燃煤纳米单颗粒解析及微量元素跨尺度分布特性
胡源泉1
龚本根2
田冲1
1.武汉大学动力与机械学院,湖北武汉 4300722.华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430074
摘要：为了深度解析典型有毒害微量元素在燃煤产物中从微米到纳米单颗粒的分布特性,选取某燃煤电站产物(炉渣BA、飞灰FA、石膏SG)为研究对象,利用超声分散结合离心对样品分粒径后,借助单颗粒等离子体飞行时间质谱(spICP-TOF-MS)对As、Pb和Cr分布进行了跨尺度解析,并利用机器学习整合提取数据解析了 3种元素在燃煤产物全样、1～10 μm和＜500 nm颗粒中的分布特性.结果表明,As、Pb和Cr仅在燃煤FA全样中明显富集;FA和SG样品1～10 μm颗粒中,粒径对As和Pb的分布有一定影响,Cr在FA和SG样品1～10 μm颗粒中分布不受粒径影响;在BA、FA及SG样品＜500 nm颗粒中分别有3 426、18 386、和3 787个单颗粒被有效识别,FA和SG样品中含Pb和Cr的颗粒占比高于含As颗粒,SG样品中含As(1.1％)、Pb(3.6％)和Cr(7.6％)的纳米颗粒占比明显高于FA;BA、FA和SG样品＜500 nm单颗粒中,As、Pb、和Cr均与Fe、Ti、Mg、Al表现出强关联性,As在FA中还与Cr、Rb、Mn和Pb有一定关联性,Pb在FA中还与Ba、Ce、Ga、Zr和Sr存在一定关联;而在SG样品中As、Cr和Pb三者之间存在较强关联性,此外Cr在SG样品中与Sn、Ni和Rb等存在一定相关性.As、Pb和Cr在不同粒径燃煤产物中富集与燃煤多元组分成核与颗粒生长过程密切相关,煤中多元组分对这3种元素的形态转化与分布有不同程度影响,研究结果为深入揭示燃煤重金属在颗粒中跨尺度迁移转化机制奠定了基础.
关键词：燃煤颗粒微量元素跨尺度解析纳米单颗粒颗粒成核生长机器学习
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：国家自然科学基金(52176127)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 84-92 )
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