗过
公共租赁住房是我国保障性住房体系中的一类,是有别于经济适用房和廉租房的一类新型保障性住房,我国曾提倡大规模建设该类住房。但随着公租房的规模越来越大,其管理运营中的问题也越来越明显,其中就包括公租房分配方面的问题。如何确保公租房分配机制的分配过程公平和分配结果合理,是当前该领域的研究重点,也是有效落实国家公租房政策的关键。因此本文对我国现阶段的公租房分配机制进行了深入研究,发现其轮候环节与配租环节能
学位
学位
随着自动驾驶等技术的发展,室内场景中精准的车辆定位需求与日俱增。室内停车场是目前车辆行驶的主要场景之一,然而在该场景中,往往存在着空间有限、固有建筑设施密集,以及光源信号不稳定等问题,即使对定位场景进行大幅改造,由于定位过程易受环境噪声干扰,系统整体定位精度也不高,严重影响车辆的精准定位。为克服现有室内定位技术的不足,课题研究选择采用基于自主式定位的车载惯导技术平台,融合车载里程计与室内停车场固有
虽然近年来可再生能源发电技术发展迅速,但火力发电仍是我国电力主要来源之一,且火力发电装机容量仍呈逐年递增的趋势。火力发电厂每年排放的粉煤灰高达6亿吨,已对环境和人类健康造成威胁,急需对其进行综合治理和回收利用。因粉煤灰中含有30-50%的氧化铝,众多学者对从粉煤灰中提取氧化铝的工艺进行了研究。目前,粉煤灰提取Al2O3的主要工艺有酸浸法、烧结法以及酸碱联合法。各工艺均面临粉煤灰中Al-O-Si键不
在社会经济不断发展的现代社会,我国的高速公路建设正在逐渐完善,这为人们的出行提供了很大的便利。但是高速公路上车辆的行驶速度较快,并且车流量相对较大,这对高速公路的路面产生了较大的损坏。主要分析预防性公路养护技术在现代高速公路养护中的实际运用,从而进一步延长高速公路的使用寿命。
建筑业为我国经济发展和城乡居民住房条件改善做出了非常巨大的贡献。但其高污染、高能耗不符合社会对未来的需求已成普遍共识,行业的转型受到广泛关注。在此背景下,装配式建筑被认为是实现行业转型升级的突破口,也是我国政府正大力推广的建造方式。然而,由于装配式建筑在我国还属于新兴的建造方式,具有装配式建筑相关背景知识和管理经验的工程人员严重匮乏。而且,装配式建筑的建造方式与传统现浇施工相比,需要更多的配套技术