DTCL螯合剂制备及其在飞灰处理中的应用研究

论文摘要

随着经济的发展和人民生活水平的提高，固体废物的产生量也随之急剧增加。固体废物焚烧处理技术因兼具“三化”特点，日益成为固体废物污染控制主导技术。固体废物焚烧产生的焚烧飞灰是一类危险废物（HW18），其中富集了各种重金属等有害物质，焚烧飞灰无害化处理技术研究成为固体废物污染控制领域重大课题。其中，新型高效有机高分子重金属螯合剂制备及其应用研究是本领域研究一大热点。正是在这一背景下，选择“DTCL螯合剂制备及其在飞灰处理中的应用研究”为题，开展本学位论文研究。本论文针对福建省某固体废物焚烧厂焚烧飞灰理化特征，以天然高分子木质素为母体，经曼尼希反应改性制得木质素胺，在碱性条件下，使其与CS2发生化学反应，制得DTCL螯合剂，并应用红外光谱、扫描电子显微镜等现代仪器分析测试手段，表征DTCL螯合剂结构及性能；在此基础上，分别研究了应用DTCL螯合剂进行焚烧飞灰稳定化与固化处理的效果及其螯合机理探讨，得到如下结论：（1）福建省某固体废物焚烧厂飞灰颗粒扫描电镜分析表明，焚烧飞灰呈密实体或多孔状，主要矿物为CaCO3、SiO2等；飞灰中重金属大部分以残渣态存在，Pb、Cr、Ni、Zn等重金属浓度均超标，属于焚烧处置残渣类危险废物（HW18）。（2）利用均匀试验设计对DTCL合成工艺条件进行优化，结果表明以CS2与木质素胺摩尔比3.4、反应温度45℃、反应时间16h为最佳工艺条件；产物红外光谱图中1513-1330cm-1、1093-758cm-1分别出现明显碳氮键、碳硫键特征吸收峰，证明DTC基团存在，DTCL螯合剂制备工艺可行。（3）与空白样对比，经DTCL稳定化处理后，飞灰中的重金属浸出率下降明显，Pb、Cr、Ni和Zn的浸出率分别由68.33%、15.63%、17.56%和45.26%下降为2.14%、0.868%、1.45%和3.22%；影响稳定化处理效果的因素除重金属本身性质之外，主要与DTCL投加量和浸取剂pH值有关。固化处理试验结果表明：投加0.4%DTCL螯合剂即可使固化体中重金属浸出浓度满足《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2001）的要求,且效果明显，表明应用DTCL螯合剂对焚烧飞灰无害化处理在技术上完全可行。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 固体废物产生及污染控制
• 1.2 固体废物焚烧飞灰及其处理技术
• 1.2.1 焚烧飞灰重金属形成机理及其危害
• 1.2.2 焚烧飞灰无害化处理技术
• 1.3 重金属螯合剂制备及其应用
• 1.3.1 重金属螯合剂及其分类
• 1.3.2 螯合剂稳定重金属的机理
• 1.3.3 重金属螯合剂制备及应用研究现状
• 1.4 本论文研究目的及内容
• 1.4.1 目的意义
• 1.4.2 研究内容及技术路线
• 1.4.3 创新与特色
• 第二章 飞灰理化性质分析
• 2.1 飞灰样品采集和预处理
• 2.1.1 样品采集
• 2.1.2 样品预处理
• 2.2 飞灰物理特性分析
• 2.2.1 飞灰微观形貌分析
• 2.2.2 飞灰矿物组成分析
• 2.2.3 飞灰含水率及热灼减率测定
• 2.3 飞灰化学特性分析
• 2.3.1 飞灰元素组成成分
• 2.3.2 飞灰中重金属含量测定
• 2.3.3 飞灰中重金属赋存状态分析
• 2.3.4 飞灰中重金属浸出毒性评价
• 第三章 DTCL 螯合剂制备工艺及结构表征
• 3.1 主要试剂及仪器设备
• 3.2 二硫代氨基甲酸型木质素合成原理
• 3.3 木质素胺胺值的测定方法
• 3.4 DTCL 含硫量的测定方法
• 3.5 DTCL 制备工艺及条件优化
• 3.5.1 木质素胺的合成方法
• 3.5.2 DTCL 的合成方法
• 3.5.3 木质素胺合成工艺条件优化
• 3.5.4 DTCL 合成工艺条件优化
• 3.6 DTCL 螯合剂结构表征方法及结果
• 3.6.1 红外光谱分析及结果
• 3.6.2 热重分析及结果
• 3.6.3 扫描电镜分析及结果
• 第四章 DTCL 螯合剂在飞灰无害化处理中应用
• 4.1 概述
• 4.2 DTCL 螯合剂在飞灰稳定化处理中应用
• 4.2.1 试验仪器及设备
• 4.2.2 稳定化处理工艺
• 4.2.3 稳定化处理工艺影响因素研究
• 4.3 DTCL 在飞灰固化处理中应用
• 4.3.1 试验仪器及设备
• 4.3.2 固化处理工艺
• 4.3.3 固化体安全性评价指标
• 4.3.4 固化处理工艺影响因素研究
• 4.4 DTCL 螯合飞灰中重金属机理探讨
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历