《物化处理技术》ppt课件

1、盛广宏盛广宏: sheng_gh163: sheng_gh163安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology第4章固体废物的物化处置溶剂浸出溶剂浸出1稳定化稳定化/固化处置技术固化处置技术2安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv固体废物的物化处置是利用物理化学反响过程对固体废物进展处置的方法，常见的废物物化处置方法有溶剂浸出、稳定化/固化处置等。v用途v主要是用于处置电镀污泥、铬渣等危险废物；v环境修复；v从固废中提取有价值的组分安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techo

2、nology4.1 溶剂浸出v溶剂浸出的动力学过程v浸出过程的化学反响机理v影响浸出过程的主要要素v浸出工艺与设备安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv溶剂浸出是指用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性地溶解的物理化学过程。v浸出的目的v是要使物料中有用或有害成分能选择性地最大限制地从转入液相安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv溶剂选择要求v对目的组分选择性好v浸出率高，速率快v本钱低，便于回收和循环利用v对设备腐蚀性小安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of

3、Techonology4.1.1 溶剂浸出的动力学过程v溶剂浸出过程v外分散：即溶剂分子向颗粒外表和孔隙分散v化学反响：即溶剂到达反响带之后与颗粒中的某些组分发生反响生成可溶性化合物v解吸：可溶性化合物在颗粒外表解吸，其中包括颗粒内部孔隙的可溶性化合物的解吸v反分散：可溶性化合物在固体外表解吸之后，向液相分散v整个溶剂浸出过程划为两个过程：分散过程和化学反响过程安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv 分散速率v 化学反响速率)(sDDKnsKKKv 浸出过程到达平衡时KDKDKKKK分析:当KKKD时，即化学反响速率远大于分散速率，上式简化为=

4、kD，浸出过程速率服从分散传质规律。当KKKD时，即分散速率远大于化学反响速率，上式简化为=kk，浸出过程速率服从化学反响规律。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.1.2 浸出过程的化学反响机理v交换反响溶解过程v物料中的金属氧化物、硫化物与酸、碱、可溶性盐作用，生成可溶性的盐类的过程vCuO+H2SO4 CuSO4+H2Ov氧化复原反响溶解过程v溶液同物料组成之间发生氧化复原反响，生成可溶性化合物的过程vCu+H2SO4 +1/2O2 CuSO4+H2Ov络合反响溶解过程v溶剂与物料中组分发生络合反响，生成可溶性络合物的过程v2Cu+O2

5、+nNH3 2CuOnNH3安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.1.3 影响浸出过程的主要要素v主要影响要素v物料粒度及其特性v浸出温度和压力v溶剂浓度v搅拌速度v在渗滤浸出中物料层的孔隙率也有影响v固液比安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.1.5 浸出工艺与设备v浸出过程v渗滤浸出v搅拌浸出v浸出设备v渗滤浸出槽池、机械搅拌浸出槽、空气搅拌浸出槽、流态化逆流浸出塔和高压釜等安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology运用v淋洗法修复污染土壤v淋

6、洗法：利用流体去除土壤污染物的过程安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology 淋洗剂 无机淋洗剂 如：酸、碱、盐等，其作用机制主要是经过酸解、络合或离子交换作用来破坏土壤外表官能团与重金属构成的络合物，从而将重金属交换解吸下来，进而从土壤溶液中溶出。 例：以HCl+CaCl2溶液，对Pb的去除率为94，对Zn的去除率为78%，对Cd的去除率为70% 螯合剂 分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。如EDTA、柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸组氨酸 螯合剂的作用机理就是首先经过螯协作用，将吸附在土壤颗粒及胶体外表重金属离子解络下来，然后在利用本身强的螯协作用和重金

7、属离子构成强的螯合体，从土壤中分别出安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology天然有机酸经过与重金属构成络合物而促进难溶态重金属的溶解，从而添加了重金属元素从样品中的转化如：柠檬酸、酒石酸、革酸+柠檬酸对粘质土壤Cr，Mn，Hg和Pb的去除率分别为4345%，3741%，9192%，75%。对于砂质土壤柠檬酸和酒石酸对重金属Cd、Cu、Pb、Zn的去除率分别为8491%，7384%，5670%，7281%。外表活性剂脂肪酸甲酯淋洗修复高浓度多环芳烃污染的土壤，污染土壤中菲、芘、苯并(a)芘的去除率可以到达70%-90%，对采自北京焦化厂土壤中16 种

8、多环芳烃的总去除率可以到达60%左右。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv案例：英国AVENUE修复和美化工程v工程概略：该现场在1956年1992年期间是个焦化厂，消费无烟燃料及其副产品，如硫酸、硫酸铵、苯、甲苯、二甲苯、其他酸和有机化合物。v处置了冲击淤泥、废物、焦油处置池堆积物、土壤和包括多环芳烃、苯酚、苯类物等有机污染物和诸如氰化物、氨水及重金属的无机污染物，到达了再利用的要求。v处置方法v技术运用：v热脱附处置215000立方米 v生物治理315000立方米 v土壤清洗210000立方米安徽工业大学建筑工程学院Anhui Unive

9、rsity of Techonology4.2 稳定化/固化处置技术v 根本概念v 稳定化/固化处置效果的评价v 化学稳定化处置技术v 固化处置技术安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.2.1根本概念v固体废物稳定化/固化v是用物理化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。v稳定化v指将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。普通包括化学稳定化和物理稳定化。v固化v指在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动或构成严密固体的过程，使废物的工程特性如：浸透性、可紧缩性、强度等得到改善的一种技术。安

