危險廢物焚燒廢氣中重金屬的研究

毛慧+姚軍

摘要 以某危險廢物焚燒廢氣為例，闡明了在廢氣顆粒物重金屬監(jiān)測過程中的質(zhì)量控制。研究結(jié)果表明，該焚燒爐廢氣顆粒物中汞及其化合物（以Hg計），鎘及其化合物（以Cd計），砷、鎳及其化合物（以As+Ni計），鉛及其化合物（以Pb計），鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物（以Cr+ Sn+Sb+Cu+Mn計）的排放濃度均低于國家《危險廢物焚燒污染物控制標準》中規(guī)定的最高允許排放濃度限值。

關(guān)鍵詞 危險廢物；焚燒；廢氣；重金屬；環(huán)境監(jiān)測

中圖分類號 X831 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0151-02

Study on Heavy Metals in Waste Gas from Hazardous Waste Incineration

MAO Hui 1，2 YAO Jun 3

（1 Taizhou Environmental Monitoring Central Station in Jiangsu Province，Taizhou Jiangsu 225300； 2 Key Laboratory of Soil Organic Matter in Jiangsu Province； 3 Hailing Precinct of Taizhou Environmental Protection Bureau）

Abstract Taking the waste gas from a hazardous waste for example，the quality control of heavy metal in the waste gas was clarified.The research results showed that the emission concentration of mercury and its compounds（Hg），cadmium and its compounds（Cd），arsenic，nickel and their compounds（As+Ni），lead and its compounds（Pb），chromium，tin，antimony，copper，manganese and their compounds（Cr+Sn+Sb+Cu+Mn） in incinerator exhaust particulate were lower than the maximum allowable emission concentration limits of national pollution control standard for hazardous wastes incineration.

Key words hazardous waste；incineration；waste gas；heavy metals；environment monitoring

隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程排放的危險廢物日益增多，危險廢物具有腐蝕性、毒性、易燃性等危險特性，對環(huán)境和人類健康產(chǎn)生了嚴重危害[1-2]。本著無害化、減量化、資源化的原則，危險廢物的處理越來越多地采用焚燒技術(shù)[3-4]，焚燒是通過高溫分解和深度氧化的綜合過程，通過焚燒可以使可燃性的危險廢物氧化分解，主要適用于不宜回收利用其有用組分、有一定熱值的危險廢物[5-6]。

危險廢物的來源廣泛、種類繁多、無明顯周期性，焚燒產(chǎn)生的煙氣中污染物主要有煙塵、一氧化碳、二氧化硫、氯化氫、氟化氫、氮氧化物、重金屬、二噁英等[7-8]。國家《危險廢物焚燒污染物控制標準（GB18484—2001）》[9]中控制的重金屬的類別是：汞及其化合物（以Hg計）；鎘及其化合物（以Cd計）；砷、鎳及其化合物（以As+Ni計）；鉛及其化合物（以Pb計）；鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物（以Cr+ Sn+Sb+Cu+Mn計）。本文以某危險廢物焚燒廢氣為例，論述了危險廢物焚燒廢氣顆粒物中重金屬監(jiān)測的全程質(zhì)量控制，對廢氣顆粒物中重金屬污染物的排放濃度進行分析與評價。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器與用具：美國安捷倫公司電感耦合等離子質(zhì)譜聯(lián)用儀（ICP-MS）；北京吉天儀器有限公司雙道原子熒光光度計；石英纖維濾筒，購自意大利MUNKTELL品牌。

試劑：國藥集團化學有限公司硝酸，ρ（HNO3）=1.42 g/mL，優(yōu)級純；鹽酸，ρ（HCl）=1.18 g/mL，優(yōu)級純；氫氟酸，ρ（HF）=1.16 g/mL，優(yōu)級純。

標準溶液：單元素標準貯備液汞；30種混合標準溶液，即鋁、銻、砷、鋇、鈹、硼、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鐵、鉛、鋰、鎂、錳、鉬、鎳、磷、鉀、硒、硅、銀、鈉、鍶、鉈、錫、鈦、釩、鋅等混合標準溶液，濃度為20.0 mg/L，購自百靈威科技有限公司。

ICP-MS質(zhì)譜調(diào)諧液：鋰（Li）、釔、鈰、鉈、鈷、鎂混合溶液，濃度為1 μg/L。ICP-MS內(nèi)標溶液：Li6、Sc、Ge、Rh、In、Tb、Lu、Bi混合溶液，濃度為400 μg/L。純水：純水電阻率大于18.2 MΩ·cm。

1.2 儀器工作條件

ICP-MS條件：射頻功率1 500 W；等離子體氣流量為15 L/min；霧化器流量1.0 L/min；霧化室溫度2 ℃；峰型3個點；重復3次；數(shù)據(jù)采集為質(zhì)譜圖；內(nèi)標加入方式為自動加入。

原子熒光工作條件：光電倍增管負高壓280 V；燈電流30 mA；載氣流量300 mL/min；原子化器高度10 mm；讀數(shù)延遲時間0.5 s。

1.3 樣品采集及處理方法

汞及其化合物[10]：通過等速采樣將顆粒物從廢氣中抽取到玻璃纖維濾筒中。將試樣濾筒剪碎，置于150 mL錐形瓶中，加入45 mL新配制的王水，于電熱板上加熱至微沸，保持微沸2 h。冷卻，用定量濾紙過濾，用水洗滌錐形瓶、濾渣數(shù)次，合并洗滌液和濾液至100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加熱濃縮至近干，冷卻后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，用5%鹽酸稀釋至標線，即為樣品溶液。取同批號的2個空白濾筒，按上述相同的處理步驟，制備成空白溶液。

