固化工业危险废物焚烧飞灰重金属的研究

2.3 单因素对焚烧飞灰加速碳酸化的影响及正交优化

2.3.1 反应时间对重金属Pb稳定化效果的影响 图2给出碳酸化反应时间对重金属Pb浸出影响，由图2可知，碳酸化反应时间1h，不足以将Pb浸出控制在填埋场入场控制标准以下。增加到2h，飞灰中的重金属离子Pb2+浸出浓度有明显下降，可降至大约0.19mg/L，已远在填埋场控制标准以下。

反应时间2～6h，重金属Pb浸出浓度趋于稳定，反应时间在3h时，浸出浓度最低降至0.02mg/L。原灰中的CaO与水反应生成Ca(OH)2再与CO2反应，生成了CaCO3，晶体包覆使得飞灰中的重金属Pb浸出明显下降。由于初始飞灰中含有大量CaO，与水反应生成Ca(OH)2使得浊液呈强碱性，初始pH在13～14左右。随着碳酸化的进行，Ca(OH)2吸收CO2生成CaCO3，使得反应后体系酸碱度的下降，结果表明，碳酸化后体系pH可降至7左右。

2.3.2 液固比对重金属Pb稳定化效果的影响 图3给出不同液固比对焚烧飞灰中重金属Pb浸出影响。由图3可知，碳酸化反应时间在1h，Pb浸出浓度分别为30.20mg/L、11.27mg/L、10.96mg/L、6.81mg/L、8.04mg/L，均未达到填埋要求。

反应时间在2h，Pb浸出浓度分别为0.77mg/L、0.24mg/L、0.19mg/L、0.20mg/L、0.33mg/L，均可控制在填埋场入场标准限值以下。反应时间在2h以上，不同液固比对Pb浸出影响趋于平缓，Pb浸出浓度均可达到填埋入场标准。在液固比5∶1时，浸出浓度最低可降至0.02mg/L。

2.3.3 温度对重金属Pb稳定化效果的影响 图4给出10℃、30℃、50℃、70℃、90℃下碳酸化对重金属Pb浸出影响，Pb浸出浓度分别为0.34mg/L、0.26mg/L、0.34mg/L、0.41mg/L、0.40mg/L。由图4可知反应温度在30℃时Pb浸出浓度最低，为0.26mg/L。温度低于30℃，体系反应速度缓慢，降低碳酸化的效果。温度过高，二氧化碳气体分子活跃，气体加速溢出降低与溶液的反应速率。

2.3.4 CO2浓度对重金属Pb稳定化效果的影响 图5给出通入20%、40%、60%、80%、100%不同浓度下CO2对重金属Pb浸出影响，Pb浸出浓度分别为6.78mg/L、5.78mg/L、1.99mg/L、1.30mg/L、0.04mg/L。由图5可知，随着二氧化碳纯度越高，碳酸化效果越好，CO2浓度为100%时碳酸化效果最佳。当二氧化碳浓度达到60%时，Pb浸出浓度可控制在填埋标准限值以下。

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