固体废物物理化学工业固体废物处理及资源化课件

第四章固体废物的物化处理第四章固体废物的物化处理1固体废物浮选

固体废物溶剂浸出

固体废物解毒处理

固体废物固化处理

…固体废物的物化处理方法第四章固体废物的物化处理固体废物浮选固体废物溶剂浸出固体废物解毒处理固体废物固2浮选和浸出【概念】浮选浮选剂正浮选反浮选浸出浸出剂酸浸碱浸盐浸捕收剂起泡剂调整剂等【方法原理】影响浮选效果的因素浮选原理浮选机的基本要求浸出效果的衡量和影响浸出效果的因素浸出方法的分类及每种方法的原理目的组分分离提取方法及原理重点第四章固体废物的物化处理浮选和浸出重点第四章固体废物的物化处理3一、浮选..影响浮选效果的因素浮选工艺过程浮选原理浮选药剂浮选设备料浆/浮选药剂/扩大不同组分的可浮性差异/无数细小气泡/目的颗粒粘附在气泡上上浮捕收剂

起泡剂

调整剂调浆调药调泡机械搅拌式

充气搅拌式

充气式

气体析出式

物料性质药剂条件操作条件第一节：浮选浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程一、..影响浮选效果的因素浮选工艺过程浮选原理浮选药剂浮选设4浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据不同物料表面性质的差异，一部分可浮性好的颗粒被通入水中的微气泡吸附，形成密度小于水的气浮体上浮至液面，另一部分物料仍留在料浆内，把液面上的泡沫刮出，形成泡沫产物，从而达到物料分离的目的。

浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。浮选是在水介质中进行的。润湿性指物质被水润湿的程度。许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。（润湿角）亲水性物质：易被水润湿的物质；疏水性物质：不易被水润湿的物质。第一节：浮选浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据不同物5起泡剂在气泡表面的吸附

起泡剂与表面活性剂相互作用

捕收剂:能够选择性地吸附在欲选的颗粒上，使目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着的药剂。可分为异极性（黄药、油酸）和非极性油类（煤油、柴油、燃料油、变压器油）两类。

起泡剂:能促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。异极性的有机物、多为表面活性物质、强烈的降低表面张力、溶解度应当适度。

调整剂:活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）、抑制剂（氧、SO2、淀粉、单宁等）、分散剂（水玻璃、磷酸盐）、絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH调整剂（酸、碱）等。第一节：浮选起泡剂在气泡表面的吸附起泡剂与表面活性剂相互作用捕收剂:6

浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要有：机械搅拌式、充气搅拌式、充气式、气体析出式等几种设备。目前应用最广泛的浮选机是机械搅拌式，主要有叶轮式机械搅拌机和棒型浮选机。浮选机的基本要求：①良好的充气作用；②搅拌作用；③能形成比较平稳的泡沫区；④能连续工作及便于调节。第一节：浮选浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要有：机械搅拌7浮选工艺过程：1）调浆：浮选前料浆的调制；2）调药：加药调整；3）调泡：充气和搅拌正浮选：将有用物质浮入泡沫产品，无用或回收经济价值不大的物质仍留在矿浆内的浮选法。反浮选：将无用物质浮入泡沫产物中，将有用物质留在料浆中的浮选法。优先浮选：将固体废物中有用物质依次一种一种地浮出，成为单一物质产品的浮选方法。混合浮选：将固体废物中有用物质共同浮出为混合物，然后再把混合物中有用物质一种一种地分离的方法。影响浮选效果的因素：物料性质、药剂条件、操作条件第一节：浮选浮选工艺过程：第一节：浮选8溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性的溶解的物理化学过程。浸出目的：使物料中有用或有害成分能选择性地最大限度地从固相转入液相。溶剂的选择：1）对目的组分选择性好；2）浸出率高，速率快；3）成本低，容易制取，便于回收和循环使用；4）对设备腐蚀性小。第二节固体废物的溶剂浸出溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性9（一）浸出动力学过程

浸出过程：1、外扩散；2、化学反应；3、解吸；4、反扩散。Fick第一定律：VD=KD（ρ-ρs）质量作用定律：Vk=KkρsnV=Vk=VD=KD（ρ-ρs）=Kkρsn

n=1时

V=ρ

KD·Kk/(KD+Kk）当Kk》KDV=KDρ过程速率受物质扩散限制当Kk《KDV=Kkρ过程速率受物质扩散限制

第二节固体废物的溶剂浸出（一）浸出动力学过程第二节固体废物的溶剂浸出10物理溶解过程溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之间化学键的破坏是一可逆过程，溶质可从溶液中结晶出来。交换反应浸出过程氧化还原反应络合反应化学溶解（二）浸出过程的化学反应机理指溶剂与物料的有关组分之间发生化学反应生成可溶性的化合物进入液相的过程。第二节固体废物的溶剂浸出物理溶解过程交换反应浸11应用：提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布的微细、低含量有价成分或除去有害成分酸浸（三）浸出方法碱浸盐浸水浸浸出：溶剂选择性地溶解分离固体废物中某种目的组分的工艺过程浸出剂：浸出过程所用的药剂浸出液：浸出后含目的组分的溶液浸出渣：浸出后的残渣浸出效果衡量第二节固体废物的溶剂浸出应用：提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布12酸浸简单酸浸：适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、NiS()、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金属铁酸盐,砷酸盐和硅酸盐

