一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法技术

本发明专利技术公开了一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，该方法包括以下步骤：将飞灰分散在溶剂中，加入过氧化物类氧化剂，调节飞灰溶液pH值，激活飞灰孔道中铁氧化物的催化作用，可实现飞灰孔道中有机毒物的氧化去除。与现有同类方法相比，本发明专利技术具有成本低、操作简便、处理效果好等诸多优点，在飞灰资源化处理处置方面具有明显优势。处置方面具有明显优势。处置方面具有明显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法


[0001]本专利技术涉及一种飞灰解毒方法，具体涉及一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法。

技术介绍

[0002]焚烧发电已逐渐成为各类垃圾处理处置的主流方式。焚烧易产生大量含重金属及二噁英、氯酚等有机毒物的飞灰，属于危险废物。当前，为实现飞灰“无害化、减量化、资源化”处理处置目标，以建材再生资源化为主导的水洗协同水泥窑处置工艺成为主流技术。其中，水泥窑可高温分解二噁英等有机毒物。然而，现行工业化稳定运行的水泥窑协同处置飞灰项目要求水洗脱氯后的飞灰添加比例不超过4％。相较于每年急剧增加的飞灰产量，水泥窑的处理能力严重不足。进一步发展的熔融玻璃化、水热法等多种热处置技术和以机械化学法、低温等离子放电等为主的非热处置技术总体存在二噁英等有机毒物去除效率不高、系统稳定性低、基建费用大、运行成本高等问题，亟需开发经济高效的飞灰解毒新技术。
[0003]芬顿等高级氧化过程可产生羟基自由基等强氧化活性物种，降解绝大部分有机污染物。基于过氧化氢、过硫酸盐等过氧化物活化的类芬顿技术可实现纯水或模拟体系中微量二噁英等有机污染物的高效去除。相比于传统的热处理、机械球磨、电晕放电等方法，芬顿反应药剂低廉、操作简便，具有显著经济性。不同的是，在实际飞灰中，有机毒物往往赋存于飞灰颗粒孔道中，难以在水相中脱附。因此，仅当氧化反应发生在孔道限域空间中时，有机毒物才可被有效去除。国内外研究也表明，由于扩散限制，传统均相芬顿反应往往难以有效氧化飞灰中的有机毒物，并且现有的传统芬顿反应通常需要在极酸环境或外加铁催化剂的条件下进行。在飞灰形成过程中，垃圾中铁离子等可在高温驱使下固定在飞灰孔道中，形成限域型铁氧化物。通过调控反应条件，使与有机毒物空间更为相近的限域型铁氧化物发挥催化作用，有望实现飞灰高效解毒。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，无需创造传统芬顿所需的极酸环境，可以实现在不额外添加铁催化剂的条件下进行飞灰高效解毒。
[0005]技术方案：本专利技术所述的基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，包含以下步骤：将飞灰分散在溶剂中，加入过氧化物类氧化剂，加入酸液调节pH值至4.0
‑
7.0，充分混合，激活飞灰孔道中铁氧化物的催化作用，启动氧化反应。
[0006]优选地，所述的飞灰为焚烧过程产生的固体废物。
[0007]优选地，所述酸液为盐酸、硫酸、硝酸或混合酸，或以酸为主要成份但含杂质的工业酸液，酸液浓度为0.01
‑
10mol/L。
[0008]优选地，所述的过氧化物类氧化剂为过氧化氢、过一硫酸盐、过二硫酸盐中的任意一种，其用量为1.0
‑
100mmol/g飞灰。
[0009]优选地，所述的混合时间为1
‑
24h。
[0010]优选地，所述的有机污染物包括但不限于二噁英类、氯酚、阿特拉津及苯甲酸。
[0011]优选地，可外加一定量铁催化剂提升污染物氧化速率，铁催化剂包括硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、氯化铁或硝酸铁的任意一种或两种以上混合物。
[0012]专利技术原理：飞灰中二噁英等有机毒物往往赋存于活性炭孔道中。由传统均相芬顿反应产生的羟基自由基等活性物种的扩散受纳米级孔道限制，难以有效氧化孔道中富集的有机毒物。在飞灰形成过程中，垃圾中铁离子等可在高温驱使下固定在活性炭孔道中，形成限域型铁氧化物。通过调控反应条件，使与有机毒物空间更为相近的限域铁氧化物发挥催化作用，打破由外部活性物种向孔内缓慢扩散导致的效率限制，实现飞灰高效解毒。
