典型工业固体废弃物储存CO2及碳化过程固化重金属的研究

温室气体CO2减排和有毒有害固体废弃物处置利用是当前重要的环境问题。本项目针对温室气体CO2减排控制与工业固体废弃物利用的双重背景，探索工业排放CO2在工业固体废弃物上的储存和固体废弃物重金属固化的基础科学问题。立足"以废治废"的研究理念，以冶金和污水处理行业典型工业固体废弃物赤泥和活性污泥为主要原料，简单改性制备低成本材料用于工业排放CO2的储存。利用工业废气余热加速碳化反应，研究CO2在赤泥和活性污泥材料上储存、碳化过程和固体废弃物重金属固化过程，探索碳化过程、重金属固化的机理及影响因素。通过系统的有关碳化过程和重金属固化机制的研究，降低CO2捕获材料和废弃物处理的成本，形成高效的CO2减排控制与废弃物处置利用技术，具有重要的研究价值与应用前景，为我国工业CO2排放控制与固体废弃物的利用提供科学依据与技术基础。

比较研究了拜耳法赤泥和烧结法赤泥上CO2的储存性能，反应温度是影响CO2储存性能的关键因素。烧结法赤泥在450oC下储存量为61.2 mg/g，拜耳法赤泥在350oC下储存量为72.6 mg/g。利用XRD、XRF、BET、IR、CO2-TPD和ICP-MS等表征技术，分析了储存性能的影响因素。烧结法赤泥吸附CO2主要是其以可交换态形式存在的碱性成分钙元素所致的化学吸附为主，而拜耳法赤泥主要是Al位上化学吸附CO2以及孔道结构导致的物理吸附并存。研究了工业烟气中SO2对赤泥储存CO2性能的影响，少量的SO2（0.045%）导致CO2完全捕获时间明显缩短，且CO2的出口气浓度上升至进口气浓度的时间均有所延长。研究了碳化反应固化活性污泥重金属。经碳化过程处理后，活性污泥中Ca和Mg的浸出量均下降50%左右，重金属Cu、Ni、As浸出量均呈下降态势。通过项目的研究，探索出一些工业废弃物处置利用的方法，为我国工业废弃物的处置利用和CO2减排与控制提供了一些新的思路。