废弃PDP后板玻璃中重金属环境溶出特性研究

摘要

电子废弃物(WEEE)是近十年增长速度最为迅速的固体废弃物，其中，废弃的电脑及电视显示屏占很高比例。废弃等离子体显示屏(Plasma DisplayPanel，PDP)后板玻璃中含有大量有毒有害重金属，诸如锌、铜、银等。若直接丢弃或处理不当，一旦进入环境，将对水源、土壤产生难以估计的危害并危及人类的身体健康。因此，废弃PDP后板玻璃的处理处置已成为电子废物处理处置中的热点问题之一。本研究以废弃PDP后板玻璃为研究对象，从浸出毒性、化学形态及生物有效性等方面综合考察了废弃PDP后板玻璃中重金属的环境溶出特性。为废弃PDP后板玻璃处理处置与资源化技术的开发和应用奠定理论基础。
　　 本文主要内容包括选用我国国家标准、美国TCLP、日本和意大利固体废物毒性浸出程序对废弃PDP后板玻璃进行毒性浸出试验，考察其中重金属的浸出毒性，判断其是否为危险废弃物；采用欧盟标准委员会(SMT)改进的BCR三步、BCR四步和BCR五步逐级提取法分析废弃PDP后板玻璃中重金属的化学形态分布，比较三种方法的优劣及适宜性；TCLP结合BCR逐级提取探讨废弃PDP后板玻璃中重金属浸出毒性与化学形态分布之间关系；有机络合剂模拟植物根系对重金属的吸附作用考察废弃PDP后板玻璃中重金属的生物有效性。主要研究成果如下：
　　 1.废弃PDP后板玻璃中重金属毒性浸出研究表明：废弃PDP后板玻璃应列为危险废物。综合比较方法学依据及浸出标准的制定等因素，TCLP比其他3种毒性浸出方法更优越。
　　 2.废弃PDP后板玻璃中重金属化学形态分布研究表明：BCR三步连续提取法对废弃PDP后板玻璃中重金属进行逐级提取，无论是提取效率还是稳定性，均优于BCR四步连续提取法和BCR五步连续提取法，相对来说，更能反映PDP后板玻璃中重金属不同化学形态分布情况。三种不同连续提取方法对废弃PDP后板玻璃中某些金属的评价存在差异。三种方法均对Ni除了残渣态外，其他形态均未检出；均认为Ag、Ba和As主要是以残渣态的形式存在，但由于Ba和As在废弃PDP后板玻璃中含量较高，因此浸出部分的含量也不容忽视；BCR3和BCR5均认为Cu主要以残渣态的形式存在，而BCR4则显示是主要以铁锰氧化物结合态的式存在，不过总体而言，环境活性较稳定；BCR三步连续提取法认为Zn主要以可交换与弱酸可溶态为主，对环境的危害较大，而BCR四步连续提取法和BCR五步连续提取法的结果认为主要是以铁锰氧化物结合态(BCR4)或金属氧化物结合态(BCR5)存在，但其环境活性较高的绝对含量同样较高，对环境的潜在威胁同样存在。
　　 3.毒性浸出结合化学形态分析结果表明：Zn、Cu和Ba趋势比较一致，其浸出毒性主要由可交换与弱酸可溶态或金属氧化物结合态提供。Ag的TCLP浸出毒性主要表现在残渣态中。BCR3-TCLP和BCR5-TCLP均认为As的浸出毒性主要来源于其残渣态，而BCR4-TCLP结果表明碳酸盐结合态才是其浸出毒性的最大贡献部分。酸性提取剂对于废弃PDP后板玻璃中重金属的浸出有促进作用。
　　 4.废弃PDP后板玻璃中重金属生物有效性研究表明：Zn的生物有效态含量较高，极易在植物体内富集；生物有效态Cu和Ag的含量均不高，丢弃于自然环境中，难以被植物根系及茎叶吸收；Ba和As生物有效态的对含量不高，但其金属总量均较高而导致绝对含量较高，在自然环境中的累积效应不容忽视；生物有效态Ni在该实验中未检出，表明其被植物利用的成分也较少。