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1、盛廣宏盛廣宏: sheng_gh163: sheng_gh163安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology第4章固體廢物的物化處置溶劑浸出溶劑浸出1穩(wěn)定化穩(wěn)定化/固化處置技術(shù)固化處置技術(shù)2安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv固體廢物的物化處置是利用物理化學反響過程對固體廢物進展處置的方法,常見的廢物物化處置方法有溶劑浸出、穩(wěn)定化/固化處置等。v用途v主要是用于處置電鍍污泥、鉻渣等危險廢物;v環(huán)境修復;v從固廢中提取有價值的組分安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techo
2、nology4.1 溶劑浸出v溶劑浸出的動力學過程v浸出過程的化學反響機理v影響浸出過程的主要要素v浸出工藝與設備安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv溶劑浸出是指用適當?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關的組分有選擇性地溶解的物理化學過程。v浸出的目的v是要使物料中有用或有害成分能選擇性地最大限制地從轉(zhuǎn)入液相安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv溶劑選擇要求v對目的組分選擇性好v浸出率高,速率快v本錢低,便于回收和循環(huán)利用v對設備腐蝕性小安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of
3、Techonology4.1.1 溶劑浸出的動力學過程v溶劑浸出過程v外分散:即溶劑分子向顆粒外表和孔隙分散v化學反響:即溶劑到達反響帶之后與顆粒中的某些組分發(fā)生反響生成可溶性化合物v解吸:可溶性化合物在顆粒外表解吸,其中包括顆粒內(nèi)部孔隙的可溶性化合物的解吸v反分散:可溶性化合物在固體外表解吸之后,向液相分散v整個溶劑浸出過程劃為兩個過程:分散過程和化學反響過程安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv 分散速率v 化學反響速率)(sDDKnsKKKv 浸出過程到達平衡時KDKDKKKK分析:當KKKD時,即化學反響速率遠大于分散速率,上式簡化為=
4、kD,浸出過程速率服從分散傳質(zhì)規(guī)律。當KKKD時,即分散速率遠大于化學反響速率,上式簡化為=kk,浸出過程速率服從化學反響規(guī)律。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.1.2 浸出過程的化學反響機理v交換反響溶解過程v物料中的金屬氧化物、硫化物與酸、堿、可溶性鹽作用,生成可溶性的鹽類的過程vCuO+H2SO4 CuSO4+H2Ov氧化復原反響溶解過程v溶液同物料組成之間發(fā)生氧化復原反響,生成可溶性化合物的過程vCu+H2SO4 +1/2O2 CuSO4+H2Ov絡合反響溶解過程v溶劑與物料中組分發(fā)生絡合反響,生成可溶性絡合物的過程v2Cu+O2
5、+nNH3 2CuOnNH3安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.1.3 影響浸出過程的主要要素v主要影響要素v物料粒度及其特性v浸出溫度和壓力v溶劑濃度v攪拌速度v在滲濾浸出中物料層的孔隙率也有影響v固液比安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.1.5 浸出工藝與設備v浸出過程v滲濾浸出v攪拌浸出v浸出設備v滲濾浸出槽池、機械攪拌浸出槽、空氣攪拌浸出槽、流態(tài)化逆流浸出塔和高壓釜等安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology運用v淋洗法修復污染土壤v淋
6、洗法:利用流體去除土壤污染物的過程安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology 淋洗劑 無機淋洗劑 如:酸、堿、鹽等,其作用機制主要是經(jīng)過酸解、絡合或離子交換作用來破壞土壤外表官能團與重金屬構(gòu)成的絡合物,從而將重金屬交換解吸下來,進而從土壤溶液中溶出。 例:以HCl+CaCl2溶液,對Pb的去除率為94,對Zn的去除率為78%,對Cd的去除率為70% 螯合劑 分為人工螯合劑和天然螯合劑兩類。如EDTA、檸檬酸、蘋果酸、丙二酸、乙酸組氨酸 螯合劑的作用機理就是首先經(jīng)過螯協(xié)作用,將吸附在土壤顆粒及膠體外表重金屬離子解絡下來,然后在利用本身強的螯協(xié)作用和重金
7、屬離子構(gòu)成強的螯合體,從土壤中分別出安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology天然有機酸經(jīng)過與重金屬構(gòu)成絡合物而促進難溶態(tài)重金屬的溶解,從而添加了重金屬元素從樣品中的轉(zhuǎn)化如:檸檬酸、酒石酸、革酸+檸檬酸對粘質(zhì)土壤Cr,Mn,Hg和Pb的去除率分別為4345%,3741%,9192%,75%。對于砂質(zhì)土壤檸檬酸和酒石酸對重金屬Cd、Cu、Pb、Zn的去除率分別為8491%,7384%,5670%,7281%。外表活性劑脂肪酸甲酯淋洗修復高濃度多環(huán)芳烴污染的土壤,污染土壤中菲、芘、苯并(a)芘的去除率可以到達70%-90%,對采自北京焦化廠土壤中16 種
