《垃圾焚燒爐PM10中有毒痕量元素富集機理及其防治方法》是依託東南大學，由黃亞繼擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：垃圾焚燒爐PM10中有毒痕量元素富集機理及其防治方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃亞繼
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
目前對城市生活垃圾中有毒痕量元素的污染控制已成為一個新的前沿領域。本申請項目擬通過分析PM10粒徑/質量分布、不同粒徑顆粒（含PM2.5、PM1）的比表面積/孔徑結構/形貌/成分/官能團、痕量元素總量/形態分布，研究焚燒溫度、過剩空氣係數、尾部煙道溫降等因素對PM10形成過程、痕量元素在PM10中遷移的影響規律，探明PM10形成過程與痕量元素富集機理之間的內在聯繫；對天然礦物進行改性後添加於垃圾中，擬在減少垃圾焚燒過程中亞微米核態粒子形成的機會和數量，抑制痕量元素在PM10中富集，同時促進PM10中痕量元素由親和態向非親和態轉變，減少飛灰中痕量元素在中性或弱酸性雨下淋濾量。通過分析PM10對質粒DNA破壞程度的影響因素，從生物毒性和吸附性能的角度，對天然礦物進行篩選，開發出能夠有效控制PM10和痕量元素排放的廉價吸附劑。
結題摘要
本項目對垃圾焚燒爐排放的PM10中有毒痕量元素的富集和捕集進行了深入研究。採用化學熱力學研究了焚燒工況對重金屬揮發的影響，特別發現由於不同金屬與Cl或O的結合能力不同影響了Cl的分配，還原性氣氛並非促進了每一種重金屬元素的揮發；熱力學模擬機械爐排爐焚燒過程中發現，在還原區揮發的金屬蒸汽在爐內氧化區即形成了氧化物固體。在日處理垃圾量0.5t 循環流化床垃圾焚燒系統上進行PM10中痕量元素排放特性研究，同時也對布袋除塵器捕集顆粒物及重金屬進行了評估，研究發現重金屬富集特性與其揮發性關係密切：半揮發性重金屬在爐內即通過化學吸附和物理粘附途徑富集在顆粒物中，在低溫煙氣中重金屬蒸汽發生均相和異相成核導致了PM10尤其是PM1中重金屬的富集；高揮發性重金屬僅通過物理吸附富集在顆粒物表面，因此僅在低溫下才向PM10尤其是PM1表面富集。 在重金屬在PM10中富集研究的基礎上，本項目嘗試用非金屬礦物作為爐內吸附劑控制PM10中痕量元素排放，多種礦物的篩選後選定高嶺土作為天然礦物吸附劑。對高嶺土控制PM10中重金屬排放機理進行研究，結果表明高嶺土捕集重金屬機理為：(1)高溫下與重金屬蒸汽反應；(2)反應表面發生共晶融化可以粘附大量小於200nm的重金屬顆粒。表面融化的細高嶺土顆粒通過碰撞粘附團聚成大顆粒，易於被除塵器捕集。使用小型流化床焚燒爐測試高嶺土及其改性物吸附性能，確立了高嶺土最佳改性方法，可簡便而顯著的提升高嶺土捕集PM0和其中重金屬的性能；相比吸附劑與垃圾混合，吸附劑噴射入爐可以減少吸附劑使用量。在日處理垃圾量0.5t 循環流化床垃圾焚燒系統上對最佳改性吸附劑進行測試，取得了理想的顆粒物和痕量元素排放控制效果。最後基於質粒DNA損傷試驗，確認顆粒物的生物毒性與重金屬浸出率有關，重金屬均相成核或物理吸附的顆粒物毒性最大；基於JECFA提供的人體攝入量標準，計算了幾種重金屬元素的毒性因子，提出了根據毒性因子計算的吸附劑控制重金屬排放的綜合性能評價方法。 本項目發表SCI刊源論文3篇，投稿SCI刊源論文2篇，發表EI刊源論文6篇，編輯加工EI刊源論文1篇；授權發明專利1項，申請發明專利5項，參加國際學術會議1次，國內學術會議2次。