Me2Oy+H+Mey++H2O;MeO·SiO2+H+Me2++H2SiO3从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、蓝铜矿（CuCO3·Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S+O2）、黄铜矿（CuFeS2+O2）、金属铜包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。第二节固体废物的溶剂浸出酸浸简单酸浸：适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、Ni13氧化酸浸控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，硫被还原为单质硫或硫酸根。MeS+H++氧化剂Me2++S0或SO42-还可浸出某些低价金属化合物（eg.赤铜矿（Cu2O）、辉铜矿（Cu2S）等）。浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫酸盐MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O还原酸浸变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物MeXOY(或Me(OH)Y)+H++还原剂Men++H2O工业上常用金属铁、Fe2+、SO2等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+Ni2++SO42++H2O第二节固体废物的溶剂浸出氧化酸浸控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O214碱浸氨浸

适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。黑铜矿CuO+NH4OH+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+H2O孔雀石CuCO3Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O而金属铜通过氧化还原反应浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2OCu、Co、Ni的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧化氨浸反应式如下：斑铜矿Cu2FeS4+NH3+CO2+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+[Cu(NH4)2]CO3+Fe2O3·nH2O黄铜矿CuFeS2+NH3+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+(NH4)2SO4+Fe2O3·nH2O常用的碱浸剂有氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等。第二节固体废物的溶剂浸出碱浸氨浸适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。15碳酸钠溶液浸出

较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。

eg.白钨矿CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaCO3苛性钠溶液浸出

苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用于高含硅废物中有价成分的浸出。

eg.方铅矿PbS+NaOHNa2WO4+CaCO3还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3·nH2O）硫化钠溶液浸出

硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。

eg.As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+Na2SNa3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为浸出剂。第二节固体废物的溶剂浸出碳酸钠溶液浸出较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解16盐浸氯化钠浸出

如含铅废物。

eg.PbSO4+NaClPbCl2+Na2SO4PbCl2+NaClNa2PbCl4常用的盐浸剂有氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠等溶液。高价铁盐浸出含铋废物，是浸出金属硫化矿废物的良好。

eg.Bi+FeCl3

BiCl3+FeCl2Bi2S3+FeCl3BiCl3+FeCl2+S0氯化铜浸出是浸出金属硫化矿废物的良好浸出剂。可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。eg.Cu2S+CuCl2

CuCl+S0次氯酸钠浸出可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。eg.MoS2+NaClO+NaOHNa2MoO4+NaCl+Na3SO4+H2O第二节固体废物的溶剂浸出盐浸氯化钠浸出如含铅废物。eg.Pb17浸出效果衡量设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为C(t/m3),浸出渣干质量为m(t),浸渣中该组分含量为（%）浸出率(浸)选择性系数（）第二节固体废物的溶剂浸出浸出效果衡量设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%18（四）影响浸出过程主要因素搅拌速度浸出压力浸出温度物料粒度及其特性（粒度、固液比等）氧分压等溶剂浓度第二节固体废物的溶剂浸出（四）影响浸出过程主要因素搅拌速度浸出压力浸出温度物料粒度及19（五）浸出工艺与设备渗滤浸出／定义搅拌浸出顺流浸出逆流浸出错流浸出渗滤浸出槽机械搅拌浸出槽空气搅拌浸出槽流态化逆流浸出槽高压釜工艺设备第二节固体废物的溶剂浸出（五）浸出工艺与设备渗滤浸出／定义顺流浸出渗滤浸出槽工20离子沉淀离子交换置换沉淀电沉积提取和分离方法溶剂萃取（六）目的组分提取与分离第二节固体废物的溶剂浸出离子沉淀离子交换置换沉淀电沉积提取和分离方法溶剂萃取（六）目21水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。

Men++OH—

Me(OH)n

包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他难溶盐沉淀。离子沉淀取对数第二节固体废物的溶剂浸出水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。22

硫化物沉淀大部分的金属离子.常用Na2S,H2S作沉淀剂。其他盐类的沉淀某些金属的磷酸盐、砷酸盐、碳酸盐、草酸盐、氟化物、氯化物等。

eg.Li++Na2CO3Li2CO3+Na+WO42-+CaCl2CaWO4+Cl-

Th4++C2O42-Th(C2O4)2

第二节固体废物的溶剂浸出硫化物沉淀大部分的金属离子.常用Na2S,H2S23水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。

Fe+Cu2+Fe2++Cu

根据热力学原理，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属，直到两种金属的可逆电位相等为止。置换沉淀当铜析出后，由铜、铁和浸液组成的微电池的电动势E为：第二节固体废物的溶剂浸出水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。24溜槽转鼓锥形置换器

设备主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁耗较高、劳动强度大，适合于从稀酸中回收金属为梨形转鼓，由于置换材料不断更新表面，置换速度快，劳动强度较溜槽轻倒锥形，回旋上升的溶液冲刷下沉积物剥落并得到浓集从锥体中部的网格流出，而贫液从上部流出。处理量大，置换材料耗量低。第二节固体废物的溶剂浸出溜槽设备主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁25Men++H2

Me+H+

利用还原剂H2、CO、SO2等在一定条件下直接从溶液中还原金属的过程。气体还原沉淀反应进行的必要条件为:第二节固体废物的溶剂浸出Men++H2Me+H+利用还原剂26【概念】稳定化固化浸出率增容比浸出速率【方法原理】重金属稳定化方法及适用对象；有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；固化处理的方法原理及优缺点；稳定化／固化效果的评价指标。

