生活垃圾焚燒飛灰浸出液中鹽分對(duì)AAS測(cè)定鎘的干擾與消除

摘要：為了探究AAS和ICP測(cè)定同一生活垃圾焚燒飛灰浸出液中Cd元素存在顯著差異的原因，進(jìn)行了鹽分添加實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：垃圾焚燒飛灰浸出液中高濃度的鹽分（Na+、K+、Ca2+）是造成ICP和AAS測(cè)定結(jié)果巨大差異的主要原因。Na、K、Ca在紫外區(qū)產(chǎn)生的分子光譜與Cd分析線重疊，產(chǎn)生分子吸收干擾，采用氘燈對(duì)AAS進(jìn)行背景吸收校正，Cd的測(cè)定值的相對(duì)誤差小準(zhǔn)確度高，測(cè)定值能有效地反映真實(shí)值的大小。

關(guān)鍵詞：原子吸收光譜法；生活垃圾焚燒飛灰；鹽分；背景吸收；消除

中圖分類號(hào)：X131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）01-0121-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.069

Determination of Cd interference and elimination in MSWI fly ash by AAS

Wang Lijuan

（Department of Environmental Engineering，Minxi Vocational and Technical College， Fujian Longyan 364021，China ）

Abstract：To study the significant differences between the tested concentrations of Cd in leachate of municipal solid waste incineration （MSWI） fly ash using induct-ively coupled plasma （ICP） and atomic absorption spectroscopy （AAS）， a salt-adding experiment were conducted. The results indicated that such differences could be relat-ed to the high concentrations of salts （Na+、K+、Ca2+） in the leachate of MSWI fly ash. The molecular spectra of Na， K and Ca in the ultraviolet region overlap with the Cd analysis lines，produced molecular absorption interference. The background absorption correction of AAS using deuterium lamp，the interference of Na+ to the determination of Cd is eliminated. The relative error of the measured value of Cd is small and accurate， and the measured value can effectively reflect the size of the real value.

Key words： Atomic absorption spectroscopy； Municipal solid waste incineration fly ash； Background absorption；Salts；Eliminate

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市生活垃圾逐年增加，由于垃圾焚燒處理的高效快捷、占地少、能源回收等優(yōu)點(diǎn)，焚燒處理已得到廣泛的應(yīng)用。雖然生活垃圾焚燒處理減容顯著，但垃圾焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生飛灰，其產(chǎn)量約為垃圾焚燒量的3%-5%[1]。焚燒飛灰被發(fā)現(xiàn)含有較高浸出濃度的重金屬，包括鉛、鎘、鋅、銅等[2-4]。2008年被列入危險(xiǎn)廢物名錄。我國(guó)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）中明確規(guī)定生活垃圾焚燒飛灰經(jīng)嚴(yán)格處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)，其中按照HJ/T300制備的浸出液污染物Cd的質(zhì)量濃度限值為0.15mg/L。目前我國(guó)多使用AAS測(cè)定Cd，但由于飛灰成分復(fù)雜，浸出液含鹽量高，使測(cè)定結(jié)果偏高，因此，本文通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)研究浸出液中鹽分對(duì)AAS測(cè)定Cd的干擾原因及消除方法，以期為飛灰的Cd的檢測(cè)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 飛灰樣品采集

穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰樣品來(lái)自于福建某生活垃圾焚燒發(fā)電廠，該廠處理能力為600t/d。穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰為加入2%的穩(wěn)定劑處理原灰所得。不同時(shí)期的飛灰成分也可能會(huì)有較大的波動(dòng)，因此飛灰的成分含量具有不穩(wěn)定性，容易受焚燒系統(tǒng)的工況穩(wěn)定性和生活垃圾原始組分影響[5]，為了使樣品具有代表性，連續(xù)采了一個(gè)月的樣品，通過(guò)研磨、過(guò)篩和縮分制成一個(gè)均勻混合樣品。

1.2 重金屬含量分析及浸出毒性測(cè)試

按照《固體廢物 浸出毒性浸出方法 醋酸緩沖溶液法》（HJ/T300-2007），稱取75-100g穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰樣品，置于2L提取瓶中，根據(jù)樣品的含水率，按液固比20：1加入所需的醋酸浸提劑，蓋緊瓶蓋固定在翻轉(zhuǎn)式振蕩裝置上，于（23±2）℃下振蕩（18±2）h，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為（30±2）r/min。浸出完畢后，采用0.45μm濾膜過(guò)濾并收集浸出液待測(cè)。Se、Hg和As含量通過(guò)原子熒光分光光度法測(cè)定，其他金屬通過(guò)ICP-AES檢測(cè)。

1.3 鹽分添加實(shí)驗(yàn)

（1）使用KCl、NaCl和CaCl2分別配置質(zhì)量濃度分別為100、250、500、750、1000、5000和10000 mg/L的K+、Na+和Ca2+溶液，然后往容量瓶中分別加入Cd單標(biāo)，配置成已知Cd 0.15mg/L的溶液待測(cè)；（2）使用KCl、NaCl和CaCl2配置質(zhì)量濃度分別為100、250、500、750、1000、5000和10000 mg/L的K+、Na+和Ca2+混合溶液，然后往容量瓶中分別加入Cd單標(biāo)，配置成已知Cd 0.15 mg/L的溶液待測(cè)。

