陳梅芳，方文華，朱雯毅(江蘇格林勒斯檢測(cè)科技有限公司，江蘇 無錫 214000)

0 引言

隨著城市的迅速發(fā)展，城市生活垃圾焚燒技術(shù)成為一種主要的固體廢物處理技術(shù)。但在焚燒垃圾的過程中，重金屬在高溫環(huán)境下?lián)]發(fā)進(jìn)入煙氣中，最終富集于飛灰中，若處理不當(dāng)會(huì)使重金屬元素發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化。《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中垃圾焚燒飛灰被列為危險(xiǎn)廢物，故垃圾焚燒飛灰必須進(jìn)行預(yù)處理后才能到達(dá)危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)。生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16889—2008中規(guī)定生活垃圾飛灰需經(jīng)過HJ/T 300—2007的方法進(jìn)行浸出，測(cè)定的濃度值應(yīng)低于規(guī)定的限值要求才能進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋。針對(duì)上述情況，采用二甲基二硫代氨基甲酸鹽對(duì)飛灰螯合后樣品進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和設(shè)備

電感耦合等離離子體發(fā)射光譜法(安捷倫科技有限公司，ICP-OES 5110)；石墨爐原子吸收分光光度計(jì)(安捷倫科技有限公司，240Z)；TCLP-B翻轉(zhuǎn)式振蕩器 (常州市金壇博科試驗(yàn)設(shè)備研究所)；超純水器UPH-I-40L(四川優(yōu)普超純科技有限公司)；提取瓶：2 L 具旋蓋和內(nèi)蓋的璃瓶或聚乙烯(PE)瓶；全能型微波化學(xué)工作平臺(tái)(上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，TOPEX)。

1.2 試劑與材料

1.2.1 試劑

試劑水：采用UPH-I-40 L超純水器制得，符合二級(jí)水的要求(GB/T 6682—2008)。冰醋酸和硝酸均為GR。浸提劑取17.25 mL的冰醋酸置于1 L的容量瓶中，溶液的pH值為2.64±0.05；鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液1 000 mg/L (環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所); 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液 100 mg/L(環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所 );32種金屬混標(biāo) 100 mg/L (國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心)。

1.3 試樣制備

試驗(yàn)所用垃圾焚燒飛灰樣品采自無錫益多環(huán)保熱電有限公司，依據(jù)固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法HJ/T 300—2007對(duì)飛灰樣品進(jìn)行浸出。具體步驟如下：依據(jù)固液比為 1:20(kg/L)及樣品的含水率和浸提體積(1.5 L計(jì))計(jì)算出所稱取樣品質(zhì)量，置于2 L的聚乙烯瓶中，加入浸提劑，擰緊瓶蓋，置于室溫在23±2 ℃的TCLP-B翻轉(zhuǎn)式振蕩器上，轉(zhuǎn)速調(diào)至30±2 r/min，振蕩18±2 h。為防止爆炸，需在振蕩過程中不定時(shí)地釋放過度的壓力，用壓力過濾器過濾，棄去初始液，過濾并收集浸出液，于4 ℃下保存[1]。

含水率的測(cè)定：稱取50～100 g樣品置于培養(yǎng)皿中，把樣品放置在烘箱中(溫度為105 ℃)烘干，兩次稱重稱量值的誤差要小于±1%。

1.4 飛灰穩(wěn)定化處理

水泥固化+螯合劑穩(wěn)定化組合工藝，螯合劑中含有大量的極性基-NHCS=S，其中極性基中的S原子半徑比較大，且?guī)ж?fù)電，易于極化變形從而產(chǎn)生負(fù)電場(chǎng)；并且它能夠捕捉陽離子產(chǎn)生難溶的TDC鹽。難溶的氨基二硫代甲酸鹽，有的是離子鍵或強(qiáng)極性鍵，大多數(shù)是配位鍵。同一金屬離子螯合的配價(jià)基極可能來自不同的氨基二硫代甲酸鹽分子，分子交聯(lián)生成穩(wěn)定的交聯(lián)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬螯合物，從而有極高的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。

1.5 浸出液的元素分析方法與依據(jù)

試驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)根據(jù)GB/T 16889—2008中規(guī)定的危害成分濃度進(jìn)行分析，測(cè)試方法按照《固體廢物22種金屬元素的測(cè)定電感耦合等離子體發(fā)射光譜HJ 781—2016》及《固體廢物鉛和鎘的測(cè)定石墨爐原子吸收分光光度法HJ 787—2016》[2]。

1.5.1 實(shí)驗(yàn)原理

(1)石墨爐原子吸收法

樣品經(jīng)消解后注入石墨爐原子化器中，溶液中所含被測(cè)元素離子在石墨管內(nèi)經(jīng)高溫原子化。形成的基態(tài)原子對(duì)同種元素空心陰極燈發(fā)射的特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收，其吸光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與待測(cè)元素含量成正比[3]。

(2)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

試料由載氣帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體中。目標(biāo)元素在等離子體火炬中被氣化、原子化、電離和激發(fā)，并輻射出特征譜線，經(jīng)分光系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)器，在一定濃度范圍內(nèi)，其特征譜線的強(qiáng)度與元素的濃度成正比。

1.5.2 儀器條件

石墨爐測(cè)定鉛和鎘時(shí)波長(zhǎng)分別為283.3 nm、228.8 nm，通帶寬度均為0.5 nm，燈電流10.0 mA、4.0 mA。石墨溫度曲線如表1所示。

表1 石墨爐測(cè)試條件

電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES):測(cè)量條件為讀取時(shí)間(s):5；霧化氣流量 (L/min): 0.7；RF功率(kW):1.2；等離子體氣流量(L/min):12；輔助氣流量(L/min):1；穩(wěn)定時(shí)間(s):15；觀察方式:徑向；補(bǔ)償氣流量(L/min):0；觀察高度：8。

1.5.3 樣品的預(yù)處理

量取50 mL浸出試樣于微波消解罐中，加入5 mL硝酸溶液，按說明書的要求使用消解罐。依表2的方法進(jìn)行消解，消解結(jié)束后，待冷卻到室溫，取出消解罐，為安全起見，需在通風(fēng)櫥內(nèi)打開罐子釋放其中的氣體。將消解液全量轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯坩堝中，用去離子水淋洗消解罐內(nèi)壁，在電熱板上加熱至近干。用去離子水淋洗坩堝內(nèi)壁，全部轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶，用去離子水定容至標(biāo)線，搖勻，待測(cè)。如消解液中有沉淀，需進(jìn)行過濾、離心分離。

1.5.4 校準(zhǔn)曲線的配置

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配置鉛、鎘、鋇、鈹、鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅石墨爐原子吸收法、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 原灰與螯合后飛灰的浸出毒性比對(duì)

試驗(yàn)分別對(duì)原灰與固化后的飛灰樣品進(jìn)行測(cè)試，如表2所示。固化后的飛灰元素鉛和鎘濃度顯著減少，其余元素均也有減少。原灰中鉛濃度為0.96 mg/L，固化后濃度為0.06 mg/L，去除效率為94%；原灰中鎘的濃度為 1.40 mg/L，固化后濃度未檢出。都能滿足生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)要求。由此可見，該螯合劑有著顯著的效果[4]。

表2 重金屬浸出毒性測(cè)試結(jié)果

2.2 鉛鎘采用不同分析方法測(cè)定原灰及螯合后飛灰數(shù)據(jù)結(jié)果

鉛鎘采用不同分析方法測(cè)定原灰及螯合后飛灰數(shù)據(jù)結(jié)果如表3所示。

表3 鉛鎘采用不同分析方法測(cè)定原灰及螯合后飛灰數(shù)據(jù)結(jié)果 單位：mg/L

3 結(jié)語

生活垃圾焚燒衛(wèi)生填埋螯合劑-二甲基二硫代氨基甲酸鈉對(duì)重金屬有穩(wěn)定作用，且螯合后的飛灰各項(xiàng)指標(biāo)均低于標(biāo)準(zhǔn)限值要求(GB/T16889-2008)，符合衛(wèi)生填埋進(jìn)場(chǎng)條件。

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，兩種分析方法均適用固體廢物的測(cè)定。石墨爐原子吸收法的檢出限低、靈敏度高、再線性差，但分析速度慢，適用于低濃度樣品的測(cè)定；電感耦合等離子發(fā)射光譜法，分析速度快，且多元素同時(shí)分析，但成本高。