基于微观因素耦合作用垃圾焚烧飞灰中重金属浸出机理研究

从影响垃圾焚烧飞灰中重金属浸出的微观因素入手，深入开展飞灰毒性浸出机理研究，对于有效治理飞灰的二次污染具有重要的实际意义。鉴于飞灰颗粒形貌和重金属分布极不均匀的特性，本项目以飞灰颗粒和不同化学形态的重金属为研究对象，拟采用人工合成垃圾的焚烧实验和化学热力学平衡分析方法，研究飞灰中不同化学形态的重金属形成机理及飞灰中非稳定态重金属富集规律；采用飞灰颗粒微观形貌表征和能谱分析、以及飞灰颗粒结渣机理等，研究重金属在飞灰颗粒上的结合特征；采用飞灰颗粒内部和表面的重金属环境特性表征以及不同化学形态重金属在环境中迁移特性分析，阐明飞灰中重金属的活动性。通过一系列的实验研究和理论分析, 系统研究"不同化学形态重金属活动性-飞灰颗粒微观形貌-非稳态重金属"多因素耦合对飞灰中重金属浸出特性影响，建立飞灰中重金属浸出数学预测模型，从微观层次反映飞灰毒性浸出机理。

垃圾焚烧飞灰的重金属污染问题是环境领域的研究热点，同时也是各国实行垃圾焚烧飞灰无害化、资源化管理的“瓶颈”。由于飞灰颗粒大小和重金属分布是极不均匀的，且重金属在飞灰颗粒上富集行为复杂，如果想准确掌握飞灰中不同重金属浸出机制，就必须深入探索不同形态重金属化合物的形成机理、富集规律、活动性等。本项目通过一系列的实验研究和理论分析，以飞灰颗粒、典型重金属及其不同形态化合物为研究对象，首先采用人工合成垃圾的焚烧实验，调查了Zn、Pb、Cd、Cu、Cr、Mn等重金属及其典型化合物在不同粒径范围的飞灰颗粒中分布特性和富集规律, 并运用化学热力学分析软件FactSage进行了6种重金属元素的化合物迁移特性模拟计算；其次采用飞灰颗粒微观形貌表征和能谱分析、以及飞灰颗粒结渣机理等，研究了重金属在飞灰颗粒上的结合特征, 从微观层次深入认识不同粒径级别的飞灰中重金属的浸出能力；最后，开展了不同粒径范围的飞灰浸出能力评价，以及不同浸淋环境和淋溶条件对不同形态重金属化合物浸出规律影响的分析，揭示了多因素耦合作用下飞灰中重金属的浸出机制。