焚烧飞灰热处理过程中重金属挥发特性研究

采用可控硅温控模式(708P)的高温熔融管式电炉,在650～1 350 ℃研究了热处理温度、时间以及载气种类(空气/氮气)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb,Cu,Cd和Zn挥发特性的影响,同时收集二次飞灰(凝结的挥发物及烟尘)并对其成分和物相进行了分析.结果发现:温度和时间对重金属挥发影响最为明显;在650～1 350 ℃,重金属Pb,Cd,Cu和Zn的挥发率均随着温度升高而增大,其挥发率从大到小依次为Pb,Cd,Cu,Zn,挥发率最大值出现在1 150～1 320 ℃的范围内;X射线衍射仪和X荧光光谱仪分析表明,二次飞灰成分以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物KPb2Cl5形式挥发.     

生活垃圾焚烧飞灰重金属固化特性

针对生活垃圾焚烧飞灰中重金属元素(Cr、Cd、Cu、Pb、Zn)含量过高导致的飞灰资源化利用难及其环境污染风险问题,结合连续萃取实验(BCR)及超声波辅助水洗,探究重金属赋存形态对飞灰重金属元素固化特性的影响。研究结果表明：超声波辅助水洗对飞灰中重金属元素固化效果较好,其中Cd固化效果最佳(98.87%),Cu固化效果最差(80.14%)。水洗使飞灰中的可溶性氯盐(NaCl、KCl、CaClOH)发生重组,生成新的化合物(CuCl、硫酸钙水合物、CaSO₄)。水洗后飞灰中重金属元素的赋存形态发生改变,Cr的可移动态占比可达93%,Cd赋存形态总体变化不大,Cu的赋存状态由残渣态向可还原态转变,Pb酸溶态占比下降,Zn残渣态和可还原态占比明显上升。     

危险废物焚烧飞灰中重金属污染特性

以危险废物(70%工业废物 30%医疗废物)焚烧飞灰为研究对象,探讨了飞灰中重金属污染特性及其主要化学形态、浓度分布规律.初步得出以下结论:危险废物焚烧飞灰中主要污染重金属为Cd,Pb,Zn,其数量高于生活垃圾焚烧飞灰数倍,属于危险废物;飞灰中主要重金属以可溶及交换态、残留态、Fe-Mn氧化物结合态为主要化学形态,其中As,Cr, Cu比较稳定,而Cd,Pb,Zn易溶出进入环境;飞灰中Cd,Cu大体上呈易富集在小颗粒的趋势,Pb,Zn集中分布在50～125,125～250μm的两个粒级.     

垃圾焚烧飞灰中重金属高温挥发工艺特性研究

试验采用温州某城市生活垃圾焚烧厂飞灰为原料,对飞灰中重金属挥发工艺的特性进行了高温热处理研究,主要探讨了温度、时间、载气等工艺参数对重金属的挥发效果的影响,并优化了工艺参数.试验运行结果表明,温度和时间是影响重金属挥发的最主要参数,在以空气为载气(进气流量600mL/min)的条件下,其最优参数分别为1 000～1 050 ℃和120 min,此时重金属Cd和Cu挥发率分别为89.7%和77.9%,Zn仅为53.2%,而Pb高达99.7%;载气气氛对重金属挥发率的贡献率较小;除Pb外,各重金属挥发率均随着飞灰样品厚度的增加而呈显著下降趋势.     

阿哈水库沉积物重金属形态分布及生态风险评价

采用SWB-1型柱状采泥器采集阿哈水库沉积物柱状剖面样,利用BCR连续提取法研究沉积物样品中Cu,Zn,Cd,Pb的赋存形态分布特征,并采用基于重金属形态学研究的次生相与原生相比值法(RSP)对沉积物中4种重金属的潜在生态风险进行了初步评价.结果表明:Zn,Pb,Cu,Cd 4种元素的总量分别为:294.74,43.64,38.68,1.91mg/kg,其中Cu主要以残渣态存在;Zn,Cd主要以弱酸溶态、可还原态和残渣态存在;Pb主要以可还原态和残渣态存在.从RSP污染指数分析,阿哈水库沉积物中4种重金属的潜在生态风险从大到小依次为Cd,Zn,Pb,Cu.     

