上海地区生活垃圾焚烧灰渣元素组成及微观特征研究

摘要

利用同步辐射X射线荧光法(Synchrotron radiation X-ray fluorescence,SR-XRF)、离子色谱(Ion Chromatography,IC)、扫描电镜及其能谱分析(Scanning electron microscopy and X-ray energy dispersive microanalysis,SEM-EDX)、同步辐射微束X射线荧光法(Synchrotron radiation micro-beam X-ray fluorescence,μ-XRF)等手段研究上海某垃圾焚烧厂生活垃圾焚烧产物飞灰(Fly ash,FA)、炉渣(Bottom ash,BA)的元素浓度、离子组成、微观形貌、元素面分布,采用电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)和X射线吸收精细结构谱(X-ray absorption near-edge structure,XANES)研究灰渣中Pb的同位素比值和化学种态.研究发现,飞灰中多数金属元素浓度高于炉渣中的,Pb、Cd明显富集于飞灰中,元素的富集因子显示Pb、Cd、Cu、Zn等呈极度污染状态.灰渣中水溶性成分主要为Ca、Na、K的氯化盐和硫酸盐,飞灰中离子浓度普遍高于炉渣中的.飞灰颗粒相对于炉渣颗粒粒径小、表面粗糙,更易于重金属的吸附.灰渣颗粒物的元素Pb、Zn、Cu、Cr、Fe、Mn等并不是均匀分布的,而是呈现局部明显富集.飞灰和炉渣Pb的来源相似,化学种态相似,主要为PbCl2、PbS和PbO.生活垃圾在焚烧过程中元素的迁移分布与元素本身的特性、焚烧环境相关,上海地区生活垃圾焚烧飞灰是危险废弃物,需稳定化处理后才能填埋,炉渣的资源化利用必需经过预处理.