Heterogeneity analysis of the surface and inner matrices of chelate-treated MSWI fly ash particles employing strong acid extraction = Heterogeneity analysis of the surface and inner matrices of chelate-treated MSWI fly ash particles employing strong acid extraction
저자
( Hiroki Kitamura ) ; ( Astryd Viandila Dahlan ) ; ( Yu Tian ) ; ( Takashi Yamamoto ) ; ( Fumitake Takahashi )
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학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-자료형태
학술저널
수록면
443-443(1쪽)
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Municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash is considered as hazardous waste owing to toxic characteristics of heavy metals. In Japan, chelate treatment is mainly used to reduce their toxicity. However, the impacts of morphological and/or heterogeneous characteristics of MSWI fly ash on leaching behaviour of heavy metals are still uncertain. Therefore, this study investigated heterogeneity of the surface and inner matrices of chelate-treated MSWI fly ash particles at microscale level for fly ash characterization.
Chelate-treated MSWI fly ash, which are collected from a Japanese MSWI facility plant equipped with stoker-type incinerator (incineration capacity : 250 Mg/d), were analyzed in order to investigate heterogeneity of the particle surface. Residual materials after acid extraction (Japan Leaching test 19th, JLT19) were also analyzed in order to investigate heterogeneity of inner matrices. Morphology and elemental distributions on the surfaces of MSWI fly ash particle were investigated by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray analyzer (EDX). One hundred chelate- treated MSWI fly ash particles and residual materials after JLT19 were analyzed, respectively. Line profile analysis was conducted on one fly ash particle surface, which is divided to 5 sections uniformly, in order to measure relative intensity of major elements. Coefficient of variation (CV value) was calculated based on obtained relative intensity in order to quantify heterogeneity of individual particles. Area analysis was also conducted in order to measure elemental concentration on particle surfaces as weight percent (wt%) and evaluate heterogeneity among fly ash particles.
Elemental mapping by EDX showed that chelate-treated MSWI fly ash particles consist mainly of Al, Ca, Cl, K, Mg, Na, O, S and Si. In contrast, residual materials consist mainly of Al/Ca/Si-based matrices owing to leaching of soluble components such as KC1 and NaCl by JLT19. Calculated CV values and measured weight percent of inner matrices (Al, Ca, and Si) are shown in Figure 1. According to heterogeneity analysis, CV values of inner matrices were in the range of 0 to 1.0. However, large differences of CV values between chelate-treated MSWI fly ash and residual materials were not observed although the particle surfaces are covered by soluble components before JLT19. The A1 and Si weight percent of residual materials increased relatively in comparison with chelate-treated MSWI fly ash owing to leaching of soluble and semi-soluble components. In addition, their weight percent distributed widely after JLT19. This means that they have large heterogeneous characteristics among fly ash particles. In some case, residual materials (aluminosilicate) also had complicated structure such as skeleton. Therefore, these results showed that morphological and heterogeneous characteristics might have impacts on leaching behavior of heavy metals.
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