Важность времени и других факторов, определяющих оценку выбросов тяжелых металлов при обращении с твердыми отходами.

Том 13 научных докладов, номер статьи: 1651 (2023) Цитировать эту статью

570 Доступов

Подробности о метриках

Одним из параметров, влияющих на выщелачиваемость тяжелых металлов из отходов, является время их контакта с выщелачивателем. В этой статье поведение выщелачивания Zn, Cu, Pb и Ni оценивалось в зависимости от соотношения жидкости и твердого вещества (L/S), которое является отражением времени, по истечении которого определенный объем воды проникает в материал, например, в шлаковые отвалы или свалки. Исследования выщелачивания проводились различными методами выщелачивания с использованием трех исследуемых материалов: опасного цинкового шлака, кускового медного шлака и минерально-органического композита. Было обнаружено, что наибольшее количество металлов выщелачивается за длительный период времени в тесте максимальной доступности при следующих условиях выщелачивания: L/S = 50 дм3/кг, сниженный pH выщелачивателя, фрагментация материалов до размера частиц < 0,125. мм. Сравнивая результаты, полученные при серийном испытании и перколяционном испытании, не наблюдалось строгой тенденции в выделении данного металла из различных испытуемых материалов. Анализ с использованием резервуарного теста показал, что процессы, контролирующие выщелачиваемость, могут привести к высвобождению наибольшего количества металлов сразу после контакта материала с выщелачивателем, но могут также способствовать выделению металлов только после длительного контакта.

Вопрос выщелачивания тяжелых металлов из различных материалов и продуктов является ключевым в оценке воздействия на окружающую среду. Тяжелые металлы мигрируют из изделий из природного сырья, отходов и отходов, попадающих в окружающую среду1,2,3.

Основная проблема при оценке потенциального выброса элементов из отходов, складируемых на свалках, заключается в том, что с течением времени неприемлемые количества загрязняющих веществ могут попасть в окружающую среду4. Время является важным фактором, влияющим на концентрацию выщелоченных загрязняющих веществ при оценке скорости процессов захоронения отходов. Эти процессы могут ограничивать высвобождение элементов при медленном протекании реакции (медленное растворение минералов) или при диффузии. Поскольку отходы хранятся с течением времени, изменения их свойств и условий окружающей среды могут происходить из-за разложения органических веществ, изменения проницаемости полигона, карбонизации щелочных отходов или увеличения площади выщелачиваемой поверхности из-за эрозии5. .

Лабораторные испытания на выщелачивание могут включать однопартийные испытания/экстракции и множественные экстракции/динамические испытания. Одной из общих черт всех тестов на выщелачивание является образование элюата, который затем используется для оценки конкретных свойств материала или для моделирования сценариев выщелачивания в окружающей среде6. Одним из критериев разделения методов выщелачивания является продолжительность выщелачивания, поэтому мы можем различать долгосрочные испытания (например, испытание в резервуаре7) и краткосрочные испытания (например, серийное испытание8) и краткосрочные испытания для прогнозирования долгосрочных результатов. срок выщелачивания (тест на максимальную доступность9).

Отношение массы твердого вещества к объему выщелачивателя влияет на скорость выщелачивания тяжелых металлов из отходов10,11,12,13. Удобным способом является выражение результатов испытаний на выщелачиваемость через количество выщелоченного металла (в мг/кг). Это позволяет сравнивать результаты, полученные с помощью различных методов испытаний, в первую очередь перколяции14 и серийных испытаний8,15,16. Однако следует иметь в виду, что на соотношение L/S в тесте на выщелачивание также может влиять pH или другие параметры, контролирующие выщелачивание. Кроме того, различные условия испытаний, такие как встряхивание образца, температура, тип выщелачивателя и время контакта, могут различаться, что затрудняет сравнение результатов, полученных различными методами испытаний17.

Выщелачиваемость тяжелых металлов обычно оценивают ускоренными тестами. Кратковременные испытания на выщелачивание часто представляют собой серийные испытания при низком соотношении жидкость-твердое вещество, т.е. L/S = 2 дм3/кг, что соответствует периоду выщелачивания в окружающей среде (свалка, отвал) в течение 100 лет18. В большинстве случаев такие испытания дают удовлетворительную предварительную оценку выщелачивания загрязняющих веществ. Кратковременные тесты также можно проводить с использованием колоночных или лизиметрических тестов. Эти тесты более точны, но проводятся в течение более длительных периодов времени (требующих месяцев или даже лет) и поэтому непрактичны для рутинной оценки долгосрочного выщелачивания до тех пор, пока соотношение L/S не достигнет цифры в несколько сотен4. Анализ долгосрочной выщелачиваемости, представленный Аструпом и др.4, показывает перспективу высвобождения элементов, включая тяжелые металлы, до достижения L/S = 5000 дм3/кг, что соответствует примерно 100 000–250 000 лет захоронения отходов.