废物水泥窑共处置产品中重金属释放潜能表征研究

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并采用国标GB/T17671—1999制取混凝土样品.选用酸解法,EA NEN7371和pH静态试验分别测定了混凝土中重金属的全量、有效量和在不同pH系列中的释放量,研究了废物水泥窑共处置产品环境安全性评价中重金属的释放潜能指标.结果表明,全量和有效量存在较大差异,但二者间的相关性因元素种类不同而有较大差别,Ni,Cd的全量和有效量间相关性较好,R2分别为0.989和0.994,而Cr,As和Pb基本不存在线性相关关系;pH静态试验中最大释放量与有效量较为接近,而与全量有较大差异;有效量是废物水泥窑共处置产品使用过程中表征其重金属释放潜能的较优指标.      

废物水泥窑共处置产品中重金属的释放特性

选用欧盟固体中无机组分有效量测试方法(EA NEN7371)和块状材料中无机组分的扩散实验方法(EA NEN7375),研究了模拟混凝土样品中重金属(Cr、Ni、As、Cd和Pb)的释放特性.结果表明,混凝土中重金属的有效释放量低于总量;不同重金属的有效释放量与总量比值差异较大.扩散控制是混凝土中Cr、Ni和Cd释放的主要机理,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间浸出量曲线的斜率均在0.35~0.65范围内;As在释放前期有延滞现象,但中后期仍以扩散控制为主;Pb的释放为溶解控制,受浸取液的pH值影响较大.重金属扩散系数负对数值按Pb相似文献   

固体废物水泥窑共处置产品中Cr释放的pH影响

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制取混凝土样品.参照EA NEN 7375浸出方法,设定5种不同pH的浸取液,研究pH对混凝土样品中重金属Cr释放的影响. 结果表明,在强酸性条件下,Cr的累积释放量较大,pH为2.00和3.50的条件下,Cr的累积释放量分别为64.7和21.4 mg/m2,而pH为5.00,7.35和10.00的浸取液中Cr的累积释放量基本一致,分别为5.10,5.05和5.00 mg/m2;浸取液pH分别为5.00,7.35和10.00的条件下,Cr的释放机理为扩散控制,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间释放量曲线的斜率均在0.35～0.65内;pH为2.00的浸取液中Cr的释放在前期为扩散控制,中、后期出现耗竭现象;pH为3.50的浸取液中Cr的释放在前期同样为扩散控制,但中、后期发生了溶解作用.      

废物水泥窑共处置产品中Ni释放的pH影响

通过模拟煅烧实验制取水泥熟料,并制取混凝土样品。参照NEN7375浸出方法,设定5种不同pH值的浸取液,研究了pH值对混凝土块中重金属Ni释放的影响.结果表明,浸取液的pH=2.00、3.50、5.00、7.35和10.0时,混凝土中Ni的累积释放量分别为1.64、0.167、0.038、0.019和0.025mg/kg;酸性范围内,累积释放量随着pH值的增大而减小,并在弱碱性条件下达到最小值,碱性范围内,随pH值的增大而呈增加的趋势。pH值对Ni的释放过程有影响,pH=3.50和7.35的浸取液中,混凝土中Ni的释放机理为扩散控制,释放曲线与斜率为0.5的直线拟合较佳,且不同区间浸出量曲线的斜率均在0.35～0.65范围内;pH=2.00和5.00的溶液中,Ni的释放在前、中期为扩散控制,后期发生了耗竭作用;pH为10.0条件下,Ni的释放在前期发生了延滞现象,中期为扩散控制,而后期发生了耗竭。     

柳江流域饮用水源地重金属污染与健康风险评价

为说明柳江流域饮用水源地的重金属元素含量特征及饮用水水质对人体健康的潜在危害,于2016年1~12月对柳江干流及主要支流的水体进行常规水质指标和Cd、As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn等金属元素进行分析检测,并采用美国EPA推荐使用的健康风险评价模型对饮用水源地的健康风险进行评价.结果表明,Cd、As、Cr、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn含量未超过我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的限值,Hg含量存在超标.对重金属含量进行Pearson相关性分析,其中Cd、Pb、As与Fe可能具有相似的来源,Cu、Cr、Hg、Zn之间污染具有多源性,9种重金属含量与pH值间均不存在显著相关性.柳江流域饮用水源地致癌重金属元素健康风险成人和儿童分别为4.52E-04 a^-1和5.91E-04 a^-1,非致癌健康风险成人和儿童分别为8.96E-09 a^-1和1.14E-08 a^-1.致癌重金属Cr、As、Cd通过饮水途径所造成的人均年健康风险分别表现为Cr > As > Cd,风险值范围为3.58E-06~1.21E-04 a^-1,Cr和As的风险值大于ICRP所推荐的风险水平5.0×10^-5 a^-1.该研究区内重金属元素非致癌健康风险值范围为3.53E-12~2.87E-09 a^-1,均在EPA推荐的可接受水平内,初步认为不会对人体健康产生明显危害.流域主要健康风险来源于致癌物.Cr和As是柳江流域水环境产生健康风险的主要污染物,应当优先列为柳江流域水环境风险管理的主要对象.     