生活垃圾焚烧飞灰的污染特性

垃圾焚烧会产生含重金属等污染物的烟气净化系统飞灰 .根据上海浦东新区生活垃圾焚烧厂飞灰的重金属和溶解盐测试分析结果 ,以及国外对飞灰中二口恶口英等有机污染物的研究 ,分析了我国垃圾焚烧飞灰的污染特性 .研究结果表明 :按我国危险废物浸出毒性鉴别标准 ,飞灰属危险废物 ;Pb ,Cd ,Hg和Zn是飞灰中的主要重金属污染元素 ;可浸出部分Cd主要以离子交换态和酸溶态形式存在 ,而Pb和Zn主要以酸溶态形式存在 ,因此在酸性环境条件下飞灰的重金属污染风险会显著增加 .飞灰溶解盐为 2 2 .1% ,主要为氯化物 ,其存在会增大其它污染物的溶解度 ;飞灰处置时可能会污染地下水体 .飞灰含少量二口恶口英和呋喃等有机污染物 ,有污染环境和危害人类健康的风险     

温度对污泥流化床焚烧飞灰重金属迁移的影响

通过在城市污泥流化床焚烧炉炉膛出口及对流受热面处进行高温飞灰在线取样,以及对布袋除尘器飞灰在水平管式炉上进行不同温度下的煅烧试验,研究温度对焚烧飞灰中Cr,Mn,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb8种重金属迁移富集特性的影响.试验结果表明,飞灰的主要化学成分为Si O2,Fe2O3,Ca O,Al2O3和P2O5.在流化床焚烧温度范围内,Mn,Cu,Cr,Ni和Zn没有经历挥发-冷凝,主要通过夹带富集于飞灰颗粒,它们在尾部烟道不同温度区域飞灰颗粒上的富集程度相当;在炉膛内挥发的Cd,As及其化合物在500~700℃和500~800℃之间大量富集于飞灰颗粒.Pb在焚烧炉内因生成氧化铅和铅酸盐等比较稳定的化合物而少量挥发.Zn的化合物与飞灰基体中的化合物发生反应,生成硅酸锌和铝酸锌等稳定的化合物,在一定程度上阻止Zn的挥发.     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化.结果表明: 单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中.经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素.分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为: 水洗(水灰比为3∶1)+10% H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1).XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物.SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律.     

磷酸洗涤对垃圾焚烧飞灰热稳定性和重金属固定的影响

为抑制垃圾焚烧飞灰中重金属的溶出,研究了磷酸洗涤对重金属固定和飞灰热稳定性的影响。进行了水洗、磷酸洗涤、重金属的化学结合形态分析和焚烧飞灰的热分析试验。结果表明:水洗虽能有效去除焚烧飞灰中大部分可溶性氯盐,但会导致水洗液中Pb、Zn的浓度超标;磷酸洗涤后Zn的溶出率由水洗时的112.65 mg/kg降低至2 mg/kg左右,Pb的溶出浓度未检出,固留在灰样中重金属的残留态和有机态的比例都有不同程度的提高。结论是:磷酸洗涤不但能有效抑制重金属的溶出,还有助于改善重金属的化学稳定性和飞焚烧灰的热稳定性。     

磷酸洗涤对垃圾焚烧飞灰热稳定性和重金属固定的影响

为抑制垃圾焚烧飞灰中重金属的溶出,研究了磷酸洗涤对重金属固定和飞灰热稳定性的影响。进行了水洗、磷酸洗涤、重金属的化学结合形态分析和焚烧飞灰的热分析试验。结果表明:水洗虽能有效去除焚烧飞灰中大部分可溶性氯盐,但会导致水洗液中Pb、Zn的浓度超标;磷酸洗涤后Zn的溶出率由水洗时的112.65mg/kg降低至2mg/kg左右,Pb的溶出浓度未检出,固留在灰样中重金属的残留态和有机态的比例都有不同程度的提高。结论是:磷酸洗涤不但能有效抑制重金属的溶出,还有助于改善重金属的化学稳定性和飞焚烧灰的热稳定性。     

