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砷超富集植物蜈蚣草产后处置及其资源化研究

肖维林  
【摘要】: 研究砷吸附植物蜈蚣草的产后处置技术,分别采用浸提法和热处置技术进行无害化处理,目的在于探讨修复植物产后处置的可行性,以期为修复植物的无害化或资源化综合利用提供途径与方法,为植物修复应用和推广奠定技术基础。 实验中将蜈蚣草用于人工湿地系统吸附含砷废水中的砷,使蜈蚣草具有较高的含砷量。收割的蜈蚣草经清洗,烘干,粉碎后装瓶,保存在干燥器中备用。粉碎后的蜈蚣草含砷930 mg/kg。 马弗炉实验考查新鲜蜈蚣草和烘干后蜈蚣草中砷含量在焚烧过程中的变化。采用鲜样直接灰化比70℃烘干后再灰化样品相对于鲜重的砷浓度要略低,样品烘干处理后差异不明显;用鲜样直接消解和70℃烘24小时后消解对样品中砷的浓度影响很小。蜈蚣草烘干处理可以应用到蜈蚣草后续无害化处理浸提法和焚烧法中。 在蜈蚣草浸提法处置实验中,浸提条件包括时间、温度、浸提液等。液固比1:20,水、硫酸浓度0.5mol/L、硫酸浓度1.0mol/L分别在30℃、40℃、50℃温度浸提蜈蚣草1小时和3小时。蜈蚣草硫酸浸提实验的浸提液含砷浓度为8.01mg/L~8.69mg/L,砷回收率为95%以上。蜈蚣草水浸提实验浸提液含砷浓度为7.09mg/L~7.65mg/L,砷回收率91%以上。相同实验条件下浸提时间越长、浸提温度越高,浸提渣含砷量越低。酸浸提较水浸提效果更明显,能将更多的砷化合物浸提至溶液中。 在蜈蚣草无害化热处置技术实验中,采取小型管式炉焚烧实验装置。在氧气气氛,温度550℃、650℃、750℃、850℃、950℃,气流量控制在0.12 L/min的工况下进行焚烧实验。同时,在各种实验条件下考虑添加剂氧化钙、磷酸盐、铁盐对蜈蚣草中砷挥发特性的影响。无添加剂时,焚烧得到的底灰质量为反应物的13.7%~17.5%;有添加剂焚烧得到的底灰质量为反应物的12%~20%。添加CaO底灰质量有增加,添加铁盐底灰质量会减少。随温度变化总体上呈现温度升高砷随烟气挥发率增大。焚烧过程中砷熔点(814℃)温度附近砷容易从反应物中气化出来而导致砷回收率下降。添加磷酸盐不利于控制焚烧烟气中砷的排放以及提高底灰中砷的回收率,采用氧化钙能在一定程度上提高底灰中砷的回收率,其作用机理与煤中石灰固硫有相似之处。


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