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研究生:周尚義
研究生(外文):Shang-Yi Chou
論文名稱:去除垃圾焚化底渣中水溶性氯離子之研究
論文名稱(外文):Removal of water-soluble chloride ion in bottom ash from municipal solid waste incinerator
指導教授:秦孝偉秦孝偉引用關係林奇剛林奇剛引用關係
指導教授(外文):Hsiao-Wei ChingChi-Kang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:157
中文關鍵詞:垃圾焚化底渣水溶性氯離子液固比搖晃震盪
外文關鍵詞:Waste incineration bottom ashWater-soluble chloride ionLiquid/solid ratioShaking treatment
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一般廢棄物經焚化處理後所產之底渣,其性質與天然骨材相似,經適當處理後可再利用於土木建設用途,但至今尚未應用於含有鋼筋之混凝土,其主要原因係由於底渣內含有過量之水溶性氯離子時,會加速鋼筋表面腐蝕速率,進而產生大量鐵鏽,導致鋼筋混凝土建築物之混凝土保護層龜裂,使得建築物結構強度減弱,因此,欲再利用焚化底渣於含有鋼筋之混凝土時,依「一般廢棄物-垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式」中規定,需將其水溶性氯離子含量降至0.0240%方可使用。此研究使用搖晃震盪(Shaking Treatment, ST)與超音波震盪(Ultrasound Sonication Treatment, UST)作為去除底渣中水溶性氯離子之處理方法。
本研究探究出之最適操作條件以四階段ST程序,震盪轉速設為75 rpm、總萃取時間50分鐘(30、10、5、5分鐘)、總L/S為5/1(2/1、1/1、1/1、1/1 mL/g)、第一階段萃取液使用NaOH(2 N)鹼性溶液、第二、三及四階段均使用去離子水作為萃取液,且於各階段程序之萃取容器外部水溫為50 ℃設定下,可降低底渣中水溶性氯離子含量至0.0240%以下。最適操作條件之氯離子溶出效果可達98%(四重複試驗),平均可降低底渣中水溶性氯離子含量至0.016%,其效用對底渣之乾、濕狀態並無影響。另研究結果指出底渣中水溶性氯離子之溶出主要因素與酸鹼反應有關,並得知使用H2SO4溶液作為萃取液會抑制氯離子之溶出,其於整體試驗結果顯示使用ST溶出氯離子之效果優於使用UST。
Bottom ash was derived from the incineration processes of municipal solid wastes. Its properties were similar to the natural aggregates. Due to the excessive amount of water-soluble chloride ion in bottom ash which will increase the corrosion rate on steel bar of reinforced concrete, leading to crack the protective layer of reinforced concrete. Subsequently, the strength of building will be weakening. As a result, the bottom ash requires proper pretreatment to remove chloride ion before be reused as construction material. In accordance with the official announcement by Environmental Protection Administration in Taiwan, to reuse bottom ash as aggregates of reinforced concrete must diminish water-soluble chloride ion content down to 0.0240% (w/w). This research studied the removal efficiencies of water-soluble chloride ion in bottom ash by both Shaking treatment (ST) and Ultrasound Sonication Treatment (UST). The optimal operation conditions were evaluated included shaking strength, L/S, extraction time, extraction temperature, extraction solutions, and test stages.
The results showed the optimal operation conditions were four-stage of ST, shaking speed of 75 rpm, total extraction time of 50 minutes (30, 10, 5, 5 minutes for each stage), total L/S of 5/1 (2/1, 1/1, 1/1, 1/1 mL/g for each stage), extraction solution of the first stage used 2 N NaOH solution, the second to the fourth stage used deionized water, and operation temperature of 50 ℃. Under these conditions, 98% removal of chloride ion was achieved, and the average concentration of water-soluble chloride ion remained in bottom ash was 0.0160%. On the other hand, while extraction with H2SO4 solution would restrain chloride ion dissolved out. The main factors for removal of soluble chloride ion in bottom ash presume that related to the acid-base reactions between extratction solution and the surface of bottom ash. In addition, the removal efficiencies of chloride ion were not effect by the wet or dry state of bottom ash. All expermints showed that the ST had better dissolved efficiencies of chloride ion then the UST.
摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vii
表目錄 xii
圖目錄 xiv
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 研究內容 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 廢棄物之定義及焚化處理 6
2.1.1 廢棄物之定義 6
2.1.2 廢棄物焚化處理 6
2.2 國內焚化底渣來源、特性及分類 7
2.2.1 焚化灰渣來源 7
2.2.2 底渣物理性質 9
2.2.3 底渣化學性質 12
2.3 廢棄物中氯之來源 13
2.3.1 底渣含氯百分比 14
2.3.2 廢棄物中之有機氯 14
2.4 氯之化學特性與腐蝕之危害 15
2.4.1 鋼筋腐蝕機制 15
2.4.2 腐蝕之影響 17
2.4.3 氯對鋼筋混凝土之影響 18
2.5 國內水洗灰渣中之氯離子相關研究 19
2.6 國外水洗萃取氯離子之相關研究 22
2.6.1 國外水洗底渣 22
2.6.2 國外水洗飛灰 27
2.6.3 國外水洗煤炭 36
2.7 超音波機制 38
2.8 國外超音波應用於固體萃取 42
2.9 國內外灰渣再利用現況 43
2.9.1 國內灰渣再利用現況 43
2.9.2 國外灰渣再利用情形 44
第三章 研究方法 46
3.1 研究流程 46
3.2 實驗材料 47
3.3 物理化學性質試驗 48
3.4 實驗方法 51
3.4.1 實驗原理 51
3.4.2 實驗參數 53
3.4.3 實驗流程 55
3.4.3.1 試驗樣品 55
3.4.3.2 震盪試驗 55
3.5 實驗藥品及耗材 57
3.6 實驗儀器及設備 58
3.7 水溶性氯離子分析方法 66
第四章 結果與討論 69
4.1 物理化學性質試驗 69
4.1.1 粒徑重量分佈百分比 69
4.1.2 含水率 71
4.1.3 氫離子濃度指數(pH值) 71
4.1.4 底渣中水溶性氯離子含量 72
4.2 最適操作條件之探討 74
4.2.1 搖晃震盪(ST)與超音波震盪(UST) 74
4.2.1.1 單一階段ST與UST程序 74
4.2.1.2 不同液固比(L/S)對溶出氯離子之影響 77
4.2.1.3 以去離子水為萃取液於多階段試驗 78
4.2.2 ST震盪轉速對溶出氯離子之影響 88
4.2.3 萃取溫度對溶出氯離子之影響 90
4.2.4 不同性質萃取液對溶出氯離子之影響 92
4.2.5.1 以去離子水為萃取液 97
4.2.5.2 添加藥品及萃取溫度對溶出氯離子之影響 99
4.2.6 調整多階段程序操作條件 102
4.2.7 探討最適操作條件試驗 108
4.3 最適操作條件再現性試驗 119
4.3.1 再現性試驗 119
4.3.2 試驗前後萃取液之pH值變化 120
4.3.3 底渣粒徑經試驗後之變化 121
第五章 結論與建議 124
5.1 結論 124
5.2 建議 126
參考文獻 127
附錄一 133
簡 歷 139
一、中文部分
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24. 劉瓊玲,「都市垃圾焚化反應灰穩定燒結再利用技術之研發」,淡江大學,碩士論文,民國九十三年。
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二、外文部分
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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