重点第三节稳定化／固化处理【概念】稳定化固化重点第三节稳定化／固化处理27应用：对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。目的：使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险，并便于运输、利用和处置。途径：包括将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去，以及通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。一）稳定化／固化第三节稳定化／固化处理应用：对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。一28稳定化(Stabilization)：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化&物理稳定化，同时发生。化学稳定化：通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动。物理稳定化：将污泥或半固体物质与一种疏松物料混合生成一种粗颗粒、有土壤坚实度的固体，这种固体可以用运输机送至处置场。固化(Solidifacation)：在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。固化过程:利用添加剂改变废物的工程特性的过程。

固化剂：固化所用的惰性材料。

固定化：具有固化和稳定化作用的过程。限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。包容化：用稳定剂/固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。第三节稳定化／固化处理稳定化(Stabilization)：将有毒有害污染物转变29固化产物性能：①抗浸出性；②抗干湿性、抗冻融性；③耐腐蚀性、不燃性；④抗渗透性（固化产物）；⑤足够的机械强度（固化产物）。

评价指标抗压强度装桶贮存:0.1~0.5MPa作建筑材料：>10MPa放射性固化体：前苏>5MPa,英>20MPa浸出速率：固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率。选择方法、工艺条件等；预测固化体不同环境的性能。体积变化因数／增容比：危险废物处理前后的体积比，取决于掺入固化体中的盐量和可接受的有毒有害物质的水平。常用掺入盐量的质量分数鉴别固化效果。第三节稳定化／固化处理固化产物性能：①抗浸出性；②抗干湿性、抗冻融性；③耐腐蚀性、30固化/稳定化处理的基本要求1、有害废物经固化处理后所形成的固化体应是密实、有一定几何性状，同时具有良好物理性质、化学稳定性的固体，最好能作为资源加以利用；2、固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低，最终产品的体积尽可能小于掺入的固体废物的体积；3、用水或其他指定浸提剂浸提固化体时，有毒有害物质的浸出量不能超过容许水平或浸出毒性标准4、固化工艺过程简单、操作方便，采用有效措施减少有害物质的逸出，以避免工作场所和环境受到污染；5、固化剂来源丰富、价廉易得，处理费用低。6、对于固化放射性废物产生的固化体，还应有较好的导热性、热稳定性和耐热辐射稳定性，防止适当冷却时放射性衰变热使固化体产生自熔化现象。第三节稳定化／固化处理固化/稳定化处理的基本要求第三节稳定化／固化处理31利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。具有相对持久性

有毒有害物质Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金属的化学稳定化技术含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒技术二）化学稳定化As、S、F等非金属，放射性元素的稳定化技术值得深入研究。第三节稳定化／固化处理利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移32重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化为五毒/低毒化学性质稳定的组分

吸附剂

可逆吸附具有选择性：活性炭-有机物；活性氧化铝-镍离子酸碱泥渣中和剂罐式机械搅拌/池式人工搅拌氢氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸盐沉淀碳酸盐沉淀共沉淀无机/有机螯合物沉淀离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶

昂贵可逆重金属离子稳定化第三节稳定化／固化处理重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法将固体废33毒Cr6+Hg2+As5+

氧化还原剂Cr3+Hg

As3+氧化还原反应毒重金属离子的稳定化硫酸亚铁/硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠/二氧化硫/煤炭/纸浆废液/锯木屑/谷壳氧化还原法第三节稳定化／固化处理毒Cr6+氧化还原剂Cr3+氧化还原反应毒重硫酸亚34重金属离子的稳定化

吸附剂

活性炭活性炭有机物粘土金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物吸附法第三节稳定化／固化处理重吸附剂吸第三节稳定化／固化处理35重金属离子的稳定化

氢氧化物沉淀法

碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等

硅酸盐固化（pH2~11）

水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合碳酸盐沉淀

钡、镉、铅碳酸盐溶解度《其氢氧化物应用不广泛——pH低，CO2溢出；pH高，氢氧化物化学沉淀法pH~溶解度第三节稳定化／固化处理重氢氧化物沉淀法化pH~第三节稳定化／固化处理36硫化物沉淀法无机硫化物沉淀：应用仅次于氢氧化物沉淀法——大多数金属硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有机硫化物沉淀：较高的分子质量——沉淀物易沉降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用pH范围广。含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）共沉淀永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀重金属离子的稳定化化学沉淀法溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+铁氧体Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2第三节稳定化／固化处理硫化物沉淀法重化溶解度Mn2+铁氧体Ⅱ:Ⅲ=1:137重金属离子的稳定化

