土壤污染修復植物熱處置及其重金屬遷移轉化規(guī)律研究.pdf

1、隨著植物技術在土壤重金屬污染修復中的廣泛應用，修復后大量植物收獲物的安全處置成為亟需解決的難題。修復植物熱處置技術具有占地面積小、減容率高等優(yōu)點，得到廣泛關注。本文應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形態(tài)、在灰渣及細微顆粒中的分布特征，同時研究了熱解產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)。結果表明，農田和礦區(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)的主要化學形

3、態(tài)是單質和氧化物。
　　應用中試流化床試驗臺對農田伴礦景天進行焚燒試驗研究，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化規(guī)律的影響;結果發(fā)現，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學模型，應用歐拉-歐拉-化學反應方法對伴礦景天焚燒過程進行研究，模擬結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、熱解產物及生物油成分。溫度升高提高了氣態(tài)產物的產率并促進了重金屬向生物油的富集;與農田伴礦景天相比，礦區(qū)伴礦景天熱解可獲得更高的氣態(tài)產物;Pb和Cd主要富集于生物油當中，而

6、Zn主要存在于殘?zhí)慨斨?在450℃下進行熱解，生物油的主要成分為酸類化合物，在650℃進行熱解，烷烴的含量較高。
　　采用流化床試驗臺對伴礦景天植物進行熱解中試試驗，結果表明，隨著熱解溫度升高，熱解炭的產率降低、熱解氣產率增加。生物油的產率在39.9～46.3 wt％之間，于550℃時生物油的產率最高。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