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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。