实验指导书-固体废物浸出毒性鉴别试验-201106

1、固体废物浸出毒性鉴别实验实验指导书一、实验目的1掌握固体废物浸出毒性浸出方法HJT 299-2007、TCLP；2了解pH相关浸出测试方法；2学习电感耦合等离子体发射光谱仪ICP原理，及砷、钡、镉、铬、铜、镍、锌、铅的测定。二、实验要求1预习固体废物浸出毒性概念2预习电感耦合等离子体发射光谱仪ICP原理；3掌握电子天平、pH计的使用方法。三、实验原理固体废物填埋或堆存时，如与下渗的雨水或渗滤液接触，其中的部分可溶物质会溶解，并随液相进入地表或地下水体。若固体废物中含有较多的可溶重金属或有毒害性有机物等污染成分，就会对水体产生二次污染，危害水生动植物及人类的健康。作为对废物潜在毒性评价的一种手段

2、，浸出毒性测试程序是通过模拟特定的处理处置环境条件，使固体废物与特定的浸取剂接触，评价污染元素释放产生危害的可能性的一种实验方法。通过浸出实验结果，可以鉴别废物的危险性，从而决策其处理处置方式。（1）确定浸出毒性保护目标由于国外和我国的危险废物大多数以填埋作为最终处置方式，因此，各国浸出毒性测试设计的保护目标普遍为地下水和地表水。（2）浸出毒性模型模拟固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法（HJT 299-2007）：本方法以硫酸/硝酸混合溶液为浸取剂，模拟废物在不规范的填埋处置、堆存，或经无害化处理后废物的土地利用时，其中的重金属有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。美国国家

3、环境保护署浸出毒性测试程序（TCLP）：本方法以醋酸缓冲溶液为浸取剂，模拟工业固体废物与城市生活垃圾共填埋处置条件下，其中的重金属有害组分在填埋场渗滤液的影响下，从废物中浸出向地下水渗滤的过程。pH相关浸出测试方法：本方法以不同浓度的盐酸或硝酸溶液为浸取剂，观测废物在不同浸出液pH环境条件下，其中的重金属有害组分从废物中浸出而进入环境的行为，分析浸出液pH对重金属浸出的影响。（3）液固比计算液固比通过在一定时间内和固体材料接触的液体总量除以处置材料的总量来估算。对HJT 299-2007和TCLP这类鉴别性浸出测试程序，其液固比是按单位面积的降水量和填埋量推算的。以我国的HJT 299-200

4、7为例，依据我国95个站点近十年的降雨量观测最大值作为降雨数据库（考虑最不利条件），选取95%的置信上限2800毫米。液固比计算的选取参数为填埋深度3m、年均最大降雨量2800mm、100%的填埋场渗透率、100%的工业固体废物、1g/cm3 废物密度、10 年的浸出时间，则：（4）浸取剂选择固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法（HJT 299-2007）：依据酸雨区和重酸雨区（西南、华南、华中和华东各省与直辖市）观测站历年酸雨出现最低酸度值作为数据库，酸雨pH的95%置信下限为3.2。结合试验分析，依据最不利条件原则，浸取剂pH 值设定在3.20.05。据对中国酸雨类型的研究，以及结合能源结构

5、和二氧化硫的污染现状与趋势，选取浓硫酸和浓硝酸的混合液，配比为21（质量比）。美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（TCLP）：假设95%的生活垃圾和5%的工业废物合并填埋处置，醋酸是填埋渗滤液中的代表性低分子有机酸，其络合作用是导致废物中重金属浸出的主要因素之一。因此，采用醋酸缓冲溶液作为浸取剂。pH相关浸出测试：用盐酸或硝酸调节浸出体系pH值，考察pH对重金属浸出行为的影响。四、实验材料1试剂 浓硝酸：优级纯。 浓硫酸：优级纯。 冰醋酸：优级纯。 试剂水：去离子水。 硫酸硝酸混合浸取剂：将质量比为2：1的浓硫酸和浓硝酸混合液加入到试剂水（1L水约2滴酸混合液），使pH为3.200.05。 醋

6、酸缓冲溶液浸取剂：1）I号缓冲溶液：加5.7mL冰醋酸至500mL试剂水中，加入64mL 1mol/L氢氧化钠，稀释至1L，配置后溶液的pH值为4.930.05；2）II号缓冲溶液：加5.7mL冰醋酸，用试剂水稀释至1L，配置后溶液的pH值应为2.880.05。 硝酸浸取剂：用浓硝酸配置浓度为0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.5 mol/L的硝酸溶液。2材料 提取瓶：2L具旋盖和内盖的广口塑料瓶，9只；100mL具旋盖和内盖的广口塑料瓶，24只。 容量瓶：1L容量瓶3只，500mL容量瓶1只，250mL容量瓶1只，100mL量筒1个；50mL容量瓶3个。 样品瓶：10