8、多環(huán)芳烴的總?cè)コ士梢缘竭_60%左右。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv案例:英國AVENUE修復和美化工程v工程概略:該現(xiàn)場在1956年1992年期間是個焦化廠,消費無煙燃料及其副產(chǎn)品,如硫酸、硫酸銨、苯、甲苯、二甲苯、其他酸和有機化合物。v處置了沖擊淤泥、廢物、焦油處置池堆積物、土壤和包括多環(huán)芳烴、苯酚、苯類物等有機污染物和諸如氰化物、氨水及重金屬的無機污染物,到達了再利用的要求。v處置方法v技術(shù)運用:v熱脫附處置215000立方米 v生物治理315000立方米 v土壤清洗210000立方米安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui Unive
9、rsity of Techonology4.2 穩(wěn)定化/固化處置技術(shù)v 根本概念v 穩(wěn)定化/固化處置效果的評價v 化學穩(wěn)定化處置技術(shù)v 固化處置技術(shù)安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.2.1根本概念v固體廢物穩(wěn)定化/固化v是用物理化學方法將有害廢物摻合并包容在密實的惰性基材中,使其穩(wěn)定化的一種過程。v穩(wěn)定化v指將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的物質(zhì)的過程。普通包括化學穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。v固化v指在危險廢物中添加固化劑,使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃踊驑?gòu)成嚴密固體的過程,使廢物的工程特性如:浸透性、可緊縮性、強度等得到改善的一種技術(shù)。安
10、徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv穩(wěn)定化/固化處置技術(shù)運用領域:v對于具有毒性或強反響性等危險性質(zhì)的廢物進展處置,使得其滿足后續(xù)處置或填埋處置的要求。如對液態(tài)危險廢物污泥進展穩(wěn)定化/固化處置。v 對其他處置過程所產(chǎn)生的殘渣進展無害化處置。如:對危險廢物熄滅殘渣或生活渣滓熄滅飛灰進展固化處置。v 對被有害污染物污染的土壤進展去污。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv危險廢物的穩(wěn)定化/固化處置的目的v是使危險廢物中的一切污染組分呈現(xiàn)化學惰性或被包容起來,減少它們在儲存或填埋處置過程中污染環(huán)境的潛
11、在風險,并便于運輸、利用和處置。v危險廢物穩(wěn)定化/固化處置的途徑v經(jīng)過化學反響,將有毒組分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒或低毒的組分v將污染物經(jīng)過化學轉(zhuǎn)變,引入到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中v經(jīng)過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.2.2 穩(wěn)定化/固化處置效果的評價v穩(wěn)定化/固化的根本要求v良好的環(huán)境穩(wěn)定性:有害廢物經(jīng)固化處置后所構(gòu)成的固化體應具有良好的抗浸透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的機械強度等,最好能作為資源加以利用v本錢低:固化過程中資料和能量耗費要低,增容比即所構(gòu)成的固化體體積與被固化廢物的體積之比要低;v固
12、化工藝過程簡單、便于操作,應有有效措施減少有害物質(zhì)的逸出;v固化劑來源豐富、價廉易得,處置費用低。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv穩(wěn)定化/固化的評價目的v浸出速率v固化體浸于水或其他溶液中時,其中危險物質(zhì)的浸出速率(實驗方法參GB5086)v體積變化因數(shù)增容比v危險廢物在穩(wěn)定化/固化處置前后的體積比21VVCR 抗壓強度 危險廢物固化體必需具有一定的抗壓強度安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.2.3化學穩(wěn)定化處置技術(shù)v化學穩(wěn)定化處置技術(shù)原理v化學穩(wěn)定化處置技術(shù)主要是經(jīng)過化學反響使有毒有
