都市垃圾焚化飛灰主要成分有可溶性鹽類(K2O、Na2O)和SiO2、Al2O3、CaO等，以及高含量重金屬，通常認定為有害廢棄物。由於可溶性鹽類會對後續再利用上有安全的疑慮，而水洗程序是有效預處理方法之一，同時也將大量的重金屬一併洗除。坡縷石是一種多孔性的天然黏土礦物，具有價格低廉和高吸附量等優點，吸附焚化飛灰水洗液，其總重金屬去除效果極佳；再配合機械化學研磨， TCLP重金屬溶出顯著減少。

    本研究分為兩組實驗，首先都是將原飛灰經過液固比5一次水洗。再依照水洗灰及活化後之坡縷石重量比10 : 0至10 : 7摻配比，並以液固比9進行濕式研磨穩定處理。其中第一組水洗係用純水，而第二組是將第一組的研磨後的分離液回用於水洗，探討研磨液迴流的可行性。

    研究結果顯示，水洗灰和活化後之坡縷石混合研磨後，第二組實驗在研磨程序中各個配比重金屬溶出皆有下降之趨勢且比第一組實驗下降更多，其中又以重金屬鉛最為明顯。說明簡化水洗次數為一次且在經研磨過後，各配比研磨灰中重金屬皆具良好穩定效果，且研磨液回用並不會干擾重金屬穩定機制。經XRD晶相分析研磨灰發現有Ca4(Ca6(OH)1.2O0.5Cl0.32) (SiO4)2(SO4)2(Si0.5S0.5O4)2結晶產生，判斷係重金屬穩定之原因。水洗灰與活化後坡縷石摻配比10 : 3即能使重金屬(Cd、Cu、Pb、Zn與Cr)TCLP溶出分別降低達到0 % ~ 7.42 %，顯示此操作具有良好的穩定效果。

The components of municipal solid waste incinerator (MSWI) fly ash include SiO2, Al2O3, CaO, soluble salts and high concentration of heavy metals, usually be categorized as hazardous waste. The soluble salts will be the interference during the recovery, while washing is an effective pretreatment operation, which can also remove a lot of heavy metals. Polygorskite is a porous natural clay mineral, with low cost and high adsorption ability, which can decrease the heavy metals in the wastewater of MSWI fly ash washing effectively, followed by the mechanical chemical stabilization, TCLP concentration of heavy metals reduced dramatically.
    This study was divided into two tests, both of then proceeded the wet milling stabilization with the combination of washed ash and activated polygorskite with ratio 10:0 to 10:7 (w/w), and liquid/solid ratio of 9; nevertheless, the washing of fly ash of test I used pure water, while test II recovered the separated liquid after milling operation of test I, to wash the fly ash.
    The results showed that, after milling, the TCLP of heavy metals decreased evidently in the test II, compared to test I, especially for Pb; it showed the washing operation only once is enough, and the reuse of the separated liquid from the milling stabilization will not interfere the stabilization effect of heavy metals. The XRD analysis of milling stabilized sample found the crystal of Ca4(Ca6(OH)1.2O0.5Cl0.32)(SiO4)2 (SO4)2(Si0.5S0.5O4)2 produced, that might be the mechanism of heavy metal stabilization. Washed ash and activated polygorskite blending ratio 10:3 can make the dissolution of TCLP heavy metals (Cd, Cu, Pb, and Zn and Cr) decreased to 0 - 7.42 %, it showed a perfect stabilizing effect.

目錄
第一章 前言	1
1-1	研究緣起	1
1-2	研究目的	2
1-3	研究內容	2
第二章 文獻探討	3
2-1 垃圾焚化飛灰之產量及種類	3
2-1-1 焚化飛灰之物理特性	5
2-1-2 焚化飛灰之化學特性	5
2-1-3 焚化飛灰溶出特性	6
2-2 垃圾焚化飛灰之處理與回收利用	7
2-2-1 焚化飛灰處理現況	7
2-2-2 焚化飛灰回收利用	7
2-2-3 焚化飛灰水洗前處理	7
2-3 坡縷石之應用	8
2-3-1 坡縷石特徵	9
2-3-2 坡縷石之物化特性	9
2-3-3 坡縷石熱活化技術	11
2-4 研磨技術與應用	12
2-4-1 超細粉體之物理化學性質	14
2-4-2 研磨程序相關研究	15
第三章 研究材料與方法	19
3-1 實驗設計	19
3-2 實驗材料	19
3-3 實驗步驟	21
3-3-1 水洗前處理操作參數	22
3-3-2 桌上型球磨機操作參數	22
3-4 樣品分析方法	23
3-5 實驗設備與分析儀器	24
3-5-1 實驗設備	24
3-5-2 分析儀器	25
第四章 結果與討論	31
4-1 樣品物化特性之研究	31
4-1-1 焚化飛灰之物化特性	31
4-1-2 坡縷石之物化特性	37
4-2 水洗灰及坡縷石共同研磨之性質影響	40
4-2-1 pH值、含水率	40
4-2-2 重金屬總量	41
4-2-3 質量平衡	44
4-2-4 毒性溶出特性分析	46
4-2-5 XRD 晶相分析	48
4-2-6 SEM 分析	49
4-3 研磨液迴流再水洗之可行性	51
4-3-1 元素分析	51
4-3-2 重金屬總量	52
4-3-3 質量平衡	54
4-3-4 毒性溶出特性分析	56
4-3-5 XRD 晶相分析	58
4-3-6 SEM 分析	59
4-4 綜合討論	60
4-4-1 氯鹽分佈	60
4-4-2 重金屬鉛在各程序之比較	61
4-4-3 水洗前處理併入研磨程序之效果	62
4-4-3 水洗灰分別與已吸附重金屬和未吸附重金屬之坡縷石依重量比10 : 3研磨後比較	62
第五章 結論與建議	64
5-1 結論	64
5-2 建議	65
參考文獻	66

