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飞灰固化重金属浸出机理研究:自然环境渗滤作用

2023年07月02日 07:12:20 人气: 1536 来源: 青岛中科世景环保科技有限公司

飞灰固化重金属浸出机理研究

采用水泥固化垃圾焚烧飞灰,形成的固化体系为高碱性环境,有利于重金属的固化,但是由于自然环境中酸雨的侵蚀和填埋垃圾渗滤液的作用,会使浸出体系处于弱酸性环境。水泥基胶凝材料中重金属在酸性溶液中的浸出过程中,浸出颗粒表面会形成一种孔隙率较高的浸出层,具体包括5个步骤:

1)酸迁移到液固表面:醋酸分子会在孔隙率较高的浸出层发生迁移,此过程存在自由扩散作用。

2)酸穿过浸出层:溶液中的分子不能电离,其中的H+、CH3COOH和CH3COO会以不同的扩散速度穿过浸出层,由于固化基质复杂的孔结构,使得H+的扩散速度大大降低。

飞灰固化重金属浸出机理研究:自然环境渗滤作用(图1)

3)酸在浸出边界的快速溶解:与水泥基质发生酸碱反应,反应速度非常快,浸出过程由扩散控制。

4)重金属穿过浸出层:重金属溶解后会在浸出层和其边界间形成一个浓度峰,可分别向2个方向扩散,向内部扩散的重金属可重新形成沉淀,向外面浸出层方向扩散的重金属可能受浸出环境 pH 值的影响而在固体表面发生吸附。

5)重金属离子穿到液/固表面:重金属迁移到酸性溶液中,迁移过程为扩散行为,扩散速度由固体内部和外部溶液之间的金属浓度差控制。对飞灰固化体进行长期的动态浸出实验,对其进行扫描电镜(SEM)和 X 射线衍射分析(XRD),发现当利用浸提剂为初始 pH=5.5 的CH3COOH-CH3COONa溶液时,固化体会发生严重的溶蚀现象,随着浸出时间的延长,可溶晶体逐渐消失,而硅酸盐晶体构架不会被侵蚀。

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