1.4 測(cè)定方法

采用《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》（GB 5085.3-2007）附錄A（固體廢物 元素的測(cè)定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法）和《固體廢物 銅、鋅、鉛、鎘的測(cè)定 原子吸收分光光度法》（GB/T 15555.2-1995）測(cè)定重金屬。

2 結(jié)果與分析

2.1 穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰成分分析

將穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰進(jìn)行成分分析檢測(cè)，X射線衍射分析（XRD）測(cè)試結(jié)果如圖1所示。從檢測(cè)結(jié)果可知：穩(wěn)定化的生活垃圾焚燒飛灰中大部分重金屬以氧化物、氯化物和硫化物形式存在，如NaCl、KCl、ZnO、FeS等。飛灰中較多的Cl與廚余和塑料在垃圾中含量較多有密切的關(guān)系[6]，Cl元素則主要以NaCl和KCl形式存在于飛灰中。

2.2 焚燒飛灰的重金屬含量

重金屬是固體廢物焚燒飛灰最主要的污染物質(zhì)之一，從表1可以看出，飛灰的穩(wěn)定化效果很好，飛灰浸出液含鹽量高，由于飛灰中氯對(duì)重金屬的促溶效果顯著[7]。K+、Na+、Ca2+濃度很高，分別為2299mg/L、595mg/L、1294mg/L，飛灰中Ca含量大，是由于煙氣處理系統(tǒng)中噴入過(guò)量的石灰；K和Na的含量較高也印證了煙氣處理系統(tǒng)較好的工作狀態(tài)[6]。

2. 3 AAS和ICP-AES法測(cè)Cd的對(duì)比

采用AAS和ICP-AES測(cè)定穩(wěn)定化生活垃圾焚燒飛灰浸出液中Cd的含量，結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，AAS和ICP-AES測(cè)定結(jié)果存在顯著差異。根據(jù)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）所規(guī)定：按照HJ/T300制備的浸出液中Cd的濃度限值分別為0.15 mg/L，使用AAS測(cè)定的Cd的濃度超標(biāo)，而ICP-AES所測(cè)值達(dá)標(biāo)。造成結(jié)果存在顯著差異的原因可能是飛灰成分復(fù)雜，浸出液含鹽量高，含有高濃度的Na、K、Ca等鹽分，在空氣—乙炔焰中，這些元素在200～450nm間產(chǎn)生分子光譜與分析線疊加[8]，產(chǎn)生分子吸收背景干擾，使AAS測(cè)定值高于實(shí)際值。

2.4 Cd測(cè)定干擾消除實(shí)驗(yàn)研究

圖2 溶液中K+、Na+、Ca2+對(duì)AAS（氘燈背景校正法）測(cè)定Cd的影響

堿金屬鹵化物在大部分紫外區(qū)有分子吸收，這種分子吸收若與Cd吸收線重疊，就會(huì)發(fā)生分子吸收干擾[9]，使Cd測(cè)定結(jié)果偏差太大，因此采用氘燈對(duì)AAS進(jìn)行背景吸收校正。結(jié)合XRD測(cè)試結(jié)果和浸出液中重金屬濃度的檢測(cè)結(jié)果，將K+、Na+和Ca2+作為Cd測(cè)定的主要影響因素進(jìn)行分析。通過(guò)一系列的鹽分添加實(shí)驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果表明（見(jiàn)圖2），氘燈對(duì)AAS背景吸收校正后，隨著溶液中K+、Na+、Ca2+和混合溶液中K+、Na+、Ca2+濃度增加，Cd的測(cè)定值與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差差異不顯著（RE（Cd）≤3.73，RE（Cd）≤2.67，RE（Cd）<0，RE（Cd）=2.08），說(shuō)明K+、Na+、Ca2+對(duì)Cd測(cè)定影響不大，測(cè)定值的相對(duì)誤差小準(zhǔn)確度高，測(cè)定值能有效地反映真實(shí)值的大小。

3 小結(jié)

（1）通過(guò)X射線衍射分析（XRD）的成分分析檢測(cè)，穩(wěn)定化的生活垃圾焚燒飛灰中大部分重金屬以氧化物、氯化物和硫化物形式存在，如NaCl、KCl、ZnO、FeS等。（2）垃圾焚燒飛灰浸出液中鹽分高，含有高濃度的Na+、K+、Ca2+，Na、K、Ca在紫外區(qū)產(chǎn)生的分子光譜與Cd分析線重疊，產(chǎn)生分子吸收干擾，使AAS和ICP測(cè)定Cd值差異顯著，采用氘燈對(duì)AAS進(jìn)行背景吸收校正，Cd的測(cè)定值的相對(duì)誤差小準(zhǔn)確度高，測(cè)定值能有效地反映真實(shí)值的大小。

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收稿日期：2017-12-15

作者簡(jiǎn)介：王荔娟（1985-），女，講師，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境化學(xué)和環(huán)境影響評(píng)價(jià)等。