不同粒径垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性表征-论文.pdf

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1、第31卷第11期环境化学Vo1．31，No．112012拄11月ENVIRONMENTALCHEMISTRYNovember2012不同粒径垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性表征胡艳军孙铁(1．浙江工业大学，能源与动力工程研究所，杭州，310024；2．辽宁省交通高等专科学校建工系，沈阳，l10122)摘要针对杭州市生活垃圾焚烧飞灰按粒径级别进行其重金属特性表征，主要展开飞灰组成元素和矿物成分、重金属含量分布、以及重金属与飞灰颗粒的微观结合行为等研究．结果表明，“SiO：一CaO—A1：O，一金属氧化物”体系构成了重金属的富集载体；Zn、Pb、Cu、Mn、Ni、Cr、Sb等重金属在75—125m飞灰

2、颗粒中的占有率最高，达52％；Zn、Cu、Cr随着粒径减小其含量显著增加，其它重金属未见此趋势；通过SEM．EDX对飞灰颗粒表面和断面进行扫描电镜观察和面、线扫描元素能谱分析，在飞灰断面发现了更多类型、更密集的重金属分布．通过结合XRF、ICP-MS、SEM-EDX等仪器手段分析飞灰中重金属富集特性，深人探索重金属在飞灰颗粒中富集特征．关键词垃圾焚烧飞灰，重金属，富集，微观形貌．受焚烧过程、灰渣结渣过程、重金属自身特性、飞灰颗粒与重金属结合行为等多因素的耦合影响，重金属在飞灰中的富集特征和毒性机理比较复杂4J．就去除飞灰中重金属的稳定固化技术而言，人们不仅关心重金属在飞灰表面的富集特征，更关心

3、在飞灰颗粒内部的富集．目前，大多数研究仍局限在飞灰颗粒表面的重金属分布规律及其形态分布分析，对于飞灰颗粒内部可能存在的重金属、及重金属与飞灰颗粒结合特征角度的综合分析仍鲜有报道．本研究以杭州某城市垃圾焚烧厂飞灰为研究对象，在前人对飞灰中重金属分布特性研究基础上，建立了以XRF、XRD、ICP—MS、SEM—EDX为主要分析手段的飞灰中重金属富集特性表征方法，根据确定的实验手段探讨了不同粒径飞灰中重金属富集特性、重金属载体、飞灰颗粒微观形貌及不同形貌颗粒表面和断面微区域重金属富集情况，旨在揭示重金属在飞灰颗粒中的富集特征，建立全面、精确的飞灰中重金属富集规律综合分析方法．该研究结果可与前人研究的

4、飞灰理化特性、形态分布规律等相结合，对飞灰中重金属污染控制的稳定化、无害化处理技术研发具有指导性作用．1实验部分1．1材料垃圾焚烧飞灰样品取自杭州市某垃圾焚烧发电厂，该厂烟气净化采用循环流化反应+活性炭喷射+布袋除尘的组合工艺．采用多点分布取样的方法在刚出炉的新鲜飞灰堆集处收集样品，混合均匀后密封保存．进行飞灰分析测试前，采用DHG．9070A型恒温电热鼓风干燥箱，在105℃下干燥飞灰2h，将处理好的样品置于样品袋和干燥皿中备用．1．2飞灰的粒径分布在飞灰粒径分级方面，目前大多数研究只做到38m以上，未涉及极细颗粒上富集的重金属研究．然而，由于挥发性重金属趋向富集在小粒径颗粒上，而细小颗粒可随

5、烟气进入大气环境中成为粉尘上重要污染物．因而，研究垃圾焚烧飞灰中极细颗粒上重金属分布情况也非常重要．以前进行飞灰粒径分析时常采用人工筛分法获得不同粒径灰样，导致飞灰中较细颗粒无法全部分离、粒径级别筛分不精确等问题．为获得更可靠的粒径分布数据，采用RetchContro．g一200型自动筛分仪进行飞灰颗粒分级筛选，同时采用3组样品进行平行实验，结果取平均值．2Ol1年12月26日收稿．国家自然科学基金项目(51008279)；浙江省环保科研计划项目(2010B15)；住建部研究开发项目(2010．K1．21)资助通讯联系人，E—mail：zjuthyj@163．cornl7l8环境化学操作方法：

6、分别称取2kg干燥后的飞灰样品，选用的标准筛孔径分别为830、380、125、75、38m，连续摇晃20min，收集各粒经范围的飞灰颗粒并称其质量，计算不同粒径级别以及筛下累计分布飞灰的质量比例．1．3飞灰元素组成及矿物成分分析飞灰中元素组成通常是指主要元素和微量元素，前者是组成飞灰矿物特性的主要非金属元素和金属元素，一般含量在1％以上；而后者通常指含量在1％以下的金属元素．本实验中主要元素采用ARLAdvantX4200型x射线荧光光谱(XRF)进行定量分析，而重金属元素采用ElanDRC．e型等离子电耦分析法(ICP—MS)分析．由于ICP—MS法灵敏度高、稳定性好、对微量元素测定的精确度

7、高、能快速高效分析多种元素等优点，近几年被引入到固体材料的重金属特性分析方面．对于重金属的定量分析，首先需要对干燥飞灰样品进行消解处理，本实验参照USEPA3050：HNO+HF+HCLO标准方法对飞灰进行消解：称取不同粒径级别的飞灰样品各1g，分别置于聚四氟乙烯烧杯中，加少量水润湿；然后加入浓硝酸10mL，置于电加热板上分解1h(开始时50℃，30min后升至100oC)，待溶液透明，液面平稳后