利用热等离子体熔融处理模拟医疗废物的实验研究

论文摘要

医疗废物具有感染性、毒性以及其他危害性,其无害化、减量化的处置越来越重要。医疗废物的种类对于处理技术的选择也有着很重要的影响。比如,传统的焚烧法不适合用来处理不可燃废物,需要进行预处理,焚烧后的残余物需要进一步的处理后才能进行填埋。热等离子技术作为一种近年来得到广泛应用的技术,具有更高的温度和能量密度,在处理废物时有着诸多优势,最终产物可以实现玻璃化并进行资源化利用,因此备受关注。此背景下,本文在对医疗废物进行热重红外分析的基础上,利用实验室自发研制的双阳极直流热等离子体来熔融玻璃化医疗废物。实验研究了熔融处理过程中的重金属迁移特性,对熔渣的物理化学特性和重金属浸出特性进行了分析,并研究了添加剂CaO对熔渣某些特性的影响。从而为医疗废物的玻璃化熔融无害化处理及资源化利用奠定了理论基础。利用TG-FTIR的方法对典型医疗废物可燃组分以及对模拟可燃医疗废物的热解、焚烧工况下的热重特性与产生气体特性进行了分析。对医疗废物的热解、焚烧特性有了较深入的认识。结合我国医疗废物的主要构成,实验中制备了3种组分的模拟医疗废物进行热等离子熔融处理实验。利用扫描电镜法、X-射线衍射法、能谱仪EDS、差热分析、阿基米德法来分析所得熔渣的形貌、晶相结构、元素组成特性、热力学特性以及密度,并利用TCLP方法研究了熔渣的重金属浸出特性。结果表明,熔融得到的熔渣具有非常致密的结构,呈现出典型的玻璃态特征。熔渣密度随着模拟医废中重金属含量的提高而增大,且熔渣的密度和机械性能参数与玻璃态物质很相近。重金属的迁移特性研究结果表明,大部分重金属都被固化在熔渣中,并且熔渣中重金属的浸出得到有效地限制,其浸出值远低于国家规定的毒性浸出标准值。熔融固化实验中还研究了添加剂CaO对熔融效果的影响,结果表明添加CaO有利于促进熔融,得到的熔渣具有更好的热稳定性。说明热等离子体技术是一种处理医疗废物的有效手段。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 医疗废物的现状及处理处置技术
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 医疗废物的定义和分类
• 1.1.3 医疗废物的现状
• 1.1.4 医疗废物处理技术现状
• 1.2 等离子体概述
• 1.2.1 等离子体概念
• 1.2.2 等离子体的性质
• 1.2.3 等离子体的主要产生方式
• 1.2.4 等离子体的分类
• 1.3 热等离子体技术在固体废弃物处理中的应用
• 1.3.1 热等离子体熔融技术
• 1.3.2 热等离子体熔融技术的特点
• 1.3.3 热等离子体技术处理有害废弃物
• 1.4 本文的研究背景
• 1.5 本文的主要研究内容
• 2 实验装置与方法
• 2.1 热重-红外实验
• 2.1.1 热重分析方法
• 2.1.2 红外分析方法
• 2.1.3 热重—红外实验方法
• 2.1.4 实验材料
• 2.2 热等离子体熔融实验台
• 2.2.1 热等离子体熔融系统
• 2.2.2 实验台参数
• 2.2.3 等离子实验台以及电弧燃烧的外貌
• 2.2.4 模拟医疗废物的制备与处理方法
• 2.3 本章小结
• 3 医疗废物的热重红外分析研究
• 3.1 典型医疗废物可燃组分的工业分析与元素分析
• 3.2 单组份热解的热重分析
• 3.3 单组份焚烧的热重分析
• 3.4 SCMW热解、焚烧特性的热重分析
• 3.4.1 SCMW在氮气气氛下的热重分析
• 3.4.2 SCMW在空气气氛下的热重分析
• 3.4.3 不同气氛对SCMW热失重过程影响
• 3.5 SCMW热解、焚烧特性的红外分析
• 3.5.1 SCMW在氮气下产物的红外谱图
• 3.5.2 SCMW在空气下产物的红外谱图
• 3.6 本章小结
• 4 医疗废物等离子熔融玻璃化的实验研究
• 4.1 熔渣的扫描电镜分析
• 4.1.1 不同医废对应熔渣的SEM分析
• 4.1.2 添加剂对熔渣形貌的影响
• 4.2 熔渣的XRD分析
• 4.2.1 不同医废熔融后的熔渣XRD分析
• 4.2.2 添加剂对熔渣晶相结构的影响
• 4.3 熔渣的主要组成成分
• 4.4 熔渣的热力学特性
• 4.4.1 不同医废对应熔渣的热力学特性
• 4.4.2 添加剂对熔渣热力学特性的影响
• 4.4.3 熔渣的机械和化学特性
• 4.5 模拟医疗废物中重金属的含量
• 4.6 熔渣的重金属迁移特性和重金属浸出特性结果分析
• 4.6.1 熔融过程中重金属分布特性
• 4.6.2 熔渣的重金属浸出特性
• 4.7 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 本文研究工作总结
• 5.2 本文的主要创新点
• 5.3 进一步工作进展
• 作者简介
• 参考文献