《物化處理技術(shù)》ppt課件

1、盛廣宏盛廣宏: sheng_gh163: sheng_gh163安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv固體廢物的物化處置是利用物理化學(xué)反響過程對(duì)固體廢物進(jìn)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(xiǎn)廢物；v環(huán)境修復(fù)；v從固廢中提取有價(jià)值的組分安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techo

2、nology4.1 溶劑浸出v溶劑浸出的動(dòng)力學(xué)過程v浸出過程的化學(xué)反響機(jī)理v影響浸出過程的主要要素v浸出工藝與設(shè)備安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv溶劑浸出是指用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv溶劑選擇要求v對(duì)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(duì)設(shè)備腐蝕性小安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of

3、Techonology4.1.1 溶劑浸出的動(dòng)力學(xué)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(xué)反響：即溶劑到達(dá)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(gè)溶劑浸出過程劃為兩個(gè)過程：分散過程和化學(xué)反響過程安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv 分散速率v 化學(xué)反響速率)(sDDKnsKKKv 浸出過程到達(dá)平衡時(shí)KDKDKKKK分析:當(dāng)KKKD時(shí)，即化學(xué)反響速率遠(yuǎn)大于分散速率，上式簡(jiǎn)化為=

4、kD，浸出過程速率服從分散傳質(zhì)規(guī)律。當(dāng)KKKD時(shí)，即分散速率遠(yuǎn)大于化學(xué)反響速率，上式簡(jiǎn)化為=kk，浸出過程速率服從化學(xué)反響規(guī)律。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology4.1.2 浸出過程的化學(xué)反響機(jī)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(fù)原反響溶解過程v溶液同物料組成之間發(fā)生氧化復(fù)原反響，生成可溶性化合物的過程vCu+H2SO4 +1/2O2 CuSO4+H2Ov絡(luò)合反響溶解過程v溶劑與物料中組分發(fā)生絡(luò)合反響，生成可溶性絡(luò)合物的過程v2Cu+O2

5、+nNH3 2CuOnNH3安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology4.1.5 浸出工藝與設(shè)備v浸出過程v滲濾浸出v攪拌浸出v浸出設(shè)備v滲濾浸出槽池、機(jī)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology運(yùn)用v淋洗法修復(fù)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology 淋洗劑 無機(jī)淋洗劑 如：酸、堿、鹽等，其作用機(jī)制主要是經(jīng)過酸解、絡(luò)合或離子交換作用來破壞土壤外表官能團(tuán)與重金屬構(gòu)成的絡(luò)合物，從而將重金屬交換解吸下來，進(jìn)而從土壤溶液中溶出。 例：以HCl+CaCl2溶液，對(duì)Pb的去除率為94，對(duì)Zn的去除率為78%，對(duì)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(jī)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(luò)下來，然后在利用本身強(qiáng)的螯協(xié)作用和重金

7、屬離子構(gòu)成強(qiáng)的螯合體，從土壤中分別出安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology天然有機(jī)酸經(jīng)過與重金屬構(gòu)成絡(luò)合物而促進(jìn)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(duì)粘質(zhì)土壤Cr，Mn，Hg和Pb的去除率分別為4345%，3741%，9192%，75%。對(duì)于砂質(zhì)土壤檸檬酸和酒石酸對(duì)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(fù)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(dá)70%-90%，對(duì)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_(dá)60%左右。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv案例：英國(guó)AVENUE修復(fù)和美化工程v工程概略：該現(xiàn)場(chǎng)在1956年1992年期間是個(gè)焦化廠，消費(fèi)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(jī)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(jī)污染物和諸如氰化物、氨水及重金屬的無機(jī)污染物，到達(dá)了再利用的要求。v處置方法v技術(shù)運(yùn)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(xué)建筑工程學(xué)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(píng)價(jià)v 化學(xué)穩(wěn)定化處置技術(shù)v 固化處置技術(shù)安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)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(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)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?、低遷移性及低毒性的物質(zhì)的過程。普通包括化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。v固化v指在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)或構(gòu)成嚴(yán)密固體的過程，使廢物的工程特性如：浸透性、可緊縮性、強(qiáng)度等得到改善的一種技術(shù)。安

