[发明专利]一种飞灰中污染物的去除及资源化方法

说明书

本发明提供了一种可在高盐和高氯水体中同步高效去除有机污染物和重金属离子的电化学氧化还原系统，并以此为基础形成整套高效飞灰资源化回收的方法，属于环境污染控制工程技术领域。本发明方法中结合淬火法(制备中间层)和等离子喷涂法(制备超薄催化层)制备具有钌‑铱中间层的Ti₄O₇阳极，与哈氏合金电极(阴极)构建电化学氧化还原体系，可在高盐和高氯环境下降解矿化飞灰水洗液中的二噁英等有机污染物，并在阴极通过还原作用固定重金属离子，达到降低水洗液TOC和重金属含量的目的。该方法中涉及电极制备方法简便、成本低廉、易于规模化生产。且对飞灰的无害化及资源化方法设计合理，各组分回收利用率高。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及到垃圾焚烧产生飞灰无害化 与资源化的研究，特别涉及到应用于飞灰中有毒污染物高效去除的电 极制备及电化学降解系统构建，并在此基础上形成整套飞灰中各组分 资源化回收利用方法的革新。

背景技术

随着人口增长和社会发展，我国生活垃圾的数量呈现急剧增加的 趋势，在此基础上垃圾组成结构也不断发生变化，这都严重影响我国 生态环境安全和经济的可持续发展。由于我国土地资源短缺，垃圾填 埋法正逐渐被高温焚烧技术所取代。垃圾焚烧不仅可以实现生活垃圾 减量化，而且焚烧产生的热量还可以用于发电实现部分资源循环再生。 但该过程中会产生大量的飞灰，其质量约为该技术处理总量的5％。同 时，在高温裂解过程中，生活垃圾中重金属和裂解不充分所产生的有 毒产物二噁英会在飞灰表面富集，使飞灰成为具有较大环境风险的危 险废弃物，威胁环境安全和人类健康。因此，对飞灰中有毒污染物去 除和有效资源的回收利用已经成为制约焚烧技术应用的瓶颈问题。

目前，研究者们针对飞灰无害化及资源化处理技术进行了大量研 究，可分为分离萃取、固化与稳定化、热处理三大类。其中，水泥固 化、熔融烧结、机械化学、蒸发结晶、絮凝与离子交换等方法已经被 广泛研究，但上述处理方法均无法在经济性、环保性和可行性等方面 满足飞灰无害化及资源化处理的需求。此外，对飞灰中富集的重金属 和二噁英等污染物高效、低耗去除和有效资源回收技术手段匮乏也严 重制约飞灰无害化及资源化成套处理技术的发展和应用。

发明内容

本发明根据飞灰中组成成分及含量，开发一种在高盐和高氯水体 中同步高效去除有机污染物和重金属离子的电化学氧化还原降解系 统，增强飞灰资源化过程中对二噁英去除和重金属回收能力，并以此 为基础，重组优化飞灰中各组分回收方法和顺序，简化传统飞灰资源 化过程，形成一整套高效、低耗飞灰无害化及资源化方法的革新。

本发明技术方案：

一种飞灰中污染物的去除及资源化方法，步骤如下：

步骤1：选择厚度为1-3mm的钛基板，置于0.5-2mol/L草酸水溶 液中，经60～80℃水浴反应3-8h，取出电极在去离子水中超声30-60 min，之后在60℃烘箱中干燥待用。

步骤2：取氯化钌和氯化铱(摩尔比1∶10-10∶1)溶于1L去离子水 中，超声分散1h，真空除氧30min。将步骤1的钛基板和钌铱混合溶 液置于氮气氛围手套箱中，调整平板加热器温度为700-1000℃，加热 钛基板，加热时间为1-3min，之后快速将加热后的钛基板置于钌铱混 合溶液中，静置5-30s，取出后水洗干燥，重复该过程1-10次，得到 带有Ru-Ir层的钛基板。

步骤3：选用真空等离子喷涂法在步骤2中得到的钛基板表面制备 Ti₄O₇薄层。制备条件为：喷涂电压为60-70V，喷涂电流为500-600A， 氩气流量为2000-2400L/h，氢气流量为10-30L/h，Ti₄O₇喷涂量为 300-400g/m²。该方法制备带有Ru-Ir中间层的Ti₄O₇电极作为阳极与 哈氏合金极板(与阳极相同尺寸)作为阴极构建电化学氧化还原体系， 用于飞灰水洗液中TOC和重金属去除。