編輯 | steins
來源 | 島津分析中心
摘要:
化學工業是基礎工業之一，在國民經濟生活中具有很重要的地位，經濟的快速發展帶動了化學工業的發展壯大。化學工業生產過程可能同時產生大量的化工廢棄物，這些化工廢棄物如處理不當就可能對環境產生危害。環境關係到國計民生，在國家出臺的環境法規中，對廢棄物的管理越來越嚴格，並逐漸開始規範廢棄物的處理方法與途徑。島津 EDX 系列能量色散型 X 射線螢光光譜儀，可以快速無損分析出樣品的組成成分，為化工廢棄物的篩選分類和規範處理提供科學的依據。關鍵詞: 化工廢棄物，成分分析，能量色散型 X 射線螢光分析儀
化工行業生產過程產生了大量的化工廢棄物，按物理形態化工廢棄物分為廢液、廢氣、廢渣等種類，多屬於固體廢棄物。化工廢棄物具有來源多樣性、種類繁多、成分複雜、多含有有毒有害物質，若未經處理堆放和排放，都會對環境存在潛在或者直接的危險。化工廢棄物的可能來源：廢催化劑、廢吸（脫）附劑、三泥（汙泥、油泥、殘渣）、廢酸鹼液、其它廢物（如有機廢液、廢樹脂、精蒸餾殘渣、鍋爐灰渣等）。三酸二鹼是化工行業的基礎，酸鹼生產過程副產大量的化工廢棄物，如硫酸工業的殘渣為硫鐵礦焙燒渣產生量為 0.60-0.75t/t；純鹼工業的化工殘渣（白泥）產生量為 300-350kg/t。 為保護環境和保持可持續性發展的目的，國家出臺了多部環境法規和標準，其中《中華人民共和國固體廢物汙染環境防治法》提高了對危害環境的行為的處罰力度。同時國家鼓勵和支持採取有利於保護環境的集中處置固體廢物的措施，促進固體廢物汙染環境防治產業發展。 化工廢棄物可以作為一種再利用資源，在解決汙染難題的同時又做到資源化處理。如鉻鹽生產中產生的副產物鉻渣，其中的 Cr6+ 對環境具有極大的危害性，鉻渣的主要成分為 CaO 31.27%、MgO 25.38%、Al2O36.08%、SiO2 6.25%、Fe2O3 10.60%、Cr2O3 4.36%。採用水泥固化處理法，利用 FeSO4 還原鉻渣中的Cr6+，然後將水泥固化製成水泥製品，有不錯的 Cr6+ 封固效果。 科學方法處理化工廢棄物，最終要達成無害化、減量化、資源化處理的目的。目前固廢的處理包含填埋、焚燒、固化、生物處理、綜合資源再利用等方法。島津 EDX 可以快速分析化工廢棄物的成分含量，為固廢分類和處理提供科學的依據。
1.1 儀器
島津 EDX-8000 能量色散型 X 射線螢光分析儀。實驗用到的樣品 1#-6# 都來自化工廠的化工過程的副產物，表1 列出了實驗樣品信息，樣品的形態包含有液體，半固體、固體，有蒸餾殘液、廢酸渣、廢鹽、活性炭吸附劑等。化工廢棄物樣品多具有強烈氣味、有毒有害性，樣品處置時注意做好個人防護。
實驗化工廢棄物樣品為無定型或不規則形態，樣品分析需要裝在預裝有聚酯膜的樣品杯中，置於儀器的樣品室進行分析，樣品放置如圖1 所示，從左至右放置的樣品杯中分別裝有 1#-6# 樣品，為防止化工廢棄物異味散出，杯子上方再加蓋膜隔離。樣品 1#~3# 分析氣氛為氦氣，樣品 4#~6# 分析氣氛為大氣。
2.1 分析結果
化工廢棄物的來源途徑不一，物質所含元素組分不同且材質差異大，難以建立統一的工作曲線條件進行分析。島津 EDX 系列儀器，分析軟體中預裝有無標樣的 FP 法，可以實現未知樣品的定性定量分析，軟體還可以修正樣品形狀和元素間的影響。給出修正後有用的篩選分析結果。化工廢棄物樣品中可能含有水、有機成分，水和有機成分的主要組成元素 C、H、O 不在 EDX 的測試範圍內。分析條件中統一使用 CH2O 做平衡。表2-表4 中列出了實驗樣品的分析結果。從結果可以看出，不論是液態半液態還是漿狀樣品或者是含有活性炭的樣品，都能給出很好的篩選效果。特別是對 Cl、S、Br、As 及重金屬元素的分析具有很好的預警意義。
化工廢棄物中多含有有害元素成分，科學處理化工廢棄物，需要考慮有害物質的存在帶來的影響。利用EDX 可以快速定量分析化工廢棄物中的有害元素等微量成分，表 5 列舉了部分樣品的 EDX 與化學分析結果的比較（僅部分元素獲得了化學分析結果）。2.2 結果討論
利用 EDX 定性定量的分析條件，可以快速分析得出物質的主量組成元素和微量元素、有害元素含量信息，為化工殘渣等廢棄物的分類、制訂處置方案提供科學依據。受到樣品形狀、含量組成等多種因素的影響，篩選分析可能存在分析誤差。參考土壤汙泥類樣品的分析過程方法，對樣品進行烘乾、粉碎、壓片、高溫焙燒得到燒失量等前處理過程方法，可以提高分析結果的準確度。
利用島津 EDX 系列儀器，分析化工廢棄物的元素成分，適用於化工廢棄物的多種形態（固體、液體、粉末）的分析，具有分析過程簡單，分析速度快，無環境負擔的優點，適合實驗室或現場的快速篩查分析，檢測判斷重金屬的含有量，也可結合其他項目得檢測數據，快速判斷化工廢棄物歸屬種類，為合理制訂化工廢棄物的處理方案提供科學的參考依據。