機械化學(xué)法作為一種非熱處置技術(shù),通過機械能誘發(fā)化學(xué)反應(yīng),實現(xiàn)持久性有機污染物的降解,其良好的反應(yīng)條件和工業(yè)應(yīng)用可行性使其成為研究熱點。本論文針對傳統(tǒng)脫鹵試劑反應(yīng)慢、機械化學(xué)降解POPs機理不明確、工藝參數(shù)對降解效率影響復(fù)雜、實際飛灰成分復(fù)雜等問題,旨在開發(fā)更高效穩(wěn)定的脫鹵試劑新工藝,考察機械化學(xué)作用機理和典型Cl-POPs降解途徑、建立并驗證包含各種工況參數(shù)的反應(yīng)動力學(xué)模型,探索機械化學(xué)法無害化處置生活垃圾焚燒飛灰的實際應(yīng)用工藝。通過多種脫氯劑的對比試驗發(fā)現(xiàn),以氧化鈣和鋁粉為脫氯劑的CaO-Al機械化學(xué)工藝對有機氯農(nóng)藥(HCBz.PP’-DDD和γ-HCH)處置效率最高,反應(yīng)速率最快(比傳統(tǒng)CaO工藝節(jié)省30%以上的時間)。進一步通過氣相色譜-電子捕獲器檢測器、離子色譜儀、X射線衍射光譜儀等化學(xué)分析方法,結(jié)合拉曼光譜、電子順磁共振、掃描電子顯微鏡等表征手段,推測CaO-Al工藝機械化學(xué)作用下,HCBz被激活芳香自由基團后,通過逐步脫氯生成低氯苯,苯環(huán)破壞生成鏈狀烷烴類或聚合生成石墨,最終產(chǎn)物為無定形態(tài)氯鹽(無機氯)和無定形碳單質(zhì)。機械化學(xué)反應(yīng)樣品微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)均勻分布的粒徑小于1μm的熔...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
術(shù)語符號對照表
第一章 緒論
    1.1 氯代有機污染物
        1.1.1 有機氯農(nóng)藥污染現(xiàn)狀
        1.1.2 垃圾焚燒飛灰及其污染
    1.2 傳統(tǒng)無害化處置技術(shù)
        1.2.1 Cl-POPs的無害化處置技術(shù)
        1.2.2 重金屬處置技術(shù)
    1.3 機械化學(xué)處置工藝
        1.3.1 機械化學(xué)處置POPs工藝
        1.3.2 機械化學(xué)法固化重金屬
    1.4 本文研究目的、研究內(nèi)容和研究思路
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究內(nèi)容
        1.4.3 研究路線
第二章 本文實驗裝置和分析測試方法
    2.1 實驗裝置
    2.2 反應(yīng)物料
    2.3 樣品預(yù)處理及其檢測分析方法
        2.3.1 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH殘留
        2.3.2 可溶性氯的回收
        2.3.3 飛灰中PCDD/Fs濃度
        2.3.4 GC/MS全掃描
        2.3.5 飛灰中重金屬滲濾
        2.3.6 其他參數(shù)
    2.4 質(zhì)量控制和保證(QC/QA)
第三章 機械化學(xué)脫氯試劑的選優(yōu)
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 球磨工況
        3.2.2 標樣曲線
    3.3 脫氯劑對HCBz降解的影響
        3.3.1 不同脫氯體系對HCBz的降解效果
        3.3.2 不同脫氯體系對HCBz的脫氯效果
        3.3.3 CaO-Al體系的優(yōu)化
    3.4 脫氯劑對P.P’-DDD降解的影響
        3.4.1 不同脫氯劑對P.P’-DDD的降解效果
        3.4.2 不同脫氯劑對P.P’-DDD的脫氯效果
    3.5 脫氯劑對γ-HCH降解的影響
        3.5.1 不同脫氯劑對γ-HCH的降解效果
        3.5.2 不同脫氯劑對γ-HCH的脫氯效果
    3.6 HCBz,P.P'-DDD和γ-HCH的降解效果對比
    3.7 本章小結(jié)
第四章 CaO-Al機械化學(xué)脫氯工藝的機理研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗操作
        4.2.2 樣品分析和表征
    4.3 無機產(chǎn)物生成
        4.3.1 可溶性Cl^-的回收
        4.3.2 化學(xué)元素組成變化
        4.3.3 晶型結(jié)構(gòu)變化
    4.4 有機物轉(zhuǎn)化
        4.4.1 低氯苯的生成和降解
        4.4.2 其他有機產(chǎn)物
        4.4.3 Raman光譜特征峰
    4.5 摩擦等離子體模型
        4.5.1 微觀形態(tài)變化
        4.5.2 球磨激發(fā)自由基
    4.6 本章小結(jié)
第五章 機械化學(xué)球磨過程反應(yīng)動力學(xué)研究及CaO-Al工藝模擬
    5.1 前言
    5.2 球磨實驗工況
    5.3 CaO-Al工藝處置HCBz效率的影響參數(shù)
        5.3.1 球磨時間對降解效率的影響
        5.3.2 轉(zhuǎn)速對降解效率的影響
        5.3.3 球料比對降解效率的影響
        5.3.4 物料比對降解效率的影響
    5.4 行星式球磨機械化學(xué)理論模型研究
        5.4.1 行星式球磨機中磨球宏觀運動模型
        5.4.2 微觀撞擊能量傳遞模型
        5.4.3 機械化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型
    5.5 CaO-Al工藝處置HCBz的反應(yīng)動力學(xué)模擬
    5.6 本章小結(jié)
第六章 CaO-Al體系機械化學(xué)降解生活垃圾焚燒飛灰中二噁英的研究
    6.1 前言
    6.2 球磨實驗工況
        6.2.1 樣品準備和預(yù)處理
        6.2.2 機械化學(xué)實驗設(shè)計
    6.3 球磨原始飛灰的二噁英降解效果與無效成因分析
        6.3.1 二噁英的降解效果
        6.3.2 原始飛灰中PCDD/Fs降解無效成因
    6.4 水洗飛灰和氯化水洗飛灰的二噁英降解效果及無機氯成因驗證
        6.4.1 飛灰的水洗預(yù)處理
        6.4.2 水洗飛灰中PCDD/Fs的降解效果及無機氯脫除驗證
        6.4.3 氯化水洗飛灰種PCDD/Fs的降解效果及無機氯還原驗證
    6.5 飛灰中二噁英的機械化學(xué)降解路徑分析
    6.6 本章小結(jié)
第七章 基于CaO-Al機械化學(xué)協(xié)同固化飛灰中重金屬及其工藝優(yōu)化
    7.1 前言
    7.2 實驗方案設(shè)計
    7.3 無添加劑重金屬固化實驗結(jié)果與機理分析
        7.3.1 重金屬的固化效果
        7.3.2 直接球磨固化機理分析
    7.4 不同添加劑對飛灰中重金屬的固化效果與選優(yōu)
        7.4.1 CaO-Al與CaO對飛灰中重金屬的固化對比
        7.4.2 CaO含量對固化重金屬的影響
        7.4.3 飛灰重金屬滲濾濃度與浸提液pH相關(guān)性
    7.5 本章小結(jié)
第八章 全文總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 本文主要創(chuàng)新點
    8.3 本文不足之處及研究展望
參考文獻
作者簡介及攻讀博士學(xué)位期間科研成果



本文編號：3833947