无机及有机螯合物沉淀

废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成稳定可溶螯合物。螯环Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;优于Na2S化学沉淀法强氧化剂、高温破坏高pH破坏，NaS高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物螯合效应第三节稳定化／固化处理重无机及有机螯合物沉淀化强氧化剂、高温破坏螯合效38有机污染物氧化解毒臭氧氧化解毒过氧化氢解毒氯氧化解毒理论上1058g臭氧/度电实际150g/度电，费用高自由能高，强氧化剂有紫外线照射时：铁做催化剂产生OH·35%~50%，紫外线功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH〉10第三节稳定化／固化处理有机臭氧氧化解毒过氧化氢解毒氯氧化解毒理论上1058g臭氧39表某些废物对不同固化处理技术的适应性废物成分处理技术水泥固化石灰等材料固化热塑性魏包容法大型包容法有机物有机溶剂和油影响凝固，有机气体挥发影响凝固，有机气体挥发加热时，有机气体挥发先用固体材料吸附固态有机物可适应，能提高固化体的耐久性可适应，能提高固化体的耐久性有可能作为凝结剂使用可适应，可作为包容材料使用无机物酸性废物水泥可中和酸可适应，能中和酸应先进行中和处理应先进行中和处理氧化剂可适应可适应会引起基料的破坏甚至燃烧会破坏包容材料硫酸盐影响凝固，除非使用特殊材料，否则引起表面脱落可适应会发生脱水反应和再水合反应而引起泄漏可适应卤化物很容易从水泥中浸出，妨碍凝固妨碍凝固，会从水泥中浸出会发生脱水反应和再水合反应可适应重金属盐可适应可适应可适应可适应放射性废物可适应可适应可适应可适应三）固化处理第三节稳定化／固化处理表某些废物对不同固化处理技术的适应性废物成分处理技术水40表无机废物固化法和有机废物包封法的优缺点无机废物固化法有机废物包封法优点①设备投资费用及日常运行费用低；②所需材料比较便宜而丰富；③处理技术已比较成熟；④材料的天然碱性有助于中和废水的酸度；⑤由于材料含水量范围内使用，不需要彻底的脱水过程；⑥借助于有选择地改变处理剂的比例，处理后产物的物理性质可从软的黏土一直变化到整块石料；⑦用石灰为基质的方法可在一个单一的过程中处置两种废物；⑧用黏土为基质可用于处理某些有机废物。①污染物迁移率一般要比无机固化法低；②与无机固化法相比，需要的固定程度低；③处理后材料的密度较低，从而可以降低运输成本；④有机材料可在废物与浸出液之间形成一层不透水的边界层；⑤此法可包封较大范围的废物；⑥对大型包封法而言，可直接应用现代化的设备喷涂树脂，无需其他能量开支。缺点①需要大量原料；②原料（特别是水泥）是高能耗产品；③某些废物如那些含有有机物的废物在固化时会有一些困难；④处理后产物的质量和体积都有较多增加；⑤处理后产物容易被浸出，尤其容易被稀酸浸出，因此可能需要额外的密封材料；⑥稳定化的机理尚未了解。①所以的材料较昂贵；②用热塑性及热固性包封法时，干燥、熔化及聚合化过程中能源消耗大；③某些有机聚合物是易燃的；④除大型包封法外，各种方法均需要熟练的技术工人及昂贵的设备；⑤材料是可降解的，易于被有机溶剂腐蚀；⑥某些这些材料在聚合不完全时自身会造成污染。第三节稳定化／固化处理表无机废物固化法和有机废物包封法的优缺点无机废物固化法有41水泥固化

水泥固化影响因素固化效果添加剂、成型工艺pH凝固时间配料比pH过高，氢氧化物沉淀，碳酸盐沉淀。过高，带负电荷的羟基络合物，溶解度↑。Cu，9；Zn，9.3；Cd，11.1改善固化体质量。吸附剂——沸石或蛭石加入含硫酸盐的废物中防止其与水泥成分反应生成硫酸铝钙导致体积膨胀和破裂。蛭石还是骨料。水、水泥和废物的量比水分过少，不能保证水泥的充分水合作用；水分国大，出现泌水现象投加促凝剂、缓凝剂来控制凝结时间，一般初凝时间>2h,终凝>24h，保证混料后有足够时间输送、装桶或浇注第三节稳定化／固化处理水水固化添加剂、成型工艺pH凝配pH过高42水泥固化应用

无机类的废物，eg.多氯联苯、油和油泥、含有氯乙烯和二氯乙烷的废物、硫化物等，尤其是含有重金属污染物废物，也被应用于低、中放射性及垃圾焚烧厂产生的焚烧飞灰等危险废物的固化处理。对象采用400～500号硅酸盐水泥为固化剂。电镀干污泥、水泥和水的配比为（1～2）：20：（6～10）。固化体的抗压强度可达10～20Mpa。浸出试验表明，重金属的浸出浓度：汞小于0.0002mg/L（原0.13～1.25mg/L）；镉小于0.002mg/L（原1.0～80.6mg/L）；铅小于0.002mg/L（原165～243mg/L）；六价铬小于0.02mg/L（原0.3～0.4mg/L）；砷小于0.01mg/L（原8.14～11.0mg/L）电镀污泥水泥固化工艺：外部混合法、容器内混合法、注入法等第三节稳定化／固化处理水应无机类的废物，eg.多氯联苯、油43水泥固化特点

①设备和工艺过程简单，无需特殊的设备，设备投资、动力消耗和运行费用都比较低；②水泥和添加剂价廉易得；③对含水率较低的废物可直接固化，无需前处理；④在常温下就可操作；⑤处理技术已相当成熟，对放射性固体废物的固化容易实现安全运输和自动控制等。

优点缺点

①固化体的浸出率较高，通常为10-4～10-5g/(cm2·d)，主要是由于它的空隙率较高所致，因此需作涂覆处理；②固化体的增容比较高，达1.5～2；③有的废物需进行预处理和投加添加剂，使处理费用增高；④水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出；⑤处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需加入适量的锯末予以克服。第三节稳定化／固化处理水特①设备和工艺过程简单，无需特殊44石灰固化原理应用及特点概念特点原理应用该技术主要用来稳定石油冶炼污泥、重金属污泥、氧化物、废酸等无机污染物。以石灰和具有火山灰活性的物质为固化基材对危险废物进行稳定化与固话处理的方法。石灰与凝硬性物料结合会产生能在化学及物理上将废物包裹起来的粘接性物质常以氢氧化钙（熟石灰）的方法稳定污泥。方法简单，物料来源方便，操作不需要特殊设备及技术。但石灰得到的固化体的强度较低、所需养护时间较长、体积膨胀较大，增加清运和处置的困难。第三节稳定化／固化处理石灰固化原理应用及特点概念特点原理应用该技术主要用来稳定石45沥青固化原理与工艺

