地聚合物固化生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究.pdf

1、垃圾焚燒飛灰因其中含有浸出毒性較高的重金屬等被列為危險(xiǎn)固廢，在填埋和再利用前必須經(jīng)過穩(wěn)定化/無害化處理。地聚合物是一種無機(jī)聚合材料，具有類沸石的籠狀立體結(jié)構(gòu)，在固化重金屬和有毒物質(zhì)方面具有獨(dú)特的性能。和普通水泥相比，利用地聚合物固化垃圾焚燒飛灰無論其最終的固化體的資源化利用，還是在節(jié)能減排方面，都具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
　　 論文在測(cè)試生活垃圾焚燒飛灰物理化學(xué)性能的基礎(chǔ)上，以固化體的抗壓強(qiáng)度和重金屬浸出濃度為指標(biāo)研究了用偏高嶺土、

2、堿激活劑和垃圾焚燒飛灰合成地聚合物的工藝和固化體在環(huán)境中的穩(wěn)定性(抗酸、抗堿、抗高溫、抗凍融等)。
　　 研究通過X射線衍射(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、激光粒度分析等儀器及BET吸附模型、連續(xù)萃取等分析方法分析測(cè)試了生活垃圾焚燒飛灰的理化性質(zhì)，結(jié)果表明組成飛灰的主要元素有Ca、Si、Al、Na、K、Cl及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr和Hg等重金屬，其中鉛和銅非穩(wěn)定態(tài)含量較高，分別為76.50％和83.16％。飛灰平均粒

3、徑為15.08μm，飛灰孔容積為0.0095 cm3·g-1。
　　 地聚合物固化飛灰的工藝和養(yǎng)護(hù)條件實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)飛灰的摻加量為40％時(shí)，合成地聚合物的最佳配方是A[SiO2/Al2O3(摩爾比)]為5.1，B[Na2O/SiO2(摩爾比)]為0.30，并且最佳養(yǎng)護(hù)濕度為60％。當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d時(shí)，固化體的抗壓強(qiáng)度為41.2MPa，達(dá)到穩(wěn)定后抗壓強(qiáng)度(45.1MPa)的91％，重金屬Cr、Cu、Zn、Cd、Hg和Pb的浸出濃度分

4、別為：0.292 mg·L-1、0.108 mg·L-1、0.006 mg·L-1、0.003 mg·L-1、0.003 mg·L-1和0.003mg·L-1，遠(yuǎn)低于原始飛灰中重金屬的浸出濃度(Cr0.839 mg·L-1，Cu0.634 mg·L-1，Zn3.070mg·L-1，Cd0.002 mg·L-1，Hg0.020 mg·L-1 and Pb57.700 mg·L-1)。養(yǎng)護(hù)15d以后，固化體的抗壓強(qiáng)度趨于平穩(wěn)。
　　

5、 地聚合物固化體的環(huán)境穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明：(1)經(jīng)過酸雨淋溶(pH3.0、4.0、5.0)、酸浸泡(pH3.0、4.0)和堿浸泡(pH9.0、11.0、13.0)，固化體的抗壓強(qiáng)度和重金屬浸出濃度變化不大，可以認(rèn)為固化體具有良好的抗酸、堿性能；(2)在經(jīng)200～1000℃高溫煅燒和15～55次凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)，地聚合物固化體抗壓強(qiáng)度依然較高，重金屬浸出濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB5085.3-2007國(guó)家危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)。
　　 論文通過X射線衍

6、射(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FT-IR)、熱重和差熱(TG-DTA)等儀器分析，研究了地聚合物固化體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的關(guān)系，提出了地聚合物固化飛灰中重金屬的機(jī)制：飛灰中的重金屬以某種形式鍵合到了地聚合物的聚合骨架中，重金屬參與了地聚合物結(jié)構(gòu)的形成，替代了Na+和K+在地聚合物中的位點(diǎn)，同時(shí)，也被骨架中的鋁離子吸附。地聚合物的結(jié)構(gòu)是由環(huán)狀分子鏈構(gòu)成的“類晶體”結(jié)構(gòu)，環(huán)狀分子之間結(jié)合形成密閉的空腔