碳酸化对模拟废物水泥窑共处置产品中重金属浸出的影响

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料(重金属以一定的比例掺入水泥生料)并制备混凝土样品,研磨至粒径小于1mm,并使部分样品发生碳酸化作用.并分别对未碳酸化样品和碳酸化样品进行pH静态试验,研究了碳酸化作用对混凝土样品酸中和容量以及重金属(Cr,Ni,As,Cd和Pb)浸出行为的影响.结果表明,未碳酸化样品在碱性范围内(pH=7~12)酸中和容量较大,而碳酸化样品则在弱酸性范围内(pH=5~7)酸中和容量较大;碳酸化作用不影响混凝土中Cr、Ni、Cd、Pb的释放曲线的变化趋势,仅改变了浸出量最小值出现的pH值区间,但是碳酸化作用改变了混凝土中As的吸附相,使其释放曲线发生了明显的改变;碳酸化作用降低了混凝土中Cr、Ni、Cd、Pd的浸出量,但在较大pH范围内(pH=3~7和pH>11),增加了As的浸出量,因此,对混凝土中重金属溶出的安全性评价应重点关注As.     

水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb与Cd的吸附/冷凝特性

为了研究水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性,采用氮吸附仪和SEM(场发射扫描电镜)对水泥生料的基本物理性质(比表面积、孔径和微观表面积)进行研究;同时,利用小型试验装置对重金属Pb、Cd的氧化物(PbO、CdO)展开了吸附/冷凝研究. 结果表明:水泥生料的比表面积(2.49 m2/g)较小,微观表面结构致密无孔,因此,在水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属的吸附/冷凝作用以冷凝为主. 进入控温立式炉的重金属可分为三部分:①冷凝在管壁上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的67%～72%、58%～65%;②吸附/冷凝在水泥生料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的13%～17%、16%～21%;③随烟气释放到空气中,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的10%～18%、14%～26%. 水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性均可用双常数方程拟合,线性拟合的相关系数均在0.95以上. 动力学方程拟合得到水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝活化能,二者分别为5.827、6.050 kJ/mol,由此可预测水泥生料对Pb和Cd的吸附/冷凝量.      

沼液还田对土壤-作物系统重金属累积的影响:Meta分析

为探讨沼液还田方式、还田时长和重金属带入量等对土壤-作物重金属累积的影响,明确重金属累积影响因素的重要性,对41篇文献和1972对数据进行整合分析.结果表明,单施沼液使土壤As、Cd、Cr、Cu、Zn和作物As、Cr的累积显著提高20.5%、15.2%、25.6%、18.7%、26.3%和14.6%、39.5%,对作物其它重金属累积作用不明显.沼液与化肥混施可显著提高8.05%和4.70%的土壤Cr和Zn的累积且降低作物对As的累积.相关分析表明,土壤As、Cd和Cr的累积速率与沼液还田时长和土壤有机质（SOM）含量呈极显著正相关（P<0.01）,相关系数分别为0.30、0.15、0.13和0.22、0.27、0.22,而与土壤pH值呈极显著负相关（P<0.01）,相关系数分别为0.16、0.13和0.11.沼液还田带入的重金属会促进土壤As、Cd、Cr和作物As、Cd、Cr、Zn的累积,而土壤Cd、Cu和Zn的累积又会促进作物Cd、Cu和Zn的累积,其间相关系数分别为0.45、0.58和0.42.因子重要性分析表明,沼液还田对土壤-作物系统中重金属累积的主要因素是还田时长、SOM和土壤pH值.     

废物水泥窑共处置产品中重金属释放pH静态试验研究

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,并制取混凝土样品,将样品破碎至粒径小于1 mm. 采用pH静态(pH-dependence)试验研究pH对破碎混凝土样品中重金属(Cr,Ni,As,Cd和Pb)浸出特性的影响以及混凝土样品的酸中和容量.结果表明,混凝土的酸中和能力较大,浸出液pH降至6.87,需加入2.5 mol/kg的硝酸,而浸出液pH降至1.46的过程中,需要消耗15 mol/kg的硝酸,因此在一般的混凝土使用过程中,混凝土孔隙水的pH能在较长段时间内保持中性或弱碱性;浸提剂的酸碱性是影响混凝土中重金属浸出的重要参数,在试验研究的pH范围内,不同重金属的浸出规律不同;混凝土中重金属的浸出与其在混凝土中的存在形态及混凝土矿物对重金属的作用相关.      

