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![重金屬磷灰石礦物的合成與穩(wěn)定行為研究.pdf_第1頁(yè)](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-2/24/2/24029a9d-136e-4d99-b557-06efd20940d5/24029a9d-136e-4d99-b557-06efd20940d51.gif)
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文檔簡(jiǎn)介
1、環(huán)境中的重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物污染物,在進(jìn)入填埋場(chǎng)之前若處置不當(dāng),會(huì)很容易通過(guò)土壤滲入到地下水中,污染周?chē)h(huán)境并威脅人類(lèi)健康。如何安全有效地處理重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物污染物成為目前急需解決的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。美國(guó)RCRA(資源保護(hù)與回收法)中的危險(xiǎn)廢物填埋禁令和我國(guó)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中都明確規(guī)定:進(jìn)入填埋場(chǎng)的危險(xiǎn)廢物,必須通過(guò)預(yù)處理滿足污染物進(jìn)入填埋場(chǎng)的浸出液控制限值的最低要求。 目前對(duì)重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物污染物的預(yù)處理主要采用固化穩(wěn)定化的方
2、法。水泥固化作為現(xiàn)行的重金屬類(lèi)污染物無(wú)機(jī)穩(wěn)定固化預(yù)處理的基本方法,具有投資少、處理技術(shù)成熟以及處理范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn),但其在處理過(guò)程中同時(shí)具有原料消耗大,引起較高的增容比、兩性重金屬在水泥高堿性環(huán)境中的不穩(wěn)定性等缺陷。為了有效地處理重金屬類(lèi)危險(xiǎn)廢物污染物,提高其沉淀物的pH穩(wěn)定性和低增容比,本文主要探索研究了一種新的重金屬類(lèi)污染物穩(wěn)定固化預(yù)處理方法:利用PO<,4><'3->作為穩(wěn)定劑,在污染物體系中通過(guò)誘導(dǎo)形成低溶解度、高化學(xué)穩(wěn)定的磷酸鹽
3、類(lèi)礦物相,將重金屬污染物自穩(wěn)定束縛在磷酸鹽類(lèi)礦物相的晶格中,實(shí)現(xiàn)重金屬污染物的自凈化與可忽略的低增容。 本研究利用常溫下液相共沉淀的方法,研究了PO<,4><'3->與不同種類(lèi)、不同比例重金屬離子之間的化學(xué)反應(yīng)條件,并通過(guò)X射線衍射分析(XRD),傅里葉紅外光譜分析(FT-IR),場(chǎng)發(fā)射高分辨掃描電子顯微鏡(FE-SEM),熱分析(TG-DTG-DSC-MS)和美國(guó)EPA的浸出毒性實(shí)驗(yàn)(TCLP)等方法對(duì)產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、
4、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。同時(shí)在此理論研究的基礎(chǔ)上,將可溶性磷酸鹽用于飛灰等危險(xiǎn)廢物污染物體系中重金屬的固化穩(wěn)定化的探索性試驗(yàn)。結(jié)果表明: (1)pH為10的條件最有利于羥基磷灰石的生成,所得產(chǎn)物為含有微量碳酸根的缺鈣的羥基磷灰石,它在600℃以下可穩(wěn)定存在;由美國(guó)EPA的標(biāo)準(zhǔn)TCLP毒性浸出程序可判定,產(chǎn)物羥基磷灰石具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,Ca<'2+>的最高浸出濃度為7.08mg/L。 (2)pH為10的條件
5、下,不同鋅摩爾含量X<,Zn>的產(chǎn)物,隨著X<,Zn>的增加依次為CaZnHap,CaZn<,2>(PO<,4>)<,2>·2H<,2>O和Zn<,3>(PO<,4>)<,2>·4H<,2>O,并且它們均可在600℃以下穩(wěn)定存在;用液相共沉淀的方法能夠有效地將Zn<'2+>穩(wěn)定固化在磷酸鹽礦物的晶格內(nèi)部,束縛率高達(dá)99.99%。(3)pH為10的條件下,不同鎘摩爾含量X<,Cd>的產(chǎn)物,隨著X<,Cd>的增加依次為Ca<,3.9>(Ca
6、<,4.7>Cd<,0.7>)(PO<,4>)<,6>(OH)<,1.8>,Ca<,3.8>(Ca<,4.1>Cd<,0.37>)(PO<,4>)<,6>(OH)<,1.8>,Ca<,3.6>(Ca<,4.5>Ca<,0.76>)-(PO<,4>)<,6>(OH)<,1.6>和Cd<,5>(PO<,4>)<,3>OH;它們?cè)?00℃以下均可穩(wěn)定存在,其熱穩(wěn)定性隨著X<,Cd>的增加明顯提高;Cd<'2+>雖然能夠進(jìn)入到羥基磷灰石的晶格中
7、,但產(chǎn)物的化學(xué)穩(wěn)定性不高;在標(biāo)準(zhǔn)TCLP浸取液中Cd<'2+>的浸出濃度均高于固體廢棄物浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)中Cd的閾值0.3mg/L。 (4)pH為10的條件下,不同鉛摩爾含量X<,Pb>的產(chǎn)物,隨著X<,Pb>的增加依次為Ca<,8>Pb<,2>(PO<,4>)<,6>(OH)<,8>,Ca<,5.5>Pb<,4.5>(PO<,4>)<,6>(OH)<,2>,Ca<,2.12>Pb<,2.22>(PO<,4>)<,3>(OH)
8、<,0.67>,Ca<,2>Pb<,8>-(PO<,4>)<,6>(OH)<,2>和Pb<,10>(PO<,4>)<,6>(OH)<,2>,它們均具有較好的熱穩(wěn)定性,在400℃以下可穩(wěn)定存在;用液相共沉淀的方法能夠有效地將pb<'2+>穩(wěn)定固化在羥基磷灰石的晶格內(nèi)部,束縛率高達(dá)99.99%。 (5)不同pH值條件下的產(chǎn)物氯磷鉛礦中含有微量的HPO<,4><'2->和CO<,3><'2->,其在600℃以下可穩(wěn)定存在;化學(xué)穩(wěn)定性
9、實(shí)驗(yàn)表明產(chǎn)物氯磷鉛礦具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性,在標(biāo)準(zhǔn)TCLP浸取液中pb<'2+>的浸出濃度最高為1.74mg/L。 (6)利用磷酸鹽對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行穩(wěn)定化預(yù)處理,當(dāng)磷酸鈉的投加量為0.35%時(shí),飛灰中Zn<'2+>、Cd<'2+>、pb<'2+>的TCLP浸出濃度為1.023mg/L,1.161mg/L,0.625mg/L,比未投加磷酸鹽時(shí)體系的浸出分別降低了97.64%、49.78%、95.95%;當(dāng)磷酸鈉的投加量為2%時(shí),
10、Cd<'2+>的浸出濃度為0.369mg/L,固化率達(dá)到84.03%;說(shuō)明磷酸鹽對(duì)飛灰中的重金屬具有很好的固化穩(wěn)定化效果。 (7)養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)磷酸鹽.飛灰固化體系中重金屬的浸出濃度影響不大,在養(yǎng)護(hù)時(shí)間為1天時(shí)Zn<'2+>、Cd<'2+>、pb<'2+>的浸出濃度就分別降低為0.105mg/L,0.126mg/L,005mg/L。此后基本維持在同一水平,此結(jié)果表明磷酸鹽與重金屬之間的固化反應(yīng)在一天內(nèi)即可完成。 (8)對(duì)
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