实验指导书-固体废物浸出毒性鉴别试验-201106

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，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 299-2007 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/cm 3废物密度、 10 年的浸出时间，则：M 1（浸取剂质量）年降雨量雨水密度单位面积浸出时间M 2（模拟填埋场废物质量）填埋深度废物密度单位面积2800mm/年 1g/cm3 1m2 10年1032 3m 1g/cm3 1m24）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3.2 ±0.05 。

据对中国酸雨类型的研究，以及结合能源结构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 2 ∶1（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。

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 3.20 ±0.05 。

醋酸缓冲溶液浸取剂：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4.93±0.05；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 2.88±0.05 。

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： 100mL 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： 0.6-0.8 mμ微孔滤膜（Φ100mm）；中速定性滤纸（Φ125mm）。

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。

1．9.5mm 和 300μm孔径筛；2．电子天平（精度为±0.01g ）；3．翻转式振荡器（转速为30±2 转/ 分）； 4．水平式振荡器（转速为110±10 转/ 分）； 5．真空过滤装置；6．pH 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， 105 ℃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 <300μm，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 299-2007 ）：称取 100~150g 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30±2 转/ 分，室温下振荡18±2h。

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 pH<2 ，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 70~100g ，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器上，调节转速为30±2 转/ 分，室温下振荡18±2h 。

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 pH<2 ，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（110±10 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素有哪些？试分析其影响。

2．影响测定误差的主要因素有哪些？应如何减少测定误差？ 3．为什么重金属测试结果最多只保留三位有效数字？ 4．比较不同浸出程序的测试结果，试分析造成结果差异的原因，并讨论对固体废物处理处置决策的意义。

5．将 HJT 299-2007 和 TCLP浸出结果分别与我国和美国危险废物浸出毒性鉴别标准中重金属限值比较，鉴别本次测试的固体废物是否属于危险废物。