10、徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv稳定化/固化处置技术运用领域：v对于具有毒性或强反响性等危险性质的废物进展处置，使得其满足后续处置或填埋处置的要求。如对液态危险废物污泥进展稳定化/固化处置。v 对其他处置过程所产生的残渣进展无害化处置。如：对危险废物熄灭残渣或生活渣滓熄灭飞灰进展固化处置。v 对被有害污染物污染的土壤进展去污。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv危险废物的稳定化/固化处置的目的v是使危险废物中的一切污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少它们在储存或填埋处置过程中污染环境的潜

11、在风险，并便于运输、利用和处置。v危险废物稳定化/固化处置的途径v经过化学反响，将有毒组分转变为无毒或低毒的组分v将污染物经过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中v经过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.2.2 稳定化/固化处置效果的评价v稳定化/固化的根本要求v良好的环境稳定性：有害废物经固化处置后所构成的固化体应具有良好的抗浸透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能作为资源加以利用v本钱低：固化过程中资料和能量耗费要低，增容比即所构成的固化体体积与被固化废物的体积之比要低；v固

12、化工艺过程简单、便于操作，应有有效措施减少有害物质的逸出；v固化剂来源丰富、价廉易得，处置费用低。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv稳定化/固化的评价目的v浸出速率v固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率(实验方法参GB5086)v体积变化因数增容比v危险废物在稳定化/固化处置前后的体积比21VVCR 抗压强度 危险废物固化体必需具有一定的抗压强度安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.2.3化学稳定化处置技术v化学稳定化处置技术原理v化学稳定化处置技术主要是经过化学反响使有毒有

13、害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程vpH值控制原理v氧化/复原解毒原理v沉淀原理v吸附原理v离子交换原理安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv重金属离子的稳定化技术v中和法v适用于强酸性或强碱性废物v常用的中和剂：石灰石、石灰、氢氧化钠和碳酸钠等；硫酸、盐酸等v氧化复原法v不同价态的重金属离子其毒性大小通常不一样，因此可以经过氧化复原法将废物中的重金属离子转变为毒性较小的价态。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology 化学沉淀法 在含重金属的污染物中投加某些化学药剂，与污染物发生化学反

14、响，构成难溶性的沉淀物。 氢氧化物沉淀法 硫化物沉淀法 硅酸盐沉淀法 磷酸盐沉淀法 共沉淀法 络合物沉淀法安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology 吸附技术 处置重金属废物的常用吸附剂有：天然资料粘土矿物、氧化铁、氧化镁、沸石、软锰矿、硫铁矿等和人工资料活性炭、锯末、粉煤灰、有机聚合物等 离子交换技术 有用的离子交换剂有树脂、沸石、硅胶等安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv有机污染物的氧化解毒处置v氧化解毒原理：向废物中投加强氧化剂，将有机污染物氧化成CO2、H2O或转化为毒性很小的中间有机物，以

15、到达稳定化的目的。v适用于含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类以及某些无机物，如氰化物等。v常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、次氯酸钠等。v例：vNaCN+2O3NaCNO+O2vH2S+H2O2S+H2OvCN-+ClO-CNO-+Cl-v2CNO-+3Cl2+4OH-N2+2CO2+6Cl-+2H2O安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology4.2.4 固化处置技术 固化技术已运用于处置多种有毒有害废物，如电镀污泥、砷渣，汞渣、氰渣、铬渣和镉渣等。 根据固化基材及固化过程，常用的固化技术包括：水泥固化、石灰固化、沥青固化、塑料固化、有机聚合物固化、自胶结固

16、化、熔融固化和陶瓷固化等 水泥固化 水泥是最常用的危险废物固化和稳定化药剂 原理：1物理包裹作用；2含重金属等组分在高pH值下发生沉淀作用。 以水泥为根底的固化/稳定化技术曾经大量用来处置含无机有害成分的危险废物。实际证明，用水泥进展的固化/稳定化处置对As、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni等的稳定化都是有效的。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv沥青固化v根本原理沥青固化是以沥青类资料作为固化剂，与有害废物在一定的温度，配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反响，使有害废物均匀地包容在沥青中并构成稳定固化体的过程v沥青具有良好的粘结性、化学稳定性与一

17、定的弹性和塑性，对大多数酸、碱、盐类有一定的耐腐蚀性v沥青固化的根本工艺v三个部分：固化废物的预处置、废物与沥青的热混合、二次蒸汽的净化处置v关键部分为热混合环节，根据热混合工艺的不同，有高温熔化混合蒸发法，暂时乳化法和化学乳化法安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv塑料固化v固化原理 以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并参与适量的催化剂和填料(骨料)进展搅拌混合，使其共聚合固化而将有害废物包容构成具有一定强度和稳定性的固化体v塑料固化技术按所用塑料(树脂)不同，可分为热塑性塑料固化和热固性塑料固化两类。v热塑性塑料有聚乙烯，聚氯乙烯树脂

18、等v热固性塑料有脲醛树脂和不饱和聚酯等安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonologyv玻璃固化v固化原理 以玻璃原料为固化剂，将其与有害废物以一定的配料比混合后，在高温(9001200)下熔融，经退火后即可转化为稳定的玻璃固化体。v玻璃固化法主要用于固化高放废物。v从玻璃固化体的稳定性、对熔融设备的腐蚀性、处置时的发泡情况和增容比来看，硼硅酸盐玻璃固化是最有开展出路的固化方法。安徽工业大学建筑工程学院Anhui University of Techonology运用v生活渣滓熄灭飞灰的稳定化/固化处置v渣滓熄灭飞灰中含有Pb、Cd、Hg和Zn等重金属离子，以及二恶 英和呋喃等有机污染物。v水泥固化安徽工业大学建筑