垃圾焚烧烟气灰中重金属和无机盐分析*

古祝平，高丽红，项国梁，孙玲芳，徐天佐，李明洁，陈 颖

（1．广西华蓝设计（集团） 有限公司，广西 南宁 530011；2．广西大学环境学院，广西 南宁 530004）

垃圾焚烧烟气灰中重金属和无机盐分析*

古祝平1，高丽红2，项国梁2，孙玲芳2，徐天佐2，李明洁2，陈 颖2

（1．广西华蓝设计（集团） 有限公司，广西 南宁 530011；2．广西大学环境学院，广西 南宁 530004）

实验研究了城市生活垃圾焚烧后烟气灰中重金属的形态分布规律以及无机盐离子的溶出量。结果表明：烟气灰中7种重金属的形态分布不一，主要以残渣态为主，均达60%以上；可交换态含量最少。Zn、Mn、Pb的形态分布类似，Ni和Cr的分布类似；Cr中残渣态最高，含量高达90%以上。烟气灰中无机盐主要以和Cl-等为主，和F-的溶出较少。

垃圾焚烧；烟气灰；重金属形态；无机盐

本实验研究了生活垃圾焚烧后烟气灰中重金属形态分布及无机盐离子在水中的溶出量，为垃圾焚烧烟气灰的后处理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 实验方法

实验烟气灰样品为生活垃圾经循环流化床焚烧后由烟道中布袋除尘器捕集的烟气灰，是垃圾充分燃烧后的残渣。实验所用灰样的粒径小于1 mm。

1.1.1 重金属的提取

重金属按其形态可以分为5种：可交换态（Ex）、碳酸盐结合态（CAB）、铁锰氧化物结合态（O（Fe-Mn））、有机物结合态（OM）、残渣态（Re）。实验对烟气灰样品中几种重金属的形态进行了分析测试。烟气灰中重金属各形态的提取采用Tessier连续萃取法［1］分析污染场地附近土壤中重金属的形态，该方法分为5步，先后分别提取5种形态，本实验具体操作流程（0．500 0 g样品）如表1所示。重金属各形态的浸提都在50 mL离心管中进行，以10 000 r/min离心处理30 min，用注射器吸出清液。残留物用8 mL去离子水反复洗涤离心3次，将各次离心获得的上清液合并后定容，分析其中的重金属含量。

1.1.2 无机盐的溶出

取粒径＜1 mm的烟气灰样品，样品首先在35℃下风干12 h后，称取灰样10 g，接着加入500 mL超纯水搅拌20 min，静止后的溶出液通过1 μm的玻璃纤维滤纸过滤；过滤后的滤渣继续重复以上步骤2次。将3次的滤液合并，通过0．2 μm的玻璃纤维滤纸过滤，保存待测。

表1 灰样中重金属形态提取条件

1.2 分析方法

烟气灰中重金属的测定采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）。无机盐的测定采用离子色谱仪（IC）；分析柱型号IonpacAS9-HC（4×250 mm）；检测器ASRS 300（4 mm）；温度 19℃；湿度64%；分析时间为30 min。

2 结果与讨论

2.1 重金属

图 1 为重金属 Cu、Zn、Mn、Ni、Cd、Cr、Pb的5种形态分布。由此可知，烟气灰中的重金属主要以残渣态为主，均在60%以上，其中Cr含量最高可达90%以上；可交换态所占的比例最少，7种重金属的可交换态都小于2%。重金属的其他3种形态：碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态在重金属中都有不同的分布。其中Zn、Mn、Pb中这3种形态的分布比较类似，含量从大到小排列依次为：碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态。Cu中3种形态的分布比较接近，碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态所占的比例分别为14．2%、11%、12．8%。Ni和Cr的形态分布类似，3种形态的比例从大到小的排列依次为：铁锰氧化物结合态、有机结合态、碳酸盐结合态。Cd中3种形态的分布分别为：碳酸盐结合态8%、铁锰氧化物结合态14．2%、有机结合态15%。

图1 烟气灰中重金属不同形态的分布

由于高温氧化，排放到环境的烟气灰中重金属主要以稳定的残渣态形式存在，在自然条件下难以溶出，所以对环境的影响相对较小。

2.2 无机盐

图2为烟气灰中溶出的阴离子，垃圾焚烧后的烟气灰中主要含有以下几种阴离子，含量由小到大排列分别为、、、、。的含量最低，为 380 mg/kg；Cl-的含量最高，为179 600 mg/kg，为的470倍。也较高，为32 680 mg/kg。其他几种离子浓度都在5 000 mg/kg以下。垃圾中含有大量含氯、含硫物质，如塑料、橡胶、电池等，经垃圾焚烧高温反应下转化成氯化物和硫酸盐进入烟气，最后进入烟气灰，故烟气灰中这2种物质溶出量较大。

图2 烟气灰中溶出的阴离子含量

3 结论

1）垃圾焚烧后的烟气灰中存在大量的无机盐离子和重金属。主要的无机盐离子分别为：、F-、Br-、、、、重金属为：Zn、Mn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni。

2）烟气灰中不同重金属形态分布有所不同。总之，残渣态所占比例最高，可交换态最低。Zn、Mn、Pb的形态分布类似，Ni和Cr的类似。Cr主要以残渣态存在，比例高达90%，其他形态所占比例很少。烟气灰中含量最高的残渣态，在自然条件下难以溶出，对环境的影响相对较小。

3）烟气灰中不同的无机盐离子溶出量差异较大，NO2-的溶出量最少，Cl-溶出量最大，次之，垃圾焚烧工艺中烟气脱酸应作为重点考虑。

Heavy Metals and Inorganic salts in Waste Incineration Flue Ashes

Gu Zhuping1,Gao Lihong2,Xiang Guoliang2,Sun Lingfang2,Xu Tianzuo2,Li Mingjie2,Chen Ying2
（1．Guangxi Hualan Design and Consulting Group Co．,Ltd,Nanning Guangxi530011;2．School of the Environment,Guangxi University,Nanning Guangxi 530004）

The speciation distribution of heavy metals and the quantity of dissolved inorganic salts in flue ashes,which came from municipal domestic waste incineration,were investigated．The results showed that the speciation distribution of seven kinds of heavy metals in flue ashes was different．The most speciation was residue,all higher than 60%．And the least speciation was ion exchange．The speciation distributions of Zn,Mn and Pb were similar．And the speciation distribution of Ni was similar with that of Cr．The highest residue was Cr,and its content reached above 90%．The major inorganic salts in flue ashes wereand Cl-,and the least dissolved inorganic salts wereand F-．

waste incineration；flue ash；speciation of heavy metals；inorganic salt

X701．2

A

1005-8206（2012）05-0005-02

广西科技攻关基金项目（10142001）

2012-06-06

古祝平（1954—），工程师，主要从事环卫工程的概预算。E-mail：gaolihong65@126．com。

（责任编辑：张艺）