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測過程中的質量控制。研究結果表明，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》中規定的最高允許排放濃度限值。

關鍵詞 危險廢物；焚燒；廢氣；重金屬；環境監測

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

隨著工業的發展，工業生產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，對環境和人類健康產生了嚴重危害[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[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測的全程質量控制，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譜聯用儀（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，優級純；鹽酸，ρ（HCl）=1.18 g/mL，優級純；氫氟酸，ρ（HF）=1.16 g/mL，優級純。

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質譜調諧液：鋰（Li）、釔、鈰、鉈、鈷、鎂混合溶液，濃度為1 μg/L。ICP-MS內標溶液：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；數據采集為質譜圖；內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壁，開蓋后加熱趕酸至近干，冷卻后轉移到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，最終根據標準狀況下采樣體積計算出廢氣中汞的排放濃度，具體監測結果見表1。

從表1可以看出，某企業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標準規定的方法，采用電感耦合等離子體質譜儀進行測定。質譜儀在點燃等離子體后，儀器預熱30 min，用質譜儀調諧溶液進行質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，介質為5%硝酸。以標準溶液濃度為橫坐標，以樣品信號與內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，具體監測結果見表2。

從表2可以看出，某企業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測過程中的質量控制。研究結果表明，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施滿足環境保護的要求。

4 參考文獻

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

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

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

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

[11] 環境保護部.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譜法：HJ657-2013[S].北京：中國環境出版社，2013.

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