以沥青类材料作为固化剂，与危险废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下发生皂化反应，使有害物质包容在沥青中并形成稳定固化体的过程。沥青－憎水性物质、良好的黏结性、化学稳定性、较高的耐腐蚀性。石油蒸馏的残渣，其化学成分包括沥青质、油分、游离碳、胶质、沥青酸和石蜡等。原理

固废预处理——废物与沥青热混合——二次蒸汽净化放射性废物沥青固化基本方法：

高温融化混合蒸发：150~230℃暂时乳化：混合——脱水——干燥，双螺杆挤压机化学乳化：废物与乳化沥青混合——干燥脱水——冷却硬化工艺第三节稳定化／固化处理沥原以沥青类材料作为固化剂，与危险46沥青固化应用及特点一般被用来处理中、低放射性蒸发残液、废水化学处理产生的污泥、焚烧炉产生的灰分，以及毒性较大的电镀污泥和砷渣等危险废物。对象与水泥固化基本相同应用

（1）固化体的空隙率和固化体中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化过程中干废物与固化剂之间的质量比通常为1：1～2：1，因而固化体的增容较小；（2）固化剂具有一定的危险性，固化过程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，对于含有大量水分的废物，由于沥青不具备水泥的水化作用和吸水性，所以需预先对废物进行浓缩脱水处理。因此，沥青固化工艺流程和装置往往较为复杂，一次性投资与运行费用均高于水泥固化法；（3）固化操作需在高温下完成，不宜处理在高温下易分解的废物、有机溶剂以及强氧化性废物。特点第三节稳定化／固化处理沥青应一般被用来处理中、低放射性蒸发47塑性材料固化概念及原理

以塑料为固化剂，与危险废物按一定的比例配料，并加入适量催化剂和填料进行搅拌混合，使其共聚合固化，将危险废物包容形成具有一定强度和稳定性固化体的过程。

概念热固性塑料固化（脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂）用热固性有机单体和经过粉碎处理的废物充分混合，在助凝剂和催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状的聚合物质，从而在每个废物颗粒的周围形成一层不透水的保护膜。部分液体废物遗留，需干化。颗粒度、含水量等以及进行聚合的条件热塑性材料固化（沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的热塑性物质在高温下与干燥脱水危险废物混合，以达到对废物稳定化的目的的过程。

第三节稳定化／固化处理塑性材料固化概以塑料为固化剂，与危险48应用及特点特点：引入密度较低的物质，添加剂数量较少，固化体密度小；但操作过程复杂，热固性材料自身价格高昂。由于操作中有机物的挥发，容易引起燃烧起火，所以通常不能在现场大规模应用。

热固性材料固化特点：浸出速率低；需要的包容材料少，在高温下蒸发了大量的水分，增容率较低。缺点是高温操作，耗能较多；会产生大量的挥发性物质，其中有些是有害的物质；有时废物中含有热塑性物质或某些溶剂，影响稳定剂和最终的稳定效果

热塑性材料固化应用：低水平有机放射性废物（如放射性离子交换树脂）、稳定非蒸发性的、液体状态的有机危险废物第三节稳定化／固化处理应用及特点特点：引入密度较低的物质，添加剂数量较少，固化体49玻璃固化概念固化剂特点

玻璃原料为固化剂，将其与危险废物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高温下熔融，经退火后形成稳定的玻璃固化体。概念钠钾玻璃溶解度高，硅酸盐玻璃熔点高，制造困难。磷酸盐：含盐量低、放射性极高的如普里克斯废液（见图4-13）硼酸盐玻璃：高放废液+固化剂——煅烧，升温1100~1150℃，退火

浸出速率最低、增容比最小、高温操作，烧结过程需配备尾气净化系统、成本高、稳定性和耐久性差特点固化剂第三节稳定化／固化处理玻概玻璃原料为固化剂，将其与危险50自胶结固化原理应用及特点

利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。概念CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O经煅烧成具自胶结作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。

不需要加入大量添加剂，废物也不需要完全脱水，工艺简单；固化体化学性质稳定，具有抗渗透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特点，并且结构强度高；但只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消耗一定的热量。特点原理应用该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。

第三节稳定化／固化处理自胶结固化原理应用及特点利用废物自身51技术适用对象主要优点主要缺点水泥固化法重金属、氧化物、废酸1.水泥搅拌，技术已相当成熟；2.对废物中化学性质的变动承受力强;3.可由水泥与废物的比例来控制固化体的结构缺点与防水性；4.无需特殊的设备，处理成本低；5.废物可直接处理，无需前处理。1.废物如含特殊的盐类，会造成固化体破裂；2.有机物的分解造成裂隙，增加渗透性，降低结构强度；3.大量水泥的使用可增加固化体的体积和质量石灰固化法重金属、氧化物、废酸1所用物料来源方便，价格便宜；2操作不需特殊设备及技术；3.产品通常便于装卸，渗透性有所降低1.固化体的强度较低，需较长的养护时间；2.有较大的体积膨胀，增加清运和处置的困难沥青固化法重金属、氧化物、废酸1.有时需要对废物预先脱水或浓缩；2.固化体空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化体的增容较小1.需高温操作，安全性较差；2.一次性投资费用与运行费用比水泥固化法高塑性固化法部分非极性有机物、氧化物、废酸1固化体的渗透性较其他固化法低；2对水溶液有良好的阻隔性3接触液损失率远低于水泥固化与石灰固化。1.需特殊设备和专业操作人员；2.废物如含氧化剂或挥发性物质，加热时会着火或逸散，在操作前先对废物干燥、破碎玻璃固化法不挥发高危性废物，核废料1固化体可长期稳定；2可利用废玻璃屑作为固化材料；3对核能废料的处理已有相当成功的技术1不适用于可燃或挥发性的废物2高温热融需消耗大量能源；3需要特殊设备及专业人员自胶结固化法硫酸钙和亚硫酸钙的废物1烧结体的性质稳定，结构强度高；2烧结体不具生物反应性及着火性1应用面较狭窄；2需要特殊设备及专业人员第三节稳定化／固化处理技术适用对象主要优点主要缺点水泥重金属、1.水泥52习题与思考1.浮选过程中使用的浮选药剂主要有哪些？每种药剂在浮选中起什么作用？2.在什么情况下应用化学浸出方法，有哪几种浸出方法？3.稳定化／固化处理技术主要应用于哪些方面？举例说明。4.目前常用的危险废物稳定化／固化处理技术方法有哪些？它们的适用对象和特点分别是什么？5.稳定化／固化处理的基本要求是什么？6.无机废物固化法和有机废物包封法的优缺点各是什么？7.简述各种稳定化／固化处理方法的原理。8.简述评价固化处理效果的指标。第三节稳定化／固化处理习题与思考第三节稳定化／固化处理53第四章固体废物的物化处理第四章固体废物的物化处理54固体废物浮选

