富含Cd, P 植物焚烧处理方法的探讨.docVIP

富含Cd、Pb植物焚烧处理方法的探讨 邢前国1, 2，潘伟斌1* 1. 华南理工大学环境科学与工程学院，广东 广州 510640；2. 中国科学院南海海洋研究所，广东 广州 510301 摘要：植物修复技术在重金属污染土壤修复领域有着良好的应用前景，而焚烧被认为是针对收获植物的一种有效后处理手段。采用富含Cd、Pb的野生植物铁芒萁（Dicranopteris pedata），在450、650、850 ℃不同温度下进行了焚烧模拟试验，对焚烧过程中的灰分、Cd及Pb残留量的变化情况进行了探讨。结果表明，铁芒萁的灰分残留量可以降到10%以下，Cd、Pb在灰化过程中均有很大损失，直接利用底灰来进行Cd、Pb的冶炼回收不可行，烟气中的Cd、Pb可能产生二次污染，应采取措施加以防治。 关键词：植物修复；后处理；焚烧；镉；铅 中图分类号：X71 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2004）04-0585-03 表1 植物样品灰化过程中灰分、Cd及Pb的成分变化 测定项目 温度/℃ 灰化时间 1 h 3 h 5 h 7 h w(灰分)/% 450 14.10 13.42 14.02 13.48 650 10.03 11.06 10.66 10.63 850 9.93 9.86 9.88 9.27 w(Cd)/(mg·kg-1) 450 21.21 20.41 20.48 21.50 650 20.75 20.21 17.95 13.77 850 2.48 2.10 2.09 0.04 w(Pb)/(mg·kg-1) 450 150.0 148.0 151.2 145.2 650 150.6 141.0 141.4 140.1 850 39.8 30.3 13.1 8.8 随着近代工业的发展，由于污水灌溉、大气沉降及尾矿堆放等人为因素带来的土壤重金属污染问题正日益凸现出来，并危及人类健康[1]。传统的重金属污染土壤的修复技术存在很多缺陷，近年来发展起来的一种植物修复技术（Phytoremediation）在该领域显示出良好的应用前景[1,2]。然而，对重金属污染土壤进行植物修复所得的生物质（Bio-mass）同样存在着一个后处理（Post-harvest processing）问题，如采用焚烧发电、压缩填埋、堆肥等[1]。C.W.N. Anderson等人提出了一种植物采矿（Phytomining）的模型：种植超积累植物-收割、焚烧-冶炼，希望对生物矿（Bio-ore）中的镍、金、镉等金属进行回收，并利用焚烧时产生的热能，通过经济性分析，他们认为在低品位矿、尾矿等传统采矿方式经济性不够的区域运用该技术有着良好的前景[2]。目前国内外对垃圾焚烧的飞灰中的重金属污染研究的较多，普遍认为，挥发性重金属如汞、镉、铅等形成的二次污染是一个重要问题[3~6]。但植物修复所得的生物质与城市垃圾的成份相差甚远，植物中的Cd、Pb在焚烧过程中的变化会是怎样呢？焚烧对其回收有什么影响呢？我国的Cd、Pb污染相当严重，采用植物修复有着很大的市场，但对相应的后处理技术的研究未见报道。本研究直接取材富含Cd、Pb的野生植物，进行焚烧模拟试验，对此过程中可能产生的二次污染和重金属损失等问题进行探讨。 1 实验器材与方法 1.1 主要仪器设备 植物粉碎机（FZ102，上海悦丰仪器仪表有限公司），箱式电炉（SX2-4-10，上海圣欣科学仪器有限公司），火焰原子吸收分光光度计（WFX-1C，北京瑞利分析仪器公司）。 1.2 实验方法 1.2.1 样品预处理 采集植物样品，先用自来水冲洗干净，再用去离子水冲洗两遍；先在90 ℃杀青30 min，然后在70 ℃下恒温干燥至恒质量；用植物碎样机将样品粉碎、过2 mm筛，装入塑料瓶密封备用。 1.2.2 实验方法 实验材料采用富含Cd、Pb的植物铁芒萁（Dicranopteris pedata）。该样品采集于广东省韶关铅锌矿区，经混合酸[V(HNO3)∶V(HClO4)=4∶1] 湿法消解后测定，其中Cd、Pb的质量分数（干物）分别为30.70、490.90 mg/kg。取2 g左右该样品（质量分数记为w1），放入坩埚，先在电炉上灼烧至无烟，再转移至箱式电炉，升温模拟焚烧，在450 ℃、650 ℃、850 ℃下分别灰化1 h、3 h、5 h、7 h (见表１)，各做3个重复，将处理后的样品称质量、计算灰分残留量w2；残留灰分再经硝酸溶解3。测定结果见表1，其中残留灰分及残留Cd、Pb量的计算方式如下： 灰分（%）= w2×100/w1；w(Cd, Pb)= w3×1000/w1 2 结果与分析 2.1 灰化过程中灰分的变化 图1中，在450