表目錄
表 2 1 不同坡縷石添加量吸附 100 ML飛灰水洗液重金屬濃度變化	10
表 2 2混和灰研磨後重金屬TCLP溶出量	17
表 4 1焚化飛灰物理特性	31
表 4 2焚化飛灰之元素組成	32
表 4 3焚化飛灰之重金屬總量	32
表 4 4焚化飛灰之重金屬TCLP溶出濃度	36
表 4 5坡縷石之物理特性	38
表 4 6研磨灰之PH值比較	41
表 4 7研磨灰之含水率	41
表 4 8第一組程序研磨灰之重金屬總量	43
表 4 9第一組研磨灰研磨前總量	44
表 4 10第一組研磨灰和研磨前之總量比較	44
表 4 11一程水洗灰及活化後坡縷石重金屬總量	45
表 4 12 FP-0之溶出率及回收率	45
表 4 13 FP-1之溶出率及回收率	45
表 4 14 FP-3之溶出率及回收率	46
表 4 15 FP-5之溶出率及回收率	46
表 4 16 FP-7之溶出率及回收率	46
表 4 17 第一組程序研磨灰之TCLP	47
表 4 18 第一組研磨灰穩定度	48
表 4 19 第一組水洗灰和迴流後各水洗灰之元素組成	51
表 4 20 第二組研磨灰之重金屬總量	52
表 4 21 第二組研磨灰研磨前總量	54
表 4 22 第二組研磨灰和研磨前之總量比較	54

圖目錄

圖 2 1歷年焚化廠進廠量統計	3
圖 2 2歷年焚化廠灰渣生成量統計	4
圖 2 3焚化飛灰之物種分析	6
圖 2 4液/固比5水萃後水萃廢液氯離子含量變化	8
圖 2 5 坡縷石在晶面上的離子、分子投影圖	9
圖 2 6坡縷石不同溫度熱活化之SEM圖	12
圖 2 7在球磨機中球體示意圖	13
圖 2 8研磨0~4小時研磨灰之粒徑分佈	16
圖 2 9不同研磨時間研磨灰之平均粒徑	17
圖 2 10飛灰PCDD/FS含量隨球磨時間變化	18
圖 3 1實驗流程圖	20
圖 4 1焚化飛灰及水洗灰之外觀	31
圖 4 2焚化飛灰之重金屬總量	33
圖 4 3原灰之XRD	34
圖 4 4水洗灰之XRD	34
圖 4 5原飛灰之XRD	35
圖 4 6水洗灰之SEM	35
圖 4 7焚化飛灰之重金屬TCLP溶出濃度	36
圖 4 8原飛灰之粒徑	37
圖 4 9原坡縷石外觀	38
圖 4 10活化後坡縷石外觀	38
圖 4 11活化後坡縷石之粒徑	39
圖 4 12活化後坡縷石之XRD	40
圖 4 13第一組研磨重金屬總量-鉛	42
圖 4 14第一組研磨重金屬總量-鋅	42
圖 4 15第一組研磨重金屬總量-鉻	43
圖 4 16第一組研磨重金屬總量-鎘	43
圖 4 17第一組程序研磨灰之TCLP-鉛	47
圖 4 18第一組程序研磨灰之TCLP-鉻	47
圖 4 19第一組FP-3研磨灰之XRD	49
圖 4 20第一組FP-5研磨灰之XRD	49
圖 4 21第一組FP-3研磨灰之SEM	50
圖 4 22第一組FP-5研磨灰之SEM	50
圖 4 23水洗灰之鈉元素含量	52
圖 4 24第二組研磨重金屬總量-鉛	53
圖 4 25第二組程序研磨灰之TCLP-鉛	57
圖 4 26第二組程序研磨灰之TCLP-鋅	57
圖 4 27第二組FP-3研磨灰之XRD	58
圖 4 28第二組FP-5研磨灰之XRD	58
圖 4 29第二組FP-3研磨灰之SEM	59
圖 4 30第二組FP-5 研磨灰之SEM	60
圖 4 31氯離子檢量線	61

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