固体废物溶剂浸出

固体废物解毒处理

固体废物固化处理

…固体废物的物化处理方法第四章固体废物的物化处理固体废物浮选固体废物溶剂浸出固体废物解毒处理固体废物固55浮选和浸出【概念】浮选浮选剂正浮选反浮选浸出浸出剂酸浸碱浸盐浸捕收剂起泡剂调整剂等【方法原理】影响浮选效果的因素浮选原理浮选机的基本要求浸出效果的衡量和影响浸出效果的因素浸出方法的分类及每种方法的原理目的组分分离提取方法及原理重点第四章固体废物的物化处理浮选和浸出重点第四章固体废物的物化处理56一、浮选..影响浮选效果的因素浮选工艺过程浮选原理浮选药剂浮选设备料浆/浮选药剂/扩大不同组分的可浮性差异/无数细小气泡/目的颗粒粘附在气泡上上浮捕收剂

起泡剂

调整剂调浆调药调泡机械搅拌式

充气搅拌式

充气式

气体析出式

物料性质药剂条件操作条件第一节：浮选浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程一、..影响浮选效果的因素浮选工艺过程浮选原理浮选药剂浮选设57浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据不同物料表面性质的差异，一部分可浮性好的颗粒被通入水中的微气泡吸附，形成密度小于水的气浮体上浮至液面，另一部分物料仍留在料浆内，把液面上的泡沫刮出，形成泡沫产物，从而达到物料分离的目的。

浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。浮选是在水介质中进行的。润湿性指物质被水润湿的程度。许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。（润湿角）亲水性物质：易被水润湿的物质；疏水性物质：不易被水润湿的物质。第一节：浮选浮选原理：在固体废物与水形成的悬浮液中加入浮选剂，依据不同物58起泡剂在气泡表面的吸附

起泡剂与表面活性剂相互作用

捕收剂:能够选择性地吸附在欲选的颗粒上，使目的颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着的药剂。可分为异极性（黄药、油酸）和非极性油类（煤油、柴油、燃料油、变压器油）两类。

起泡剂:能促进泡沫形成，增加分选界面的药剂。异极性的有机物、多为表面活性物质、强烈的降低表面张力、溶解度应当适度。

调整剂:活化剂（金属阳离子、HS-、HSiO3-）、抑制剂（氧、SO2、淀粉、单宁等）、分散剂（水玻璃、磷酸盐）、絮凝剂（腐殖酸、聚丙烯酰胺）、pH调整剂（酸、碱）等。第一节：浮选起泡剂在气泡表面的吸附起泡剂与表面活性剂相互作用捕收剂:59

浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要有：机械搅拌式、充气搅拌式、充气式、气体析出式等几种设备。目前应用最广泛的浮选机是机械搅拌式，主要有叶轮式机械搅拌机和棒型浮选机。浮选机的基本要求：①良好的充气作用；②搅拌作用；③能形成比较平稳的泡沫区；④能连续工作及便于调节。第一节：浮选浮选机是实现浮选工艺过程的主要装置。主要有：机械搅拌60浮选工艺过程：1）调浆：浮选前料浆的调制；2）调药：加药调整；3）调泡：充气和搅拌正浮选：将有用物质浮入泡沫产品，无用或回收经济价值不大的物质仍留在矿浆内的浮选法。反浮选：将无用物质浮入泡沫产物中，将有用物质留在料浆中的浮选法。优先浮选：将固体废物中有用物质依次一种一种地浮出，成为单一物质产品的浮选方法。混合浮选：将固体废物中有用物质共同浮出为混合物，然后再把混合物中有用物质一种一种地分离的方法。影响浮选效果的因素：物料性质、药剂条件、操作条件第一节：浮选浮选工艺过程：第一节：浮选61溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性的溶解的物理化学过程。浸出目的：使物料中有用或有害成分能选择性地最大限度地从固相转入液相。溶剂的选择：1）对目的组分选择性好；2）浸出率高，速率快；3）成本低，容易制取，便于回收和循环使用；4）对设备腐蚀性小。第二节固体废物的溶剂浸出溶剂浸出：采用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性62（一）浸出动力学过程