10、徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv穩(wěn)定化/固化處置技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域：v對(duì)于具有毒性或強(qiáng)反響性等危險(xiǎn)性質(zhì)的廢物進(jìn)展處置，使得其滿足后續(xù)處置或填埋處置的要求。如對(duì)液態(tài)危險(xiǎn)廢物污泥進(jìn)展穩(wěn)定化/固化處置。v 對(duì)其他處置過程所產(chǎn)生的殘?jiān)M(jìn)展無害化處置。如：對(duì)危險(xiǎn)廢物熄滅殘?jiān)蛏钤蚁顼w灰進(jìn)展固化處置。v 對(duì)被有害污染物污染的土壤進(jìn)展去污。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv危險(xiǎn)廢物的穩(wěn)定化/固化處置的目的v是使危險(xiǎn)廢物中的一切污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，減少它們?cè)趦?chǔ)存或填埋處置過程中污染環(huán)境的潛

11、在風(fēng)險(xiǎn)，并便于運(yùn)輸、利用和處置。v危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定化/固化處置的途徑v經(jīng)過化學(xué)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(xué)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology4.2.2 穩(wěn)定化/固化處置效果的評(píng)價(jià)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(yīng)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(jī)械強(qiáng)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(fèi)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(jiǎn)單、便于操作，應(yīng)有有效措施減少有害物質(zhì)的逸出；v固化劑來源豐富、價(jià)廉易得，處置費(fèi)用低。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv穩(wěn)定化/固化的評(píng)價(jià)目的v浸出速率v固化體浸于水或其他溶液中時(shí)，其中危險(xiǎn)物質(zhì)的浸出速率(實(shí)驗(yàn)方法參GB5086)v體積變化因數(shù)增容比v危險(xiǎn)廢物在穩(wěn)定化/固化處置前后的體積比21VVCR 抗壓強(qiáng)度 危險(xiǎn)廢物固化體必需具有一定的抗壓強(qiáng)度安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology4.2.3化學(xué)穩(wěn)定化處置技術(shù)v化學(xué)穩(wěn)定化處置技術(shù)原理v化學(xué)穩(wěn)定化處置技術(shù)主要是經(jīng)過化學(xué)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(fù)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(xué)建筑工程學(xué)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(qiáng)酸性或強(qiáng)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(fù)原法v不同價(jià)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(fù)原法將廢物中的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘暂^小的價(jià)態(tài)。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology 化學(xué)沉淀法 在含重金屬的污染物中投加某些化學(xué)藥劑，與污染物發(fā)生化學(xué)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(luò)合物沉淀法安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology 吸附技術(shù) 處置重金屬?gòu)U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(jī)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonologyv有機(jī)污染物的氧化解毒處置v氧化解毒原理：向廢物中投加強(qiáng)氧化劑，將有機(jī)污染物氧化成CO2、H2O或轉(zhuǎn)化為毒性很小的中間有機(jī)物，以

15、到達(dá)穩(wěn)定化的目的。v適用于含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類以及某些無機(jī)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology4.2.4 固化處置技術(shù) 固化技術(shù)已運(yùn)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(jī)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(xiǎn)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(jī)有害成分的危險(xiǎn)廢物。實(shí)際證明，用水泥進(jìn)展的固化/穩(wěn)定化處置對(duì)As、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni等的穩(wěn)定化都是有效的。安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)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(xué)穩(wěn)定性與一

17、定的彈性和塑性，對(duì)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(gè)部分：固化廢物的預(yù)處置、廢物與瀝青的熱混合、二次蒸汽的凈化處置v關(guān)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(shí)乳化法和化學(xué)乳化法安徽工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)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(jìn)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(qiáng)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(xué)建筑工程學(xué)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(duì)熔融設(shè)備的腐蝕性、處置時(shí)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(xué)建筑工程學(xué)院Anhui University of Techonology運(yùn)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(jī)污染物。v水泥固化安徽工業(yè)大學(xué)建筑