PM10中重金属的分布及其在模拟酸雨中的释放

运用扫描电镜-X射线能谱分析方法(SEM-EDS)和电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES),分析和测定了佛山市可吸入颗粒物(PM₁₀)及其中重金属的赋存状态和质量分布.同时研究了模拟酸雨淋溶条件下PM₁₀中重金属Cu、Pb、Zn和Cd的释放过程.结果表明,颗粒物在大气中存在的形态各异,主要以簇状集合体形式存在.PM₁₀日平均浓度为0.19 mg/m³,与国家二级标准(0.15 mg/m³)相比,超标率为79%.PM₁₀中含有一定量的Zn、Pb、Cu和Cd,其中Zn、Pb的含量要高于Cd和Cu.模拟酸雨淋溶实验显示,PM₁₀中Cu、Pb、Zn、Cd均有不同程度的释放,Cd和Zn的释放率明显高于Cu和Pb,且释放速率较快;pH值是影响4种重金属释放的主要因素,随模拟淋溶液pH值降低,重金属的释放强度显著提高.     

水泥窑共处置产品中重金属的形态

通过模拟煅烧掺入重金属化学试剂的水泥生料,制备水泥熟料,进而制取水泥净浆. 采用修正的Tessier连续提取法,分别研究了水泥熟料和水泥净浆中各重金属的形态. 结果表明:水泥熟料中Ni,As,Cd和Pb几乎不存在可交换态. 其中,Cr和Cd主要以酸性醋酸钠溶液提取态存在,分别为71.0%和95.1%;Ni主要分布在酸性盐酸羟胺溶液提取态(65.6%)中,在残渣态中的分布也较多(20.3%);Pb主要分布在硫化物结合态(72.7%)中,与硫形成某种化合物固溶于水泥矿物相中;As的硫化物结合态和酸性醋酸钠溶液提取态质量分数较高,分别为35.1%和51.8%. 水泥净浆中各重金属的形态分布与水泥熟料基本一致,表明重金属的主要化学形态分布受水化作用影响不大.      

利用水泥生产线协同处置城市生活垃圾排污分析

分析了利用水泥生产线协同处置城市生活垃圾过程中重金属转化和二噁英产生的过程,提出在水泥生产系统中,重金属和氯有一个循环过程,认为挥发性重金属和二噁英仍有部分经窑尾烟囱排入大气,其排放量和排放浓度能否达到国家标准仍有一定的不确定性.     

水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对重金属的固定效果比较

危险废物水泥窑协同处置与水泥固化,稳定化对废物中重金属的固定机理不同,固定效果因而有所差异.针对含As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属离子的上述2类试样平行开展浸出实验及连续提取实验,以重金属浸出浓度及化学形态为指标,比较分析了水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对废物中不同重金属的固定效果的差异.结果表明,对于As、Pb、Zn等重金属离子,水泥窑高温煅烧及后续水化作用有助于其更稳定化学形态的形成,固定效果优于水泥固化,稳定化,说明含Ag、Pb、Zn的危险废物能够在水泥窑得到有效处置.Cr3 在水泥窑煅烧过程中易被氧化为迁移性和毒性更强的Cr6 ,因而含Cr的废物不适合采用水泥窑协同处置方式.该研究能为不同种类重金属危险废物处置方法的选取提供依据,并为水泥窑协同处置重金属类危险废物的应用和发展提供科学的决策依据.     

城市垃圾焚烧飞灰的硅酸盐水泥稳定化效果研究

采用南方某城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了硅酸盐水泥稳定化效果及工艺的研究,实验分别就水泥添加量、添加剂的使用、养护时间和浸取剂pH值等因素,考察了飞灰中重金属(Cd,Pb,Cu,Zn)的稳定化效果.结果表明,当硅酸盐水泥/飞灰=10%(质量比)时,采用硅酸盐水泥处理焚烧飞灰的稳定化产物中重金属的浸出浓度都已满足危险废物填埋场入场控制标准;当使用硅酸盐水泥对焚烧飞灰进行稳定化处理时,1d后其水化反应基本完成,此后稳定化处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性趋于稳定;pH相关性实验表明,当使用浸取剂的pH值在3～11的范围变化时,处理后的焚烧飞灰其浸出液的pH基本稳定在7左右,证明该法产生的稳定化产物对环境pH值有很好的适应性.