有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究.docVIP

生活垃圾焚烧飞灰 (以下简称飞灰 )中富集了大量的 Pb、 Cd和 Zn等重金属、 微量的二恶英和呋喃等有机污染物。国内外现有的环境法规均将其归类为危险废物 ,强调必须予以安全处理[ 1 ] 。药剂稳定化相对其他固化 /稳定化技术 (水泥固化、 熔融等 ) ,具有低增容、 低成本和易操作等优势而成为国内外研究的热点。 药剂稳定化的关键是螯合剂的选择。美国和日本研究了用无机磷酸盐稳定飞灰 ,降低其重金属浸出的方法[ 2, 3 ] ;国内蒋建国等[ 4 ] 研究显示 ,磷酸盐投加量为飞灰重量 3%时 ,飞灰中重金属 Pb、 Cd和 Zn 等的浸出浓度均降低了 90%以上。同时 ,国内外对研制合成新型螯合剂的飞灰重金属稳定效果[ 5, 6 ] 还有较多的报道 ,其目的在于寻求水溶性好、 螯合能力强且成本低的焚烧飞灰稳定化药剂 ,以不断改善焚烧飞灰稳定化的环境效益和经济效益。 为在更大范围内探寻应用特性优越的新型飞灰稳定化药剂,本文作者研究了一种能够形成重金属螯合物的有机磷酸 HEDP及其对飞灰中各种重金属的浸出稳定能力,为飞灰的稳定化处理提供更多选择。 1　 材料与方法 1 . 1　 飞灰样品 飞灰样品取自上海某大型生活垃圾焚烧发电厂 ,处理规模为 1000 t /d,多级炉排式焚烧炉 ,石灰 (CaO)半干法尾气处理工艺。表 1中给出了取自该厂供实验用原状飞灰的重金属浸出浓度 ( G B5086 . 12 1997) ,与标准限值相比 ,其中 Pb超标 15倍多 , Hg 超标 62%。 1 . 2　 有机磷酸 有机磷酸 HEDP为羟基亚乙基二膦酸的简写 , 购自华东地区某化工厂 ,商品级。该产品活性组分含量 ≥5010% ,磷酸 (以 PO3 - 4 计 )含量 ≤1 . 0%。 HEDP能与 Fe、 Cu、 Al和 Zn等多种金属离子形成稳定的络合物 ,其与一些金属离子的络合常数如表 2 所示[ 7, 8 ] 。 1 . 3　 试验方法 本研究主要考察有机磷酸 HEDP对飞灰重金属的稳定效果 ,包括试剂用量和稳定效果的关系 ,及稳定后飞灰的长期稳定性实验。 1.3.1　 实验过程 实验中按有机磷酸 HEDP /飞灰的体积质量分数设定 HEDP的投加剂量 ,分别取 01005、 0101、 01015、 0103和 0105 mL /g投加。有机磷酸 HEDP 投加前与水混合配制成溶液 ,再与焚烧飞灰样品进行充分搅拌混合 ,然后放置 12 h后 ,即得稳定后飞灰试样。不同投加剂量的溶液浓度不同 ,以保证稳定实验的液固比均为 0135。 1.3.2　 浸出毒性实验 参照“固体废物浸出毒性浸出方法 2 翻转法 (G B5086 . 12 1997) ” ,飞灰或其稳定后试样 ( 70℃烘干)过 5 mm筛后 ,称取 70 g放入1 L广口聚乙烯瓶中 ,加入 700 mL去离子水 (液固比为 10∶ 1) ,盖紧瓶盖后固定于翻转摇床上;室温下翻转浸取 18 h (30 ± 2 r/min) ,取下静置 30 min后,用 0145μ m微孔滤膜抽滤,收集滤液供分析[ 9 ] 。用原子吸收分光光度法测定浸出液的 Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和 Zn的浓度,原子荧光光度法测定 As和 Hg的浓度。 11313　重金属 pH 相关浸出测试 ( pH2 dependent leaching test) 采用特定的浸取剂浸出废物 ,并以此为依据来评价废物在环境条件变化的情况下,其重金属浸出特征的长期稳定性测试方法[ 4 ] 。考虑到焚烧飞灰具有较强的酸碱缓冲能力,配置 011～013 mol /L NaOH和 011～112 mol /L HNO3溶液,按上述相同方法进行飞灰稳定后试样中的重金属浸出实验。 2　 结果与讨论 2 . 1　 不同剂量条件下的稳定效果 不同 HEDP剂量稳定后飞灰的浸出特性如图 1 所示 , Pb、 Zn和 Hg的浸出浓度随着 HEDP的剂量增加而降低。HEDP 剂量为 01015 mL /g ( 115 mL HEDP /100 g飞灰 )时 , Pb、 Zn和 Hg的浸出浓度分别为 2113、 01259和 01016 mg/L,分别低于相应的国标限值 ,但其中 Pb的浸出浓度接近国标限值 ( Pb ≤310 mg/L)。当剂量增加到 0103 mL /g时 ,稳定飞灰中 Pb的浸出浓度降为 0182 mg/L, Pb、 Zn和 Hg 的浸出浓度分别比原状飞灰降低了 9813%、 9915% 和 8510%。但进一步增加剂量至 0105 mL /g时 , Pb、 Zn和 Hg的浸出浓度已趋于稳定。综合考虑飞灰样品的随机性所要求的浸出安全性以及处理经济成本 , 0103 mL /g是 HEDP稳定处