飞灰湿式研磨对重金属吸附、固化的机理研究

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1、分类号学号D201377253学校代码10487密级博士学位论文飞灰湿式研磨对重金属吸附、固化的机理研究学位申请人：王文霞学科专业：热能工程指导教师：乔瑜教授副指导教师：徐明厚教授答辩日期：2018年9月20日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEducationMechanismStudyofHeavymetalsAdsorptionandStabilizationbywetmilli

2、ngFlyAshCandidate:WenxiaWangMajor:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.YuQiaoAssociateSupervisor:Prof.MinghouXuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.Chinath20September,2018独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

3、己经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：玉文Ｉ曰期：年月石口＞〇８丨丨学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定ｇ：，卩学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。口，在。保密年解密

4、后适用本授权书本论文属于」不保密ｓｆ。“（请在以上方框内打）学位论文作者签名：指导教师签名：今￥曰期：：＞ｏ年丨丨月５曰曰期：次名年月Ｉ曰丨｜Ｊ｜华中科技大学博士学位论文摘要粉煤灰和垃圾焚烧飞灰的处理/处置是目前的研究热点之一。随着我国对电力的需求量越来越大，粉煤灰的产生量迅速增加，但是前人对粉煤灰的高值利用研究较少。与此同时，全国投产的生活垃圾焚烧发电项目逐渐增加，也伴随着产生大量的垃圾焚烧飞灰。目前来说，中国比较流行的垃圾焚烧方式有两种：炉排炉和流化床焚烧方式。按照重金属含量由低到高，我国典型飞灰的排

5、序依次是粉煤灰、流化床灰、炉排炉灰。由于炉排炉焚烧方式比较成熟，前人学者对垃圾焚烧炉排炉飞灰研究较多，对垃圾焚烧流化床飞灰研究较少。针对上述问题，本文基于湿式研磨处理方法对粉煤灰和垃圾焚烧流化床飞灰制定了不同的利用及处理方案。对于重金属含量较少的粉煤灰，本文提出一种新的粉煤灰常温常压下合成沸石的方法，并开展了沸石吸附脱除溶液中的重金属Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的研究；进一步利用高铁粉煤灰合成沸石进行Cr(Ⅵ)的吸附脱除，并对吸附过程中的影响因素及脱除机理深入研究。对于垃圾焚烧流化床飞灰，本文针对其重金属浸出及热挥发的特性，以水

6、为介质对垃圾焚烧流化床飞灰进行湿式研磨预处理，探讨了垃圾焚烧流化床飞灰中重金属的固化机理，建立“湿式研磨-热处理”的流化床飞灰联合处理方案。首先，在碱性介质下，通过湿式研磨的方法将粉煤灰合成沸石，并以阳离子交换能力（CEC）作为评价指标，通过正交法得到该方式下合成沸石的最优工况，即NaOH浓度为4mol/L，液固比为4，研磨时间为24h，转速为350rpm。XRD和傅里叶红外的结果表明，经过湿式研磨处理后，粉煤灰样品中有Na-X型沸石（Na4.43Al6Si6O24·(H2O)8.882）生成，同时伴随有莫来石峰的消失和减弱，这意味着

7、碱性介质下的湿式研磨处理过程中有莫来石的溶解，该方法对莫来石中Si和Al的利用率更高；比表面积的测试结果表明，经过湿式研磨处理后，粉煤灰的比表面积由原来的3.5m2/g提高到65.0m2/g，孔容由原来的0.01cm3/g增加到0.13cm3/g，均提高了10倍以上。进一步将湿式研磨法合成的沸石用于废水中重金属Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附脱除。结果表明，湿式研磨法合成的沸石对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)有很好的吸附脱除效果，I华中科技大学博士学位论文脱除率可达到90%以上，这主要是因为合成的沸石对溶液中重金属吸附脱除后，溶

8、液呈现强碱性，因而会存在大量的OH-，OH-会与重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)生成Pb(OH)2和Cd(OH)2沉淀，发生沉淀捕集。随着反应时间、固液比以及溶液初始pH值的增加，合成的沸石对重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的脱