随我国经济发展，生活水平提高，垃圾产生量也大幅增加，垃圾焚烧处理方式以其占地少、处理量大和减量化明显的优势在我国得到迅速发展。垃圾焚烧过程中不可避免带来环境污染问题，其中半挥发性重金属排放至大气可严重危害人体健康，本文针对铅(Pb)、镉(Cd)两种典型半挥发性重金属，研究其挥发特性及排放控制策略。
　　本文在水平管式炉上研究两种形态的硫对Pb和Cd动态挥发特性的影响过程及影响机理。温度低于700℃硫不影响Pb和Cd的挥发。700℃以上单质硫可抑制铅的挥发，Pb主要以PbS和PbSO4的形式被固定在底渣中；单质硫促进Cd的挥发，仅有少量的Cd以CdS的形式被固定在底渣中，在700-800℃时，炉内还原性气氛可将氧化镉还原为单质镉进而促进镉的挥发。硫酸钠则不影响Pb和Cd的挥发。
　　天然矿物捕集重金属是一种很有前景的重金属排放控制技术，通过探究Pb和Cd对Pb-Cd-高岭土反应体系的影响可进一步理解高岭土捕集Pb和Cd的作用机制，推进该技术的实际应用。在两段式固定床反应器上研究高岭土对氯化铅（PbCl2）和氯化镉（CdCl2）蒸气的捕集效果，实验结果表明：高岭土吸附Pb后可促进其对Cd的吸附作用，而其先吸附Cd后也可促进其对Pb的吸附作用，且主要为化学吸附。高岭土不论吸附Pb或Cd后，均促进其表面共晶熔化，致使其内部更多活性位点暴露出来吸附更多的Pb和Cd。高岭土对PbCl2的吸附能力远大于CdCl2。
　　为进一步提高高岭土对Pb和Cd的捕集能力，采用钠离子改性高岭土后在固定床上吸附PbCl2和CdCl2蒸气，发现用0.19375gNaOH改性10g高岭土后，其对PbCl2和CdCl2的吸附效率比高岭土分别提高4%和47%。该改性吸附剂对PbCl2和CdCl2的吸附效率均达到65%以上，可实现一种吸附剂同时高效捕集两种重金属氯化物，采用铅铝比或镉铝比来评价高岭土有效成分Al2O3和SiO2对铅和镉的吸附效果时仍可得到以上结论。改性后高岭土对CdCl2的吸附能力不变，但其可吸附更多的PbCl2，其吸附作用仍主要为化学吸附。由于渗滤液中含有大量钠离子，利用渗滤液中钠离子改性高岭土，仍可提高高岭土对Pb和Cd的捕集能力，采用21.25ml渗滤液2（原生渗滤液经初沉、厌氧和曝气后废液）改性10g高岭土后，其对PbCl2和CdCl2的吸附效率分别提高36%和53%，可分别达到97.04%和63.88%，此渗滤液改性后高岭土对铅和镉的捕集效果比钠离子改性高岭土更好。由吸附产物SEM图可知，高岭土及改性高岭土表面随吸附重金属质量增加的变化过程分为四步：（1）层状结构由强度较低处断裂成小碎片；（2）小碎片熔化为针状或棒状；（3）针状或棒状熔化为球状；（4）球状结构相互融合为一整块致密的板状结构。
　　实验中升温至800℃后，高岭土已完全脱羟基变为偏高岭土，本文采用量子化学计算从分子原子尺度研究偏高岭土对典型半挥发性重金属（Pb和Cd）和碱金属（Na和K）单质及其氧化物、氯化物的吸附作用。偏高岭土铝环表面对镉原子的吸附为物理吸附，对其他物质均为化学吸附。偏高岭土铝环表面对金属原子的吸附作用由金属原子与铝环上暴露出来的氧原子之间相互吸引所致，其铝环表面和硅环表面对金属氧化物或氢氧化物的吸附作用均由硅原子与氧原子之间相互吸引所致。偏高岭土表面对金属氯化物的吸引由铝原子与氯原子之间相互吸引所致，其硅环表面对Pb、Cd及其化合物无吸附作用，但其可吸附Na、K及其化合物。NaCl和KCl分子中氯原子抑制NaCl和KCl分子与偏高岭土硅环表面的吸附，但其促进NaCl和KCl与偏高岭土铝环表面的吸附。NaOH和KOH分子分解为碱金属原子和OH后，碱金属原子与氧原子之间及OH与硅原子之间具有强烈的吸引作用，导致偏高岭土表面对NaOH和KOH分子具有较强的吸附作用。