其他金屬及其化合物[11]：通過等速采樣將顆粒物從廢氣中抽取到玻璃纖維濾筒中。將試樣濾筒剪碎，置于100 mL聚四氟乙烯燒杯中，加入12 mL硝酸、4 mL氫氟酸，蓋上聚四氟乙烯燒杯蓋，于電熱板上150 ℃加熱回流2 h，然后冷卻。以超純水淋洗燒杯內(nèi)壁，開蓋后加熱趕酸至近干，冷卻后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，靜置后取上清液進行測定。取同批號的2個空白濾筒，按上述相同的處理步驟，制備成空白溶液[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 汞及其化合物

汞及其化合物的測定采用原子熒光法，以熒光強度為縱坐標，以濃度為橫坐標繪制校準曲線。根據(jù)待測樣品的熒光強度，在標準曲線上查出或者由回歸方程計算出樣品和空白溶液中汞的濃度，最終根據(jù)標準狀況下采樣體積計算出廢氣中汞的排放濃度，具體監(jiān)測結(jié)果見表1。

從表1可以看出，某企業(yè)排氣筒排出的廢氣中汞及其化合物的平均濃度是9.06×10-3 mg/m3，遠遠低于《危險廢物焚燒污染物控制標準》中規(guī)定的汞及其化合物的最高允許排放濃度限值0.1 mg/m3。

2.2 其他金屬及其化合物

其他金屬及其化合物的測定按照HJ657—2013標準規(guī)定的方法，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進行測定。質(zhì)譜儀在點燃等離子體后，儀器預熱30 min，用質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液進行質(zhì)量校正和分辨率校正。待測元素標準溶液濃度分別是0、1、5、10、30、60、80、100 μg/L，介質(zhì)為5%硝酸。以標準溶液濃度為橫坐標，以樣品信號與內(nèi)標信號的比值為縱坐標建立校準曲線，用線性回歸分析方法求得其斜率用于樣品含量計算。根據(jù)標準狀況下采樣體積計算出廢氣中重金屬的排放濃度，具體監(jiān)測結(jié)果見表2。

從表2可以看出，某企業(yè)排氣筒排出的廢氣中鎘及其化合物的平均濃度是1.47×10-4 mg/m3，低于標準中規(guī)定的鎘及其化合物的最高允許排放濃度限值0.1 mg/m3；廢氣中砷、鎳及其化合物的平均濃度是6.05×10-2 mg/m3，低于標準中規(guī)定的砷、鎳及其化合物的最高允許排放濃度限值1.0 mg/m3；廢氣中鉛及其化合物的平均濃度是0.178 mg/m3，低于標準中規(guī)定的鉛及其化合物的最高允許排放濃度限值1.0 mg/m3；廢氣中鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物的平均濃度是0.159 mg/m3，低于標準中規(guī)定的鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物的最高允許排放濃度限值4.0 mg/m3。

3 結(jié)論

通過對某危險廢物焚燒爐廢氣顆粒物中重金屬的研究，闡明了在廢氣顆粒物重金屬監(jiān)測過程中的質(zhì)量控制。研究結(jié)果表明，該焚燒爐廢氣顆粒物中汞及其化合物（以Hg計），鎘及其化合物（以Cd計），砷、鎳及其化合物（以As+Ni計），鉛及其化合物（以Pb計），鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物（以Cr+ Sn+Sb+Cu+Mn計）的排放濃度均低于國家《危險廢物焚燒污染物控制標準》中規(guī)定的最高允許排放濃度限值，說明該危險廢物焚燒爐廢氣中重金屬的處理設(shè)施滿足環(huán)境保護的要求。

4 參考文獻

[1] 郭玉文，王偉，喬瑋，等.危險廢物焚燒飛灰中重金屬污染特性[J].北京科技大學學報，2006，28（1）：17-21.

[2] 李傳紅，朱文轉(zhuǎn).試議我國地方危險廢物的管理和處理[J].環(huán)境保護，2000（5）：10-11.

[3] 蔣學先.淺論我國危險廢物處理處置技術(shù)現(xiàn)狀[J].金屬材料與冶金工程，2009，37（4）：57-60.

[4] 蔡同鋒，張艷艷.危險廢物處理技術(shù)進展及若干建議[J].污染防治技術(shù)，2010（2）：48-50.

[5] 王亦農(nóng)，李小勇.化工危險廢物焚燒技術(shù)探討[J].南昌師范學院學報，2011，32（3）：20-23.

[6] 姜啟英，徐效民.危險廢物焚燒污染控制標準及技術(shù)探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40（1）：93-95.

[7] 張紹坤，席細平.危險廢物焚燒處置中二惡英的產(chǎn)生及控制[J].能源研究與管理，2010（4）：59-62.

[8] 劉強，王軍，王曉軍，等.利用水泥窯處置漆渣廢氣中重金屬污染物排放分析[J].長春理工大學學報（自然科學版），2010，33（2）：107-109.

[9] 國家環(huán)境保護總局.危險廢物焚燒污染物控制標準：GB18484-2001[S].北京：中國環(huán)境出版社，2001.

[10] 國家環(huán)境保護總局.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境出版社，2003.

[11] 環(huán)境保護部.空氣和廢氣 顆粒物中鉛等金屬元素的測定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法：HJ657-2013[S].北京：中國環(huán)境出版社，2013.

[12] 鄭喜珅，魯安懷，高翔，等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境，2002（1）：79-84.