原位机械化学碳酸化实现了城市固体废物焚烧飞灰的碳负解毒与升级循环

《Environmental Research》：In situ mechanochemical carbonation enables carbon-negative detoxification and upcycling of municipal solid waste incineration fly ash

　　

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  原位机械化学碳化使 CO₂ 吸收量比传统方法提高了一倍
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  通过球磨增加反应表面积加速了碳化工序
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  在定义的过程边界内实现了 -95.6 kg CO₂/t-FA 的净排放量
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  助剂辅助 MC 使多种重金属的短期浸出量减少了 >94%

章节摘要

引言

由于具有高减量效率（80-90%）和能源回收潜力，城市固体废物（MSW）焚烧已成为全球重要的废物管理策略（Chen 等，2025a）。这一趋势在中国尤为明显，2023 年产生的 2.54 亿吨 MSW 中有 84.63% 通过焚烧处理（中国，2024a；中国，2024b）。废物焚烧的快速发展导致每年产生超过 10 百万吨城市固体

材料与化学试剂

本研究使用的 MSWI FA 收集自中国重庆一家配备机械炉排炉的城市废物焚烧厂的袋式除尘器。氢氧化钠（NaOH，分析纯，阿拉丁）和磷酸二氢钠（NaH₂PO₄，分析纯，阿拉丁）用作无机助剂，而三巯基 -s- 三嗪三钠盐（TMT，工业级，阿拉丁）用作有机助剂。引入这些试剂以介导湿法碳化

FA 碳化与氯去除

经过常规湿法碳化或原位机械化学碳化后，FA 的热稳定性和分解行为发生了显著变化。对于原始 FA，在 800-1050 °C 处观察到一个分解峰（图 2），这对应于 NaCl 和 KCl 的分解（Zhao 等，2022）。在洗涤和碳化后的样品中，由于氯化合物的去除，未观察到该分解峰。尽管据报道 CaCO₃ 主要在

结论

本研究证明，原位机械化学碳化（MC 处理）是一种高效且负碳的策略（在定义的过程边界内），用于 MSWI FA 的解毒（在评估的浸出条件下）和升级利用。与以前报道的顺序机械化学辅助碳化过程不同，提出的策略将机械化学活化和湿法碳化整合为单个原位过程，为提供了一步法途径用于

CRediT 作者贡献声明

Jianyang Wang：写作 – 审阅与编辑，数据管理。Jie Chen：调查，数据管理。Xiaoqing Lin：监督，调查。Lin Liu：写作 – 审阅与编辑，方法论。Jingwei Li：形式分析，数据管理。XINYUE WANG：写作 – 审阅与编辑，项目管理，调查，形式分析，数据管理，概念构思。Junwei Liu：写作 – 初稿，方法论，形式分析，概念构思。Zhiliang Chen：写作 – 审阅与编辑，

利益冲突声明

? 作者声明不存在已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能被视为影响本论文中报告的工作。

致谢

本研究由国家重点研发计划（2024YFC3906800）、国家自然科学基金（52400151）、新重庆人才计划（编号：CSTB2024YCJH-KYXM0067）、重庆市留学回国人员创新创业项目（cx2024043）以及重庆大学分析测试中心支持。

Junwei Liu|Xinyue Wang|Xiaoqing Lin|Jie Chen|Jingwei Li|Lin Liu|Jianyang Wang|Zhiliang Chen