[0013]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：所述限域类芬顿氧化方法操作简单，无需创造传统芬顿所需的极酸环境，也无需复杂的氧化降解流程及设备，在不添加铁催化剂的条件下也可以实现飞灰中有机毒物高效氧化去除，节约了投资和运行成本；此外，本专利技术的类芬顿氧化方法可较好适配现有酸浸消解工艺，从而减少酸使用量。
附图说明
[0014]图1为实施例不同过氧化物氧化剂对飞灰中二噁英类物质的氧化效果示意图；
[0015]图2为实施例不同过氧化物浓度对飞灰中二噁英类物质的氧化效果影响示意图；
[0016]图3为实施例不同混合液pH对飞灰中二噁英类物质的氧化效果影响示意图；
[0017]图4为实施例不同混合时间对飞灰中二噁英类物质的氧化效果影响示意图；
[0018]图5为实施例不同飞灰中含铁量及类芬顿体系对不同飞灰中二噁英类物质的氧化效果示意图；
[0019]图6为实施例类芬顿体系对飞灰中不同有机毒物的氧化效果示意图；
[0020]图7为实施例类芬顿体系对飞灰及经洗涤去除铁离子飞灰中二噁英类物质的氧化效果示意图；
[0021]图8为实施例不同硫酸亚铁浓度对焚烧飞灰中二噁英类物质的氧化效果影响示意图；
[0022]图9为实施例不同铁催化剂对焚烧飞灰中二噁英类物质的氧化效果影响示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0024](1)试剂
[0025]以下实施例中涉及所使用的硝酸、过氧化氢、硫酸亚铁等均具有分析纯及以上纯度，由国药集团或阿拉丁公司提供。二噁英同位素标准品由加拿大Wellington实验室提供。飞灰主要来源为浙江富阳某垃圾焚烧厂。
[0026](2)反应装置
[0027]反应装置由恒温槽和磁力搅拌器组成。恒温槽由宁波天恒仪器提供，型号为THD
‑
1006。磁力搅拌器由金坛宏华仪器厂提供，型号为78
‑
1。
[0028](3)检测方法
[0029]以下实施例中二噁英类物质的含量依据《固体废物二噁英类的测定同位素稀释高分辨气象色谱
‑
高分辨质谱法》(HJ 77.3
‑
2008)中方法测定。2,4,6
‑
三氯酚、阿特拉津、苯甲
酸等含量通过超高效液相色谱仪(Ultimate3000，赛默飞世尔科技)进行测定，方法依据文献(The Fenton reaction in water assisted by picolinic acid:accelerated iron cycling and co
‑
generation of a selective Fe
‑
based oxidant.Yang et al.Environmental Science&Technology,2021,55(12):8299
‑
8308.)。铁含量通过电感耦合等离子体发射光谱仪(iCAP7400 Duo MFC，赛默飞世尔科技)测定。
[0030]实施例1
[0031]收集富阳某垃圾焚烧厂飞灰，加入一定浓度工业硫酸以体积比3:1与飞灰混合(pH＝～8)，搅拌酸洗2h后，在80℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，其特征在于，该方法包括：将飞灰分散在溶剂中，添加过氧化物类氧化剂，加入酸液调整飞灰混合液pH值为4.0
‑
7.0，充分混合，即可氧化去除飞灰中有机毒物。2.根据权利要求1所述的基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，其特征在于，所述过氧化物类氧化剂为过氧化氢、过一硫酸盐、过二硫酸盐中的任意一种。3.根据权利要求1所述的基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，其特征在于，所述过氧化物类氧化剂的用量为1.0
‑
100mmol/g飞灰。4.根据权利要求1所述的基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，其特征在于，该方法还包括在飞灰混合液中添加铁催化剂。5.根据权利要求4所述的基于限域类芬顿的飞灰高效解毒方法，其特征在于，所述铁催化剂为硫酸亚铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘丙才，杨志超，殷雨阳，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：