土壤污染修复植物与煤及固体废弃物混烧过程中重金属迁移特性的研究

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重金属污染土壤的修复是环保领域的研究热点,前人研究表明,伴矿景天能较大去除污染土壤中的重金属。本文探讨了土壤修复植物-伴矿景天与煤、污泥、秸秆以及垃圾混烧方式,通过实验研究和理论计算两种方式分别研究了温度、氮氧比和混合比对重金属迁移特性的影响,并得出了可行性的混烧方案。力图在充分利用资源的同时,又能有效降低重金属在飞灰或烟气中的分布。具体研究结果如下。  从管式炉混烧实验表明:温度上升能有效增强Cd、Zn和Pb的挥发性,但在不同物质混烧中,Cd、Zn和Pb的挥发性受温度上升的影响程度不同。对于氮氧比而言,Cd、Zn和Pb大体上在空气气氛下混烧比无氧气氛或贫氧气氛下更能将重金属残留在底渣中,但在不同燃料混烧中存在一定差异,并且在高温情况下会减弱气氛中氧含量对重金属挥发的影响。  不同混合燃料中元素组分和混合比例的不同对混烧中重金属的迁移特性影响差异很大。与单独燃烧伴矿景天相比,伴矿景天分别与煤及固体废弃物(质量比3∶7)混烧对抑制重金属挥发的强度依次是:伴矿景天和污泥>伴矿景天和煤>伴矿景天和秸秆>伴矿景天>伴矿景天和垃圾。并且不同燃料混烧的最佳混合比例不完全相同:伴矿景天分别与污泥、煤和秸秆的最佳混烧比例为1∶9,而伴矿景天与垃圾的最佳混烧比例为9∶1。  在热力学计算软件HSC Chemistry(Enthalpy, Entropy and Heat CapacityChemistry)模拟中可知,温度上升会促进混烧中重金属向气相态转化,提高重金属的挥发性;当气氛为无氧条件下时,重金属大多以硫化物、氯化物以及单质等形式存在,随着气氛中氧气含量的增加,重金属易与O形成氧化物;由于不同混合物的元素组分的不同,其对重金属的迁移转化特性影响也不相同。从热力学平衡计算可得:在这四种不同类型的混烧过程中,煤中过多的S及污泥中过多的P会在低温下分别与伴矿景天中的重金属分别形成稳定的化合物,而垃圾过多的Cl会与伴矿景天中的重金属形成低沸点的氯化物迁移至气相中。秸秆与其他混烧相比,对重金属的迁移转化的影响相对较小。
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