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图3为几种玻璃体的XRD分析,从图3可以看出,原具有多晶型结构的物质〔见图2(a)〕,经配伍高温熔融后,形成了无定型的玻璃态结构.图4展示了几种玻璃体的微观形貌,均具有光滑的、晶体状的结构,与其他文献[27,29]中的报道类似,截然不同于焚烧飞灰的疏松多孔状结构.综合XRD与SEM观察分析,高温熔融后,玻璃体良好地形成了玻璃态结构.
图3几种玻璃体的XRD分析
图4几种玻璃体的SEM图(×5000)
2.4浸出毒性
浸出毒性试验是为了模拟物质在卫生填埋场的有机酸环境中的浸出行为,观察其是否会对生态环境及人体产生危害.焚烧飞灰及不同碱度玻璃体采用HJ/T300—2007进行重金属浸出试验的结果如表3所示.焚烧飞灰中重金属含量较高,其中Zn的浸出浓度为261.60mg/L.经过玻璃化处置技术后,玻璃体的Zn浸出浓度降至0.12~1.52mg/L,重金属的稳定化效果明显提高并且达到GB16889—2008《生活垃圾填埋场控制标准》[30]中浸出限值(100mg/L)要求.此外,焚烧飞灰的浸出试验中重金属Cr、Pb、Cd、As浸出浓度相对较低,但玻璃化处置样品同样表现出良好的固化效果.这是由于,在CaO-Al2O3-SiO2玻璃态结构的系统中,重金属会嵌入在晶体结构中,或以替代晶体中原有部分离子的方式与晶体形成一个稳定的共存体,也就是说,重金属成功地被“包裹”在CaO-Al2O3-SiO2晶体里面[19],浸出毒性得到有效控制.其中,当碱度为0.3时,BLT-0.3的重金属综合浸出浓度最低.
表3焚烧飞灰和几种玻璃体的重金属浸出浓度
2.5潜在生态危害评价
焚烧飞灰和玻璃体中重金属的含量如表4所示.测试结果表明,焚烧飞灰中w(Zn)高达11000mg/kg,w(Pb)高达1400mg/kg,重金属含量非常高.经过高温熔融后,低沸点的重金属(如As、Pb、Cd)在高温中容易挥发,同时焚烧飞灰中碱金属氯化物会加速低沸点重金属的蒸发强度.沸点较高的金属氧化物(如Cr2O3),则能很好地被固定在玻璃体中[31-32].
表4焚烧飞灰或玻璃体中重金属的质量分数
该研究采用生态危害模型对焚烧飞灰及其烧制的玻璃体进行风险评价.根据Hakanson公式计算得到Cfi和Eri如表5所示.Hakanson评估标准中,将几类重金属的污染影响分为不同级别,同一质量分数时,Zn、Cr、Pb、As、Cd呈现出的污染程度和潜在生态危害指数依次增加[24].危险废物焚烧飞灰的RI值约为300,在多种重金属潜在生态风险等级中呈高风险(见表6).经过玻璃化技术处置,几种玻璃体的RI值均在50~100范围内,呈中等风险.就后续可能存在的处置利用而言,玻璃体比焚烧飞灰的潜在生态风险低得多.
表5几种玻璃体中重金属的生态风险评价
表6生态风险评估指数
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