浸出过程：1、外扩散；2、化学反应；3、解吸；4、反扩散。Fick第一定律：VD=KD（ρ-ρs）质量作用定律：Vk=KkρsnV=Vk=VD=KD（ρ-ρs）=Kkρsn

n=1时

V=ρ

KD·Kk/(KD+Kk）当Kk》KDV=KDρ过程速率受物质扩散限制当Kk《KDV=Kkρ过程速率受物质扩散限制

第二节固体废物的溶剂浸出（一）浸出动力学过程第二节固体废物的溶剂浸出63物理溶解过程溶质在溶剂作用下仅发生晶格破坏，离子或原子之间化学键的破坏是一可逆过程，溶质可从溶液中结晶出来。交换反应浸出过程氧化还原反应络合反应化学溶解（二）浸出过程的化学反应机理指溶剂与物料的有关组分之间发生化学反应生成可溶性的化合物进入液相的过程。第二节固体废物的溶剂浸出物理溶解过程交换反应浸64应用：提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布的微细、低含量有价成分或除去有害成分酸浸（三）浸出方法碱浸盐浸水浸浸出：溶剂选择性地溶解分离固体废物中某种目的组分的工艺过程浸出剂：浸出过程所用的药剂浸出液：浸出后含目的组分的溶液浸出渣：浸出后的残渣浸出效果衡量第二节固体废物的溶剂浸出应用：提取矿业、化工和冶金等过程排出的成分复杂废渣中所嵌布65酸浸简单酸浸：适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、NiS()、CoS、MnS、Ni3S2;以及大部分金属铁酸盐,砷酸盐和硅酸盐

Me2Oy+H+Mey++H2O;MeO·SiO2+H+Me2++H2SiO3从含铜废物中浸出铜：孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）、蓝铜矿（CuCO3·Cu(OH)2）、黑铜矿（CuO）、赤铜矿（Cu2O）、硅孔雀石（CuSiO3·2H2O）、铜蓝（CuS）、辉铜矿（Cu2S+O2）、黄铜矿（CuFeS2+O2）、金属铜包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸。常用的酸浸剂有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。第二节固体废物的溶剂浸出酸浸简单酸浸：适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、Ni66氧化酸浸控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等）用量，几乎所有金属硫化物中金属元素被氧化溶解，硫被还原为单质硫或硫酸根。MeS+H++氧化剂Me2++S0或SO42-还可浸出某些低价金属化合物（eg.赤铜矿（Cu2O）、辉铜矿（Cu2S）等）。浓硫酸强氧化性可将大部分金属氧化物和氢氧化物转变为相应的硫酸盐MeS+H2SO4

MeSO4+SO2+S+H2O还原酸浸变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物MeXOY(或Me(OH)Y)+H++还原剂Men++H2O工业上常用金属铁、Fe2+、SO2等浸出有色金属生产过程中产生的镍渣、锰渣、钴渣等。MnO2+Fe2++H+

Mn2++Fe3++H2OMnO2+Fe+H+Mn2++Fe3++H2OCo(OH)3+SO2+H+Co2++SO42-+H2ONi(OH)3+SO2+H+Ni2++SO42++H2O第二节固体废物的溶剂浸出氧化酸浸控制酸用量及氧化剂（常用Fe3+、Cl2、O267碱浸氨浸

适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。黑铜矿CuO+NH4OH+(NH4)2CO3Cu(NH3)4CO3+H2O孔雀石CuCO3Cu(OH)2+NH4OH+(NH4)2CO3

Cu(NH3)4CO3+H2O而金属铜通过氧化还原反应浸出Cu+Cu(NH3)4CO3

Cu2(NH3)4CO3Cu2(NH3)4CO3+NH4OH+(NH4)2CO3+O2

Cu(NH3)4CO3+H2OCu、Co、Ni的硫化物常压氨浸常因溶解不完全而留在浸渣中。采用高压氧化氨浸反应式如下：斑铜矿Cu2FeS4+NH3+CO2+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+[Cu(NH4)2]CO3+Fe2O3·nH2O黄铜矿CuFeS2+NH3+O2+H2O

[Cu(NH3)4]SO4+(NH4)2SO4+Fe2O3·nH2O常用的碱浸剂有氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等。第二节固体废物的溶剂浸出碱浸氨浸适用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物浸出。68碳酸钠溶液浸出

较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。

eg.白钨矿CaWO4+Na2CO3Na2WO4+CaCO3苛性钠溶液浸出

苛性钠是拜尔法生产氧化铝的主要浸出剂，也用于高含硅废物中有价成分的浸出。

eg.方铅矿PbS+NaOHNa2WO4+CaCO3还可用于浸出闪锌矿（ZnS）、白钨矿、黑钨矿、铝土矿（Al2O3·nH2O）硫化钠溶液浸出

硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使他们生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。

eg.As2O3(Sb2O3、SnS2、HgS)+Na2SNa3AsS3(Na3SbS3、Na2SnS3、Na2HgS2)为防止硫化钠水解，提高浸出率，实践中常用硫化钠和苛性钠的混合液作为浸出剂。第二节固体废物的溶剂浸出碳酸钠溶液浸出较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解69盐浸氯化钠浸出

如含铅废物。

eg.PbSO4+NaClPbCl2+Na2SO4PbCl2+NaClNa2PbCl4常用的盐浸剂有氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠等溶液。高价铁盐浸出含铋废物，是浸出金属硫化矿废物的良好。

eg.Bi+FeCl3

BiCl3+FeCl2Bi2S3+FeCl3BiCl3+FeCl2+S0氯化铜浸出是浸出金属硫化矿废物的良好浸出剂。可浸出FeS2、CuFeS2、PbS、ZnS、Cu2S等。eg.Cu2S+CuCl2

