飞灰资源化利用实验平台

随着经济发展和人民生活水平的提高，固体废弃物的产生量和堆积量逐年增加。固体废弃物的无害化减量化资源化处理处置成为人们面临的重大环保问题。焚烧、热解和气化等热化学处置技术可以对固体废弃物进行无害化减量化处理，同时还可以产生能量进行利用，逐渐成为目前处置固体废弃物的主要处理方法之一。

固体废弃物经过热处置后，残余物飞灰含有重金属元素、二恶英和其他特征污染物，其无害化处理和资源化利用尚未得到彻底解决，是国际上的研究热点。在此过程中，探究气氛、组分和温度等关键参数对重金属形态、价态和化合态的影响机制，掌握重金属的迁移转化规律、固化机制和化学稳定机理，研制促进重金属定向转化的添加剂等具有重要的意义。其前提是准确获知飞灰形成过程中重金属的迁移和变化规律，如定性和定量测量金属和非金属元素含量，分析同一元素的不同价态、形态和化合态，检测众多阴离子和阳离子浓度。因此，本实验台的建设对于研究飞灰无害化处理和资源化利用具有重要意义。

1. 试验台概述

飞灰资源化利用实验平台以离子色谱（IC）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）为基础，如图所示。

图 1 离子色谱（IC）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）

2. 试验台组成

该平台以离子色谱（IC）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）为主，其中测量系统主要包括：真空泵抽气系统、超纯水循环冷却系统、反应气供应系统、离子色谱检测系统、电感耦合等离子体质谱检测系统、尾气及废液净化处理系统等。

3. 试验台的功能

1）分析元素周期表中所有金属元素

可通过电感耦合等离子体质谱对元素周期表中所有金属元素实现定性和定量测量，如Cu、Fe、Zn、Cr等，也可以分析绝大部分非金属元素，例如As、Se、P、S、Si、Te等。其检出限可以达到56Fe≤0.1 ppt ；59Co≤0.1 ppt；115In≤0.05ppt；209Bi≤0.05ppt；238U≤0.06ppt；75As≤0.06ppt；202Hg≤0.05ppt；207pb≤0.04ppt，112Cd≤0.05ppt，其检测精度和限度均达到国际领先水平。

2）适用于分析元素的价态、形态、化合态

可通过IC-ICP-MS联用分析同一元素的不同价态、形态和化合态，为重金属的迁移特性研究提供数据支撑，如Cr3+0-100 ppb， Cr6+0-100 ppb，AS3+ 0-200 ppb，AS5+ 0-100 ppb等，Cr3+、Cr6+其最低检测限为0.002 ppb，为探究气氛、组分和温度等关键参数对重金属形态、价态和化合态的影响机制提供基础。

3）适用于氟离子、硫酸根、氯离子、溴离子、硝酸根、硫酸根、乙酸根、甲酸根等阴离子的检测

可通过离子色谱对众多阴离子进行检测，如氟离子0-50ppm、硫酸根0-200ppm、氯离子0-100ppm、溴离子0-100ppm、硝酸根0-100ppm、乙酸根0-200ppm、甲酸根0-100ppm。溴离子、甲酸根最低检测限为0.1 ppb，其检测精度和限度均达到国际领先水平。

4）适用于铵离子、有机胺类、钠、钾等阳离子的检测

可通过离子色谱对众多阳离子进行检测，如铵离子0-200ppm、有机胺类0-200ppm、钠0-100ppm、钾0-100ppm。钠离子、钾离子最低检测限0.1 ppb。

5）全自动、快速进样检测

该平台的离子色谱（IC）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）均可通过电脑编程控制，实现单次定标、多次测样，从而能够对大批次、多样品中多种重金属及其价态等检测项的全自动、快速进样检测，有效保证测量效率及精度。