茅洲河流域表层沉积物重金属生态风险评价

为全面了解茅洲河底泥沉积物中重金属污染特征及其生态风险程度,在茅洲干流和支流中共采集34个底泥样品,测试分析As,Cd,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn等7种重金属元素含量,并对其污染来源及生态风险进行讨论.研究结果表明,茅洲河流域表层沉积物中重金属元素Pb,Cd,Cr,Cu,Zn,Ni含量较高,均值均超过中国湖泊底泥中重金属平均含量值,其中Cr,Cu,Zn和Ni超过国家海洋沉积物Ⅲ类标准值.7种重金属元素的地积累指数从大到小依次为Cu,Ni~Zn~Cd~Cr,Pb,As,污染负荷指数从大小到依次为Cu,Ni~Zn,Cd~Cr,Pb,As,潜在生态风险指数从大到小依次为Cd~Cu,Ni,Cr~Zn,As~Pb,这说明沉积物主要受到Cu,Zn,Ni,Cd和Cr的污染.     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化。结果表明:单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中。经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素。分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为:水洗(水灰比为3∶1) 10%H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1)。XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物。SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律。     

污泥农用对碱性土壤重金属元素形态分布的影响

采用一种新的连续浸提方法,研究污泥长期(8 a)施用对碱性土壤中Zn、Cu、Ni、Cd和Pb元素的总量及元素形态分布的影响。结果表明:污泥农用显著增加了土壤中Zn、Cu、Cd和Pb元素的总量,而对Ni元素的总量无显著影响;土壤中Zn、Ni、Cd和Pb元素的主要存在形态为残渣态(61%~84%),其次为乙二胺四乙酸(EDTA)提取态,而Cu元素主要为EDTA提取态(42%);污泥农用对土壤中Ni和Pb元素的形态分布无显著影响,但提高了Zn、Cu和Cd元素的EDTA提取态、Zn和Cu元素的有机质结合态以及Cd元素的残渣态比例,而且减小了Zn元素的残渣态、Zn和Cu元素的晶体铁铝氧化物结合态、Cu元素的醋酸-醋酸钠提取态以及Cd元素的可交换态比例;土壤重金属总量、p H和有机质含量是影响重金属元素形态分布的主要因素。     

有色矿冶区污染蔬菜土壤中重金属活性

从湖南省长沙、株洲、衡阳和郴州地区典型有色金属矿冶区采集土壤和蔬菜样品,采用BCR法连续提取污染上壤中重金属不同组分,结合十壤中粘土矿物相、土壤和蔬菜重金属全量分析污染土壤重金属活性,并探讨其潜在环境风险.研究结果表明,土壤中Cd,Cu和Pb的可提取态含量与其在土壤中含量之比分别高达61.71%,43.14%和48.84%:土壤Cd的活性组分以酸町提取态为主,As,Cu和Pb以可还原态为主,Zn以酸可提取态和可还原态为主:土壤重金属尤其是As,Cd,Cu,Pb和Zn有效性组分之间存在明显的复合污染效应;土壤Cd,Cu和Zn可提取态含量与蔬菜Cd,Zn和Cu含量之间均存在显著正相关关系.     

何家小岭尾矿库周边土壤重金属污染状况分析及潜在风险评价

对合肥市庐江矿区何家小岭尾矿库周边土壤中重金属的总量和形态分布进行分析,通过内梅罗指数法和风险评价编码法(RAC)对其污染状况进行评价。结果表明,除Ni外,其他重金属元素均高于庐江县土壤背景值,其中Cu、Cd两种元素超过风险筛选值(GB15618-2018)。土壤中金属元素(除Cd以外)主要以残渣态为主,Cd元素的弱酸提取态占相当大的比例(11.25%～52.18%),金属元素弱酸提取态顺序由大到小依次为Cd、Zn、Ni、Cu、Pb、As、Cr。基于单因子和内梅罗污染的结果表明,Cu、Cd、As属于轻微污染,土壤重金属总体水平属于轻度污染,基于形态的RAC表明该地区Cd为高风险,Zn为中风险,其他元素无风险或具有较低的风险水平。     

生物炭施用对污染红壤中重金属化学形态的影响

采用BCR分级提取的方法研究了2种不同生物炭施用对污染红壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb化学提取形态的影响.结果表明,生物炭施用提高了土壤pH值和有机质含量.实验土壤中重金属Cu、Zn、Cd和Pb均主要以残渣态存在(分别为86.11%、63.30%、66.24%、50%),施用鸡粪生物炭(P)后Cu、Cd和Pb的可还原态比例降低,Zn可还原态与Cu、Zn、Cd、Pb的酸可提取态和可氧化态的比例都有所增加.施用木屑生物炭(W)后Zn、Cd和Pb的可还原态比例降低,Cu、Zn、Cd和Pb的酸可提取态,Cu可还原态及Cu、Zn可氧化态的比例增加.总体来看,施用木屑生物炭(W)和鸡粪生物炭(P)后,Cu和Zn的残渣态所占比例分别降低了9.3%、27%,3.7%和16%,而Cd和Pb的残渣态比例分别增加了3.6%、3.0%,4.5%和3.7%,表明施用2种生物炭可以增加Cu和Zn的生物有效性,且施用P生物炭后增加的比例大于施用W生物炭;降低Cd和Pb的生物有效性,但施用2种生物炭后降低的比例相差不大.     

