土壤污染修復(fù)植物熱處置及其重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、隨著植物技術(shù)在土壤重金屬污染修復(fù)中的廣泛應(yīng)用，修復(fù)后大量植物收獲物的安全處置成為亟需解決的難題。修復(fù)植物熱處置技術(shù)具有占地面積小、減容率高等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛關(guān)注。本文應(yīng)用小試管式爐和中試流化床試驗臺對鎘鋅超積累植物伴礦景天進(jìn)行焚燒和熱解處置，研究了植物殘體中重金屬在熱處置過程中的化學(xué)形態(tài)、在灰渣及細(xì)微顆粒中的分布特征，同時研究了熱解產(chǎn)物生物油的成分及重金屬濃度。
　　在小試管式爐試驗臺上考察了農(nóng)田和礦區(qū)伴礦景天焚燒過程中重金屬的遷移

2、規(guī)律，并結(jié)合最小Gibbs自由能計算方法研究了焚燒過程中重金屬形態(tài)。結(jié)果表明，農(nóng)田和礦區(qū)伴礦景天焚燒后大于99％重金屬存在于飛灰與底渣中;溫度升高增大了飛灰中重金屬的回收率;礦區(qū)伴礦景天在高溫焚燒時飛灰中重金屬回收率高于農(nóng)田伴礦景天;在還原性氣氛下，硫和硫化物的存在抑制了重金屬的揮發(fā);而在氧化氣氛下，重金屬的揮發(fā)不受硫(S)、氯(Cl)、二氧化硅(SiO2)和三氧化二鋁(Al2O3)的影響，鋅(Zn)、鎘(Cd)和鉛(Pb)的主要化學(xué)形

3、態(tài)是單質(zhì)和氧化物。
　　應(yīng)用中試流化床試驗臺對農(nóng)田伴礦景天進(jìn)行焚燒試驗研究，主要考察了溫度與床料對伴礦景天植物焚燒過程中重金屬遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的影響;結(jié)果發(fā)現(xiàn)，底渣中Pb濃度隨著溫度升高而升高、而Zn卻降低，Cd在底渣中濃度受溫度影響較小;三種床料中，以凹凸棒土為床料時底渣中Zn和Pb回收率高，而以高鋁礬土為床料時底渣中Cd的回收率最高;Zn主要是隨未完全燃燒的生物質(zhì)的夾帶而離開爐膛，部分Pb被纖維狀顆粒夾帶離開爐膛、也有部分存在于不

4、規(guī)則聚合體顆粒和KCl晶體中，Cd主要以揮發(fā)物離開爐膛;隨著溫度的降低，重金屬與CaO和S等形成共晶熔融的顆粒，從而被除塵器捕捉;PM1、PM2.5和PM10顆粒的形成受床料類型和溫度的影響較大，PM10中Zn濃度高，PM2.5具有較高濃度的Zn和Pb，PM1中Cd濃度高。
　　建立了伴礦景天的流化床焚燒數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用歐拉-歐拉-化學(xué)反應(yīng)方法對伴礦景天焚燒過程進(jìn)行研究，模擬結(jié)果顯示重金屬的揮發(fā)主要發(fā)生于爐膛的中部，并隨空氣流動逸出

5、爐膛。Cd在爐膛內(nèi)的揮發(fā)率大于78％;而Pb和Zn的揮發(fā)率在823K時都很低，揮發(fā)率隨著溫度升高而升高。模擬值中重金屬的揮發(fā)率高于試驗值，但總體而言模擬研究可較好地表示重金屬的揮發(fā)過程。
　　在小試管式爐試驗臺研究了農(nóng)田和礦區(qū)伴礦景天熱解過程中重金屬的遷移規(guī)律、熱解產(chǎn)物及生物油成分。溫度升高提高了氣態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率并促進(jìn)了重金屬向生物油的富集;與農(nóng)田伴礦景天相比，礦區(qū)伴礦景天熱解可獲得更高的氣態(tài)產(chǎn)物;Pb和Cd主要富集于生物油當(dāng)中，而

6、Zn主要存在于殘?zhí)慨?dāng)中;在450℃下進(jìn)行熱解，生物油的主要成分為酸類化合物，在650℃進(jìn)行熱解，烷烴的含量較高。
　　采用流化床試驗臺對伴礦景天植物進(jìn)行熱解中試試驗，結(jié)果表明，隨著熱解溫度升高，熱解炭的產(chǎn)率降低、熱解氣產(chǎn)率增加。生物油的產(chǎn)率在39.9～46.3 wt％之間，于550℃時生物油的產(chǎn)率最高。熱解過程中重金屬主要存在于殘?zhí)?，二級油的重金屬濃度高于一級油，一級油中Cd濃度在為0.014～0.045 mg/kg，Pb濃度為0