13、害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程vpH值控制原理v氧化/復原解毒原理v沉淀原理v吸附原理v離子交換原理安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv重金屬離子的穩(wěn)定化技術(shù)v中和法v適用于強酸性或強堿性廢物v常用的中和劑:石灰石、石灰、氫氧化鈉和碳酸鈉等;硫酸、鹽酸等v氧化復原法v不同價態(tài)的重金屬離子其毒性大小通常不一樣,因此可以經(jīng)過氧化復原法將廢物中的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘暂^小的價態(tài)。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology 化學沉淀法 在含重金屬的污染物中投加某些化學藥劑,與污染物發(fā)生化學反
14、響,構(gòu)成難溶性的沉淀物。 氫氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 硅酸鹽沉淀法 磷酸鹽沉淀法 共沉淀法 絡合物沉淀法安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology 吸附技術(shù) 處置重金屬廢物的常用吸附劑有:天然資料粘土礦物、氧化鐵、氧化鎂、沸石、軟錳礦、硫鐵礦等和人工資料活性炭、鋸末、粉煤灰、有機聚合物等 離子交換技術(shù) 有用的離子交換劑有樹脂、沸石、硅膠等安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv有機污染物的氧化解毒處置v氧化解毒原理:向廢物中投加強氧化劑,將有機污染物氧化成CO2、H2O或轉(zhuǎn)化為毒性很小的中間有機物,以
15、到達穩(wěn)定化的目的。v適用于含氯的揮發(fā)性有機物、硫醇、酚類以及某些無機物,如氰化物等。v常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、次氯酸鈉等。v例:vNaCN+2O3NaCNO+O2vH2S+H2O2S+H2OvCN-+ClO-CNO-+Cl-v2CNO-+3Cl2+4OH-N2+2CO2+6Cl-+2H2O安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology4.2.4 固化處置技術(shù) 固化技術(shù)已運用于處置多種有毒有害廢物,如電鍍污泥、砷渣,汞渣、氰渣、鉻渣和鎘渣等。 根據(jù)固化基材及固化過程,常用的固化技術(shù)包括:水泥固化、石灰固化、瀝青固化、塑料固化、有機聚合物固化、自膠結(jié)固
16、化、熔融固化和陶瓷固化等 水泥固化 水泥是最常用的危險廢物固化和穩(wěn)定化藥劑 原理:1物理包裹作用;2含重金屬等組分在高pH值下發(fā)生沉淀作用。 以水泥為根底的固化/穩(wěn)定化技術(shù)曾經(jīng)大量用來處置含無機有害成分的危險廢物。實際證明,用水泥進展的固化/穩(wěn)定化處置對As、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni等的穩(wěn)定化都是有效的。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv瀝青固化v根本原理瀝青固化是以瀝青類資料作為固化劑,與有害廢物在一定的溫度,配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反響,使有害廢物均勻地包容在瀝青中并構(gòu)成穩(wěn)定固化體的過程v瀝青具有良好的粘結(jié)性、化學穩(wěn)定性與一
17、定的彈性和塑性,對大多數(shù)酸、堿、鹽類有一定的耐腐蝕性v瀝青固化的根本工藝v三個部分:固化廢物的預處置、廢物與瀝青的熱混合、二次蒸汽的凈化處置v關鍵部分為熱混合環(huán)節(jié),根據(jù)熱混合工藝的不同,有高溫熔化混合蒸發(fā)法,暫時乳化法和化學乳化法安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv塑料固化v固化原理 以塑料為固化劑與有害廢物按一定的配料比,并參與適量的催化劑和填料(骨料)進展攪拌混合,使其共聚合固化而將有害廢物包容構(gòu)成具有一定強度和穩(wěn)定性的固化體v塑料固化技術(shù)按所用塑料(樹脂)不同,可分為熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化兩類。v熱塑性塑料有聚乙烯,聚氯乙烯樹脂
18、等v熱固性塑料有脲醛樹脂和不飽和聚酯等安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonologyv玻璃固化v固化原理 以玻璃原料為固化劑,將其與有害廢物以一定的配料比混合后,在高溫(9001200)下熔融,經(jīng)退火后即可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的玻璃固化體。v玻璃固化法主要用于固化高放廢物。v從玻璃固化體的穩(wěn)定性、對熔融設備的腐蝕性、處置時的發(fā)泡情況和增容比來看,硼硅酸鹽玻璃固化是最有開展出路的固化方法。安徽工業(yè)大學建筑工程學院Anhui University of Techonology運用v生活渣滓熄滅飛灰的穩(wěn)定化/固化處置v渣滓熄滅飛灰中含有Pb、Cd、Hg和Zn等重金屬離子,以及二惡 英和呋喃等有機污染物。v水泥固化安徽工業(yè)大學建筑
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