重金属在水泥窑协同处置的净浆硬化体中的分布及形态

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0687

摘要/Abstract

摘要：

通过欧共体标准物质局（European Community Bureau of Reference）提出的一种三级4步提取法（BCR），分析了垃圾焚烧飞灰和经水泥窑协同处置的净浆硬化体中重金属的分布和形态。探究了随水化反应的进行，其重金属形态转化的趋势。结果表明，重金属主要分布在氢氧化钙、水化硅酸钙（C-S-H）、钙矾石（AFt）和未水化的水泥熟料中。随着水化反应的进行，Zn、Cu、Cr、Cd和Mn皆有向迁移能力较强的形态转化的趋势，其中Cr和Cd的转化趋势较为明显。与垃圾焚烧飞灰相比，重金属通过水泥窑高温煅烧和水化反应，其迁移能力较强的形态占比明显减少。

关键词: 水泥窑协同处置, 飞灰, 三级4步提取法, 重金属

Abstract:

A three?stage four?step extraction method（BCR） proposed by European Community Bureau of Reference.The distribution and speciation of heavy metals in the hardened solids of waste incineration fly ash and net slurry co?disposed by cement kiln were analyzed.The trend of speciation transformation of heavy metals with hydration reaction was studied.The results showed that the heavy metals were mainly distributed in Ca（OH）₂，calcium silicate hydrate（C-S-H），ettringite（AFt） and unhydrated cement clinker.As the hydration reaction going on，Zn，Cu，Cr，Cd and Mn all had a tendency to transform into forms with strong migration ability，among which Cr and Cd had an obvious tendency.Compared with fly ash from MSW incineration，the proportion of heavy metals with strong migration ability decreased significantly after calcination and hydration in cement kiln.

Key words: coordinated disposal of cement kiln, fly ash, three?stage four?step extraction method, heavy metals

中图分类号:

TQ132.4

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图/表 12

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参考文献 21

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重金属元素	含量/（mg·kg^-1）	重金属元素	含量/（mg·kg^-1）
Zn	1 672.73	Mn	281.90
Cu	195.95	Cd	27.26
Cr	243.67

化学结合态	提取剂	操作条件
弱酸提取态（AF）	0.11 mol/LCH₃COOH 40 mL	22 ℃翻转振荡（30 r/min）16 h 4 000 r/min离心15 min；取上清液过滤待测，残留物加水振荡离心洗净
可还原态（RF）	0.11 mol/L NH₂OH·HCl 40 mL（HNO₃调节pH至1.5）	22 ℃翻转振荡（30 r/min）16 h；4 000 r/min离心15 min；取上清液过滤待测，残留物加水振荡离心洗净
可氧化态（OF）	30% H₂O₂10 mL（HNO₃调节pH至2.00~3.85），再次加入30% H₂O₂10 mL（HNO₃调节pH至2.00~3.85），1 mol/L NH₄Ac 50 mL（HNO₃调节pH至2）	22 ℃搅拌均匀，静置1 h；（85±2） ℃水浴，偶尔振荡；22 ℃翻转振荡（30 r/min） 16 h；4 000 r/min离心15 min；取上清液过滤待测，残留物加水振荡离心洗净
残渣态（ResF）	HCl+HNO₃+HClO₄全量消解	微波消解

重金属	含量/（mg·kg^-1）						回收率%
重金属	AF	RF	OF	ResF	BCR总计	微波消解	回收率%
Zn	0.52	0.19	87.60	511.30	599.61	637.75	94.02
Cu	0.67	1.02	5.97	30.15	37.81	39.30	96.21
Cr	0.05	0.09	6.07	21.11	27.32	29.00	94.21
Mn	0.00	0.14	63.80	496.13	560.07	535.00	104.69
Cd	0.22	0.16	0.85	0.92	2.15	1.90	113.16

项目	w（Ca）/%	w（Si）/%	w（Al）/%
水泥净浆	74.31	12.88	3.70
一级提取	71.54	14.43	4.32
二级提取	57.40	23.26	5.43
三级提取	19.11	52.20	7.38

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