氮/氧氣氛和溫度對蜈蚣草焚燒底灰中砷的固留影響①

周 聰， 胡可人， 肖細元， 郭朝暉， 彭 馳

(中南大學 冶金與環境學院,湖南 長沙410083)

植物修復技術能有效去除土壤中重金屬,具有環境友好、經濟可行等優勢［1］,同時也會產生大量含重金屬生物質［2］,如何高效安全處置這些污染生物質是植物修復技術可持續發展面臨的難題。 蜈蚣草是砷(As)的超富集植物,野外地上部鮮重年產量高達36 t/hm2［3］。 焚燒法是處置污染生物質較經濟的方法［4］。 研究表明,焚燒法處理城市污泥時,As 的固留與焚燒溫度、焚燒氣氛等密切相關［5］。 本文擬研究不同N2/O2比氣氛和溫度下As 超富集植物蜈蚣草焚燒過程中As 的固留特征,為植物修復收獲物的安全處置提供科學依據。

1 實 驗

1.1 實驗原料

蜈蚣草采自湖南省石門縣某雄黃礦區廢棄地,用自來水和去離子水洗凈后,于105 ℃下殺青0.5 h,60 ℃下干燥至恒重,用不銹鋼粉碎機粉碎至0.9 mm,裝袋保存備用。 蜈蚣草(空氣干燥基)的工業分析和元素分析結果分別見表1 和表2。

表1 蜈蚣草工業分析結果（質量分數）/%

表2 蜈蚣草元素分析結果（質量分數）/%

1.2 焚燒實驗

蜈蚣草焚燒實驗在圖1 所示管式爐中進行,管式爐內徑130 mm,長1 m,采用5% HNO3和10% H2O2混合溶液收集反應揮發的氣相As。 稱取蜈蚣草生物質4.00 g 平鋪于方形瓷舟中,設定管式爐升溫速率為5 ℃/min,反應時間30 min,以0.4 L/min 的速率連續通入N2和O2的混合氣體,在設定的溫度、氣氛下反應；反應結束后,保持進氣狀態,停止加熱,樣品隨爐冷卻至100 ℃以下,取出樣品,放入干燥皿中冷卻至室溫后收集底灰,每組條件做2 個平行實驗。

圖1 管式爐系統示意