7、0mL塑料样品瓶，35只。 移液管：10mL刻度移液管2支；1mL刻度移液管1支。 漏斗：90mm玻璃漏斗9个，100mm布氏漏斗4个。 滤纸：0.6-0.8m微孔滤膜（100mm）；中速定性滤纸（125mm）。 塑料取样勺：1个。 过滤瓶：1L过滤瓶4只。 滴定管：4支。 坩埚：3个。五、实验装置19.5mm和300m孔径筛；2电子天平（精度为0.01g）；3翻转式振荡器（转速为302转/分）；4水平式振荡器（转速为11010转/分）；5真空过滤装置；6pH计：25时，精度为0.05pH；7电感耦合等离子体发射光谱仪ICP。六、实验步骤1含水率测定称取20-30g样品（3份）置于坩埚中，10

8、5下烘干，恒重至两次称量值的误差小于1%，计算样品含水率。样品中含有初始液相时，应将样品进行过滤，测定滤渣的含水率，并根据总样品量（滤液+滤渣总量之和）计算样品中的干固体百分率。进行含水率测定后的样品，不得用于浸出毒性测试。2样品破碎用于HJT 299-2007和TCLP浸出测试的样品：应可以通过9.5mm孔径的筛，对于粒径大的颗粒可通过破碎降低粒径。用于pH相关浸出测试的样品：粒径应300m，对于粒径大的颗粒可通过破碎降低粒径。3浸出程序 样品干固体百分率5%样品真空过滤后所得到的初始液即为浸出液，可直接进行分析。 样品干固体百分率5%固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法（HJT 299-20

9、07）：称取100150g样品，置于2L提取瓶中，根据样品的含水率，按液固比为10：1（L/kg），计算出所需浸取剂体积并加入提取瓶。盖紧瓶盖后固定在翻转式振荡器上，调节转速为302转/分，室温下振荡182h。振荡过程中有气体产生时，应定时在通风橱中打开提取瓶，释放过度压力。在真空过滤装置上装好滤膜，真空抽滤并收集滤出液，测试pH值，取100mL装于塑料样品瓶中，用硝酸酸化至pH2，于4下保存待测。美国国家环境保护署浸出毒性测试程序（TCLP）：称取样品70100g，置于2L提取瓶中，根据样品的含水率，按液固比为20：1（L/kg），计算出所需浸取剂体积并加入提取瓶。盖紧瓶盖后固定在翻转式振荡

10、器上，调节转速为302转/分，室温下振荡182h。振荡过程中有气体产生时，应定时在通风橱中打开提取瓶，释放过度压力。在真空过滤装置上装好滤膜，真空抽滤并收集滤出液，测试pH值，取100mL装于塑料样品瓶中，用硝酸酸化至pH2，于4下保存待测。pH相关浸出测试方法：各取10g飞灰于100mL塑料瓶中，分别加入100mL不同浓度的硝酸溶液，硝酸浓度从0mol/L至1.5mol/L。将塑料瓶固定于水平振荡器（11010 rpm）上振荡24h后取下，用双层中速定性滤纸过滤，滤液装于塑料样品瓶中（不需硝酸酸化），测试pH值后于4下保存待测。每种浸出测试程序均要有2个浸出平行样，1个浸出空白样。4重金属测

11、试标准溶液配制：吸取ICP混合标准使用液（各重金属浓度为100mg/L）0.00（空白溶液）和0.50 mL于50mL容量瓶中，用5%硝酸溶液定容、摇匀。样品测定：在仪器最佳工作参数条件下，按照仪器使用说明中的有关规定，两点（空白和1mg/L标准溶液） 标准化后，测试样品和浸出空白中的重金属浓度。七、实验结果整理1记录浸出液pH值。2扣除空白值后的元素测定值，即为样品中该元素的浓度。3如果样品在测定之前进行了富集或稀释，则应将测定结果除以或乘以1个相应的倍数。4计算重金属浓度平均值和标准偏差。5分析并剔除实验数据中的异常值（与平均值的差值大于3倍标准偏差的数据）。6测定结果最多保留三位有效数字，单位以mg/L计。八、注意事项1实验中所使用的所有容器需清洗干净后，用10%热硝酸荡涤，再用自来水冲洗，最后用去离子水冲洗。2如果测定样品中某些元素含量过高，则应停止分析，待将样品稀释后，继续分析。九、思考题1影响固体废物重金属浸出浓度的因