PDF《改性钙 基 吸附剂对垃 圾焚 烧模拟烟气中镉的吸附》

8 期2005 年8月环境科学学报Acta Scientiae Circumstantiae Vol.

25 ,No.

8 Aug. ,

2005 本文首先以轻质碳酸钙为原料 ,用高温热活化 和盐浸泡煅烧的改性方法 ,开发制备了一系列具有 不同理化性能的新型钙基吸附剂 ,然后在一套焚烧 烟气模拟装置上 ,以生活垃圾焚烧烟气中的一种重 要挥发性重金属 ― ― ― 镉作为研究对象 ,考察新型钙 基吸附剂对 Cd 的吸附效果和吸附机理 ,以期为将 来可能的实际应用提供理论依据.

1 实验部分( Experiments)

111 实验材料 轻质碳酸钙 ,粒度 :99 %为320 目 ,其它性能指 标见表 1. NaCl ,化学纯. 表1轻质碳酸钙样品的主要性能参数 Table

1 Major character of light calcium carbonate sample CaCO3 含量 Fe Mn 沉降体积Π (mL・ g-

1 ) 白度 盐酸不溶物含量 ≥

98 %

0108 %

01006 %

218 ≥

90 ≤

0110 %

112 改性方法 碳酸钙在高温条件下的反应方程式是 : CaCO3 → CaO + CO2 ↑ 在该分解反应中 ,如果生成的 CO2 不断地从平 衡体系中排出 ,则平衡不断地向右移动 ,利用热力学 公式 ,令自由能ΔG Θ

0 ≤0 ,则可得分解温度为 T ≥

1 109 K(或836 ℃ ) ,因此 ,实验温度应该高于

836 ℃, 本文采用 850~950 ℃ 作为研究区间. 本实验选用

3 个时间与

3 个温度 ,并根据正交实验设计原则设计 实验方案 [9] . 盐浸泡煅烧法中的温度条件则选取高 温热活化法中的最佳条件.

11211 高温热活化法 称取 10010g 轻质碳酸钙 , 置于马弗炉中 ,通入 N2 ,加热到设定温度 ,具体条件 见表 2. 所得的产品过

100 目筛 , 密封保存 , 防止 吸潮. 表2轻质碳酸钙热活化方法的实验条件 Table

2 Thermal treating conditions of light calcium carbonate 改性吸附剂编号 改性条件 θ Π℃ tΠ h

1 #

850 24

2 #

900 6

3 #

950 12

11212 盐浸泡煅烧法 称取

10010 g 轻质碳酸钙置 于烧杯中 ,加入一定浓度的 NaCl 溶液(NaCl 用量 :以10010 g 轻质碳酸钙为基准 ,添加量在

5 %~25 %之间,具体见表 3) 浸泡

48 h ,并不断搅拌 ,离心分离. 在900 ℃ 和通 N2 气氛中煅烧

6 h ,所得的产品过

100 目筛 ,密封保存 ,防止吸潮.

113 静态吸附实验 实验装置系统如图

1 所示 ,主体部分是石英管 式炉 ,镉发生源采用 CdCl2 晶体 ,把它放置在石英舟 中 ,石英管内的温度控制在 CdCl2 的熔点 (842 K) 表3轻质碳酸钙盐浸泡煅烧方法的实验条件 Table

3 Concentration of NaCl and treating conditions of light calcium carbonate 改性吸附剂编号 NaCl 浓度 煅烧条件 θ Π℃ tΠ h

4 #

5 %

900 6

5 #

10 %

900 6

6 #

25 %

900 6 以上. 模拟烟气包括 :氧气、 氮气、 二氧化碳、 二氧化硫 和氯化氢 ,各组分浓度见表 4. 在石英管式炉的尾部 放置钙基吸附剂(盛于超细纤维滤筒中) ,后接

2 个 洗气瓶 ,分别用

3 %稀HNO3 和1mol・ L -

1 NaOH 作为 吸收液 ,用于吸收从滤筒中逃逸出来的镉蒸气以及 中和酸性气体. 图1氯化镉蒸气静态吸附实验装置图 (11 模拟烟气 ;

21 减压阀 ;

31 气体流量计 ;

41 热电偶 ;

51 石英舟 ;

61 吸附剂 ;

71 稀HNO3 ;

81NaOH) Fig.

1 Static adsorption diagram of CdCl2 vapor (11simulated flue gases ;

21pressure2relief valve ;

31mass flow meter ;

41thermocouple;

51quartz boat ;

61adsorbent ;

71HNO3 solution ;

81NaOH solution)

2 结果( Results) 表5为轻质碳酸钙以及采用不同........