#每日一篇学术文章# 【Effect of blast furnace slag on heavy metal speciation in municipal sludge pyrolysis: experimental and theoretical study】（高炉渣对城市污泥热解过程中重金属赋存形态的影响：实验与理论研究）
污泥中不稳定重金属的存在限制了其资源化利用潜力，因此，最大限度地降低污泥热解过程中重金属引致的次生风险至关重要。本研究探究了高炉渣（简称“炉渣”）添加、热解温度及停留时间对炉渣共热解生物炭中 Zn、Pb 和 Cr 形态分布的影响。为实现对不同重金属的固化，所有样品中的炉渣添加量均设定为 7.5%。高温热解 (600–700 °C) 促进了 Cr 和 Pb 的固化，而较低的热解温度 (400 °C) 则有利于 Zn 的稳定化。实验确定 Zn 和 Cr 的适宜停留时间为15分钟，而 Pb 的适宜停留时间为60分钟。Brunauer–Emmett–Teller (BET) 表征结果显示，所有样品均呈现出以IV型等温线为主的介孔结构特征。此外，在 500 °C 下热解制得的生物炭具有最大的比表面积 (69.48 m2/g)。X射线衍射 (XRD) 表征表明，炉渣的添加促进了与重金属结合的钙硅基晶体的形成。傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 测试显示，炉渣的添加导致 O–H 伸缩振动峰强度降低，进而促进了芳香族结构和环氧结构的形成，从而增强了重金属的稳定化效果。密度泛函理论 (DFT) 计算表明，炉渣能与 Zn 形成共价键，从而降低热解过程中 Zn 物种的挥发风险。本文提出的实验与模拟结果为污泥热解过程中重金属的管控提供了新见解。

来源：Waste Disposal and Sustainable Energy