上海地区生活垃圾焚烧灰渣元素组成及微观特征研究.pdf

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1、第37卷第6期核技术VlO1．37．NO．62014年6月NUCLEARTECHNIQUESJune2014上海地区生活垃圾焚烧灰渣元素组成及微观特征研究曹玲玲1,2,4刘可1,2,4曾建荣龙时磊1,2,4包良满，马陈燕，李燕，1(中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区上海201800)2(中国科学院大学北京100049)3(中国科学院高能物理研究所北京100049)4(中国科学院核辐射与核能技术重点实验室上海201800)摘要利用同步辐射x射线荧光法(SynchrotronradiationX—ray

2、fluorescence，SR—XRF)、离子色谱(IonChromatography，IC)、扫描电镜及其能谱分析(ScanningelectronmicroscopyandX—rayenergydispersivemicroanalysis，SEM．EDX)、同步辐射微束x射线荧光法(Synchrotronradiationmicro—beamX-rayfluorescence，wXRF)等手段研究上海某垃圾焚烧厂生活垃圾焚烧产物飞灰(Flyash，FA)、炉渣(Bottomash，BA)的元素浓

3、度、离子组成、微观形貌、元素面分布，采用电感耦合等离子体质谱(InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry,ICP．Ms)和X射线吸收精细结构谱fX．rayabsorptionnear—edgestructure，XANES)研究灰渣中Pb的同位素比值和化学种态。研究发现，飞灰中多数金属元素浓度高于炉渣中的，Pb、Cd明显富集于飞灰中，元素的富集因子显示Pb、Cd、Cu、Zn等呈极度污染状态。灰渣中水溶性成分主要为Ca、Na、K的氯化盐和硫酸盐，飞灰中离子浓度普遍高

4、于炉渣中的。飞灰颗粒相对于炉渣颗粒粒径小、表面粗糙，更易于重金属的吸附。灰渣颗粒物的元素Pb、Zn、Cu、Cr、Fe、Mn等并不是均匀分布的，而是呈现局部明显富集。飞灰和炉渣Pb的来源相似，化学种态相似，主要为PbC1PbS和PbO。生活垃圾在焚烧过程中元素的迁移分布与元素本身的特性、焚烧环境相关，上海地区生活垃圾焚烧飞灰是危险废弃物，需稳定化处理后才能填埋，炉渣的资源化利用必需经过预处理。关键词垃圾焚烧(Municipalsolidwaste，MSW)，同步辐射，元素组成，微观特性中图分类号TL99

5、DOh10．11889~．0253—3219．2014．hjs．37．060102城市的快速发展导致生活垃圾的排放越来越行为特征，发现随液固比增加，NaC1、KCI~CaC12多，垃圾焚烧因其减容量大、资源回收效率高等优快速减少。Li等L1J分析了飞灰的化学组成和浸出特点，己成为垃圾处理的一种趋势。自1988年第一座性，结果表明飞灰应归为危险废弃物。目前，国内垃圾焚烧发电投运以来，~2012年底我国己建立并外的研究主要集中在焚烧产物整体样品的物理化学运行的生活垃圾焚烧发电厂共有142座。“十二五”特性

6、方面，关于微观特性的研究多为灰渣颗粒物的规划提出，N2o15年全国垃圾焚烧处理要达到垃圾形貌及主元素的分布特性，而对灰渣痕量元素分子无害化处理的35％以上。随着大量焚烧厂的建立，水平的物理化学特征及单个颗粒的元素分布特征研垃圾焚烧衍生的主要副产物(飞灰(Flyash，FA)、炉究很少，而元素在颗粒物上的分布状况与其在焚烧渣(Bottomash，BA))的二次污染日益受到关注。因过程的迁移转化特征有关，灰渣的研究不仅有利于此，垃圾焚烧灰渣的化学组成、毒性、物相等成了垃圾无害化处理和利用，而且也为垃圾焚烧

7、工艺的改人们的研究关注点_l。何品晶等指出炉渣的主要善与效率提高提供科学依据。这些研究所用分析方法组成元素是Si、Al、Ca、Na、K、C、Mg，主晶相存在样品处理的复杂性(如电感耦合等离子体质谱等)为SiO2、CaA12Si2O8、A12SiO5、CaCO3、CaO和或低检测限的局限性(如扫描电镜等)，难以原位确定ZnMn204。Zhu等【oJ研究氯化物在飞灰水洗过程中的复杂样品灰渣中微量元素及其分子水平的信息。中国科学院知识创新工程重要方向项目(No．KJCX3．SYW．N3)、国家自然科学基金项

8、目(No11079049、No．11005141、No．1l3O52421资助第一作者：曹玲玲，女，i985年出生，2008年毕业于兰州大学核科学与技术学院，现为博士研究生，专业为粒子物理与原子核物理通讯作者：李燕，E-mail：liyan@sinap．ac．cn收稿日期：2013-l1—29，修回日期：2014．03—03核技术2014，37(6)：060102同步辐射x射线荧光(Synchrotronradiation微分析实验站(4W1B)上进行。