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废弃PDP后板玻璃中重金属环境溶出特性研究

作　者: 姜鹏飞
导　师: 陈海焱
学　校: 西南科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 等离子体显示屏重金属毒性浸出化学形态生物有效性
分类号: X76
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电子废弃物（WEEE）是近十年增长速度最为迅速的固体废弃物，其中，废弃的电脑及电视显示屏占很高比例。废弃等离子体显示屏（Plasma DisplayPanel，PDP）后板玻璃中含有大量有毒有害重金属，诸如锌、铜、银等。若直接丢弃或处理不当，一旦进入环境，将对水源、土壤产生难以估计的危害并危及人类的身体健康。因此，废弃PDP后板玻璃的处理处置已成为电子废物处理处置中的热点问题之一。本研究以废弃PDP后板玻璃为研究对象，从浸出毒性、化学形态及生物有效性等方面综合考察了废弃PDP后板玻璃中重金属的环境溶出特性。为废弃PDP后板玻璃处理处置与资源化技术的开发和应用奠定理论基础。本文主要内容包括选用我国国家标准、美国TCLP、日本和意大利固体废物毒性浸出程序对废弃PDP后板玻璃进行毒性浸出试验，考察其中重金属的浸出毒性，判断其是否为危险废弃物；采用欧盟标准委员会（SMT）改进的BCR三步、BCR四步和BCR五步逐级提取法分析废弃PDP后板玻璃中重金属的化学形态分布，比较三种方法的优劣及适宜性；TCLP结合BCR逐级提取探讨废弃PDP后板玻璃中重金属浸出毒性与化学形态分布之间关系；有机络合剂模拟植物根系对重金属的吸附作用考察废弃PDP后板玻璃中重金属的生物有效性。主要研究成果如下：1.废弃PDP后板玻璃中重金属毒性浸出研究表明：废弃PDP后板玻璃应列为危险废物。综合比较方法学依据及浸出标准的制定等因素，TCLP比其他3种毒性浸出方法更优越。2.废弃PDP后板玻璃中重金属化学形态分布研究表明：BCR三步连续提取法对废弃PDP后板玻璃中重金属进行逐级提取，无论是提取效率还是稳定性，均优于BCR四步连续提取法和BCR五步连续提取法，相对来说，更能反映PDP后板玻璃中重金属不同化学形态分布情况。三种不同连续提取方法对废弃PDP后板玻璃中某些金属的评价存在差异。三种方法均对Ni除了残渣态外，其他形态均未检出；均认为Ag、Ba和As主要是以残渣态的形式存在，但由于Ba和As在废弃PDP后板玻璃中含量较高，因此浸出部分的含量也不容忽视；BCR3和BCR5均认为Cu主要以残渣态的形式存在，而BCR4则显示是主要以铁锰氧化物结合态的式存在，不过总体而言，环境活性较稳定；BCR三步连续提取法认为Zn主要以可交换与弱酸可溶态为主，对环境的危害较大，而BCR四步连续提取法和BCR五步连续提取法的结果认为主要是以铁锰氧化物结合态（BCR4）或金属氧化物结合态（BCR5）存在，但其环境活性较高的绝对含量同样较高，对环境的潜在威胁同样存在。3.毒性浸出结合化学形态分析结果表明：Zn、 Cu和Ba趋势比较一致，其浸出毒性主要由可交换与弱酸可溶态或金属氧化物结合态提供。Ag的TCLP浸出毒性主要表现在残渣态中。BCR3-TCLP和BCR5-TCLP均认为As的浸出毒性主要来源于其残渣态，而BCR4-TCLP结果表明碳酸盐结合态才是其浸出毒性的最大贡献部分。酸性提取剂对于废弃PDP后板玻璃中重金属的浸出有促进作用。4.废弃PDP后板玻璃中重金属生物有效性研究表明：Zn的生物有效态含量较高，极易在植物体内富集；生物有效态Cu和Ag的含量均不高，丢弃于自然环境中，难以被植物根系及茎叶吸收；Ba和As生物有效态的对含量不高，但其金属总量均较高而导致绝对含量较高，在自然环境中的累积效应不容忽视；生物有效态Ni在该实验中未检出，表明其被植物利用的成分也较少。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-20
  1.1 电子废弃物简介  11-13
    1.1.1 电子废弃物形成  11
    1.1.2 电子废弃物现状  11-12
    1.1.3 电子废弃物危害  12-13
  1.2 PDP 基本结构与组成  13-16
  1.3 重金属特性研究进展  16-18
    1.3.1 重金属浸出毒性  16-17
    1.3.2 重金属形态  17-18
  1.4 选题意义与研究内容  18
  1.5 主要创新点  18-20
2 实验材料与方法  20-30
  2.1 实验样品  20-21
  2.2 实验仪器与试剂  21-22
  2.3 废弃 PDP 后板玻璃中金属总量分析  22
  2.4 废弃 PDP 后板玻璃中目标确定  22-23
  2.5 废弃 PDP 后板玻璃中毒性浸出分析  23-24
    2.5.1 GB5086.2-1997  23
    2.5.2 TCLP  23
    2.5.3 日本固体废物毒性浸出程序  23-24
    2.5.4 意大利固体废物毒性浸出程序  24
  2.6 废弃 PDP 后板玻璃中重金属化学形态分析  24-29
    2.6.1 BCR3 逐级提取法  24-26
    2.6.2 BCR4 逐级提取法  26-27
    2.6.3 BCR5 逐级提取法  27-29
  2.7 废弃 PDP 后板玻璃中重金属生物有效性分析  29-30
3 废弃 PDP 后板玻璃中重金属浸出毒性鉴别  30-37
  3.1 引言  30
  3.2 重金属浸出量  30-34
    3.2.1 浸出试验的方法学  30-31
    3.2.2 浸出试验结果  31
    3.2.3 我国毒性浸出标准  31-32
    3.2.4 TCLP  32-33
    3.2.5 日本  33
    3.2.6 意大利  33-34
  3.3 4种浸出方法对比  34-36
    3.3.1 提取剂  34
    3.3.2 液固比  34-35
    3.3.3 pH 值  35
    3.3.4 浸出时间  35
    3.3.5 结果讨论  35-36
  3.4 本章小结  36-37
4 废弃 PDP 后板玻璃中重金属化学形态分析  37-50
  4.1 引言  37
  4.2 废弃 PDP 后板玻璃中重金属提取效率  37-41
    4.2.1 废弃 PDP 后板玻璃重金属总量  37-38
    4.2.2 废弃 PDP 后板玻璃的提取效率  38-41
  4.3 3种方法对废弃 PDP 后板玻璃中重金属化学形态的分析  41-48
    4.3.1 BCR3 提取法分析  41-43
    4.3.2 BCR4 提取法分析  43-45
    4.3.3 BCR5 提取法分析  45-47
    4.3.4 BCR3、BCR4和 BCR5比较  47-48
  4.4 本章小结  48-50
5 化学形态结合 TCLP试验研究  50-63
  5.1 引言  50
  5.2 实验方法  50-51
  5.3 实验结果与讨论  51-61
    5.3.1 BCR3-TCLP 实验  51-54
    5.3.2 BCR4-TCLP 实验  54-57
    5.3.3 BCR5-TCLP 实验  57-60
    5.3.4 实验结果讨论  60-61
  5.4 本章小结  61-63
6 废弃 PDP 后板玻璃中重金属生物有效性分析  63-67
  6.1 引言  63
  6.2 实验结果与讨论  63-65
  6.3 本章小结  65-67
结论  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果  75

废弃PDP后板玻璃中重金属环境溶出特性研究

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