利用化学萃取法研究长春市土壤重金属化学形态及其影响因素

利用化学萃取法研究长春市土壤重金属化学形态, 分析其化学形态与土壤负荷水平、 理化性质的关系表明, 土壤中Pb和Cu主要以残渣态和有机结合态为主; Cd主要以残渣态和交换态为主; Zn主要以残渣态和铁锰氧化态为主. Cd的活性形态含量最高, 为31.98%. 交换态Cd和Zn含量及活性与土壤重金属负荷水平呈正相关; Cu和Pb铁锰氧化态的含量随负荷水平增加而下降; Zn和Pb碳酸盐结合态与负荷水平无关. 交换态Cd与土壤阳离 子交换量呈显著正相关, 而Cd的活性与土壤阳离子交换量呈显著负相关; 在碱性条件下, Cd, Cu, Pb和Zn的碳酸盐结合态与pH呈正相关; 重金属铁锰氧化态含量随着氧化还原电位的增加而降低, 而残渣态相反. Cu有机结合态与有机质呈显著正相关.     

不同比例羟基磷灰石对沉积物中重金属形态影响的比较

通过考察模拟污染沉积物中重金属的形态分布规律,研究不同比例的羟基磷灰石对污染沉积物中不同重金属的固定化效果.结果表明:羟基磷灰石掺杂后重金属残渣态的质量分数变化不大,但随掺杂比例的加大,Pb,Cd,Zn由可交换态向其他结合态转化的质量分数增加,Cu由碳酸盐结合态向其他结合态转化的质量分数增加.羟基磷灰石的掺杂导致可交换态和碳酸盐结合态Pb的质量分数之和下降,当掺杂物质的量比为6时,质量分数为25.5%～36.1%的可交换态和碳酸盐结合态的Pb转化为其他较稳定的结合态,但对Cd,Cu,Zn的影响较Pb小.     

基于土柱模拟降雨对铜尾矿重金属淋溶进入下伏土壤的生态风险研究

为探究铜尾矿重金属释放对环境的影响,通过动态淋溶实验,配置初始pH=7.2的人工模拟雨水为淋滤液,采用柱状淋溶装置进行尾矿重金属淋出实验,探究中卫某铜尾矿重金属的淋溶释放特征,评估尾矿重金属淋溶的生态风险.结果表明,尾矿中Cu、Zn、As、Cd和Pb平均质量含量分别为2 130.30、105.10、234.41、0.72和64.57 mg·kg^-1,均超出宁夏土壤重金属元素背景值.淋溶10次后,尾矿中Cd、Zn、Pb、As、Cu等重金属的释放率分别为1.98%、0.32%、0.30%、0.15%、0.01%,即Cd的释放率最高.淋溶后,尾矿重金属质量含量明显下降,其中0～5 cm深度尾矿重金属含量下降最多,As的释放量最大,重金属向下层迁移明显.尾矿中Cu、Pb、Cd和Zn主要淋失碳酸盐结合态,As主要淋失可交换态,As和Cd的淋溶风险较高.Cu是尾矿重金属中关键的生态风险因子,尾矿中Cd和Cu为高风险,As、Zn和Pb为中风险.     

重庆市梁滩河沉积物重金属污染风险评价

应用沉积物富集系数法和潜在生态风险指数法评价重庆梁滩河沉积物重金属污染风险.结果表明:整个梁滩河沉积物重金属均有不同程度的富集,单个重金属的富集程度由大到小依次为:Cd,Cu,As,Zn,Pb,Ni,Cr.沉积物中Cu,Zn和Pb出现富集,其主要来源为天然地球化学过程;Cr和Ni来源于人为源,但富集不大;Cd和As来源于人为源,且出现富集,应重点监控.以三峡库区土壤背景值为参比,除龙凤桥河段处于中等生态风险等级外,其他河段都处于生态风险强的等级;单个重金属元素的生态风险由大到小依次为:Cd,As,Cu,Pb,Ni,Zn,Cr.