CuCl+S0次氯酸钠浸出可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。eg.MoS2+NaClO+NaOHNa2MoO4+NaCl+Na3SO4+H2O第二节固体废物的溶剂浸出盐浸氯化钠浸出如含铅废物。eg.Pb70浸出效果衡量设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%），浸出液体积为V(m3),该组分在浸出液中的含量为C(t/m3),浸出渣干质量为m(t),浸渣中该组分含量为（%）浸出率(浸)选择性系数（）第二节固体废物的溶剂浸出浸出效果衡量设废物干质为Q(t),废物中某组分的含量为a（%71（四）影响浸出过程主要因素搅拌速度浸出压力浸出温度物料粒度及其特性（粒度、固液比等）氧分压等溶剂浓度第二节固体废物的溶剂浸出（四）影响浸出过程主要因素搅拌速度浸出压力浸出温度物料粒度及72（五）浸出工艺与设备渗滤浸出／定义搅拌浸出顺流浸出逆流浸出错流浸出渗滤浸出槽机械搅拌浸出槽空气搅拌浸出槽流态化逆流浸出槽高压釜工艺设备第二节固体废物的溶剂浸出（五）浸出工艺与设备渗滤浸出／定义顺流浸出渗滤浸出槽工73离子沉淀离子交换置换沉淀电沉积提取和分离方法溶剂萃取（六）目的组分提取与分离第二节固体废物的溶剂浸出离子沉淀离子交换置换沉淀电沉积提取和分离方法溶剂萃取（六）目74水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。

Men++OH—

Me(OH)n

包括水解沉淀、硫化物沉淀和其他难溶盐沉淀。离子沉淀取对数第二节固体废物的溶剂浸出水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。75

硫化物沉淀大部分的金属离子.常用Na2S,H2S作沉淀剂。其他盐类的沉淀某些金属的磷酸盐、砷酸盐、碳酸盐、草酸盐、氟化物、氯化物等。

eg.Li++Na2CO3Li2CO3+Na+WO42-+CaCl2CaWO4+Cl-

Th4++C2O42-Th(C2O4)2

第二节固体废物的溶剂浸出硫化物沉淀大部分的金属离子.常用Na2S,H2S76水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。

Fe+Cu2+Fe2++Cu

根据热力学原理，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属，直到两种金属的可逆电位相等为止。置换沉淀当铜析出后，由铜、铁和浸液组成的微电池的电动势E为：第二节固体废物的溶剂浸出水解沉淀除了部分碱金属和个别碱土金属外。77溜槽转鼓锥形置换器

设备主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁耗较高、劳动强度大，适合于从稀酸中回收金属为梨形转鼓，由于置换材料不断更新表面，置换速度快，劳动强度较溜槽轻倒锥形，回旋上升的溶液冲刷下沉积物剥落并得到浓集从锥体中部的网格流出，而贫液从上部流出。处理量大，置换材料耗量低。第二节固体废物的溶剂浸出溜槽设备主要由水泥地沟、槽底木制方格，产物为海绵铜。该法铁78Men++H2

Me+H+

利用还原剂H2、CO、SO2等在一定条件下直接从溶液中还原金属的过程。气体还原沉淀反应进行的必要条件为:第二节固体废物的溶剂浸出Men++H2Me+H+利用还原剂79【概念】稳定化固化浸出率增容比浸出速率【方法原理】重金属稳定化方法及适用对象；有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；固化处理的方法原理及优缺点；稳定化／固化效果的评价指标。

重点第三节稳定化／固化处理【概念】稳定化固化重点第三节稳定化／固化处理80应用：对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。目的：使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险，并便于运输、利用和处置。途径：包括将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去，以及通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。一）稳定化／固化第三节稳定化／固化处理应用：对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。一81稳定化(Stabilization)：将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化&物理稳定化，同时发生。化学稳定化：通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动。物理稳定化：将污泥或半固体物质与一种疏松物料混合生成一种粗颗粒、有土壤坚实度的固体，这种固体可以用运输机送至处置场。固化(Solidifacation)：在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。固化过程:利用添加剂改变废物的工程特性的过程。

固化剂：固化所用的惰性材料。

固定化：具有固化和稳定化作用的过程。限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。包容化：用稳定剂/固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。第三节稳定化／固化处理稳定化(Stabilization)：将有毒有害污染物转变82固化产物性能：①抗浸出性；②抗干湿性、抗冻融性；③耐腐蚀性、不燃性；④抗渗透性（固化产物）；⑤足够的机械强度（固化产物）。

评价指标抗压强度装桶贮存:0.1~0.5MPa作建筑材料：>10MPa放射性固化体：前苏>5MPa,英>20MPa浸出速率：固化体浸于水或其他溶液中时，其中危险物质的浸出速率。选择方法、工艺条件等；预测固化体不同环境的性能。体积变化因数／增容比：危险废物处理前后的体积比，取决于掺入固化体中的盐量和可接受的有毒有害物质的水平。常用掺入盐量的质量分数鉴别固化效果。第三节稳定化／固化处理固化产物性能：①抗浸出性；②抗干湿性、抗冻融性；③耐腐蚀性、83固化/稳定化处理的基本要求1、有害废物经固化处理后所形成的固化体应是密实、有一定几何性状，同时具有良好物理性质、化学稳定性的固体，最好能作为资源加以利用；2、固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低，最终产品的体积尽可能小于掺入的固体废物的体积；3、用水或其他指定浸提剂浸提固化体时，有毒有害物质的浸出量不能超过容许水平或浸出毒性标准4、固化工艺过程简单、操作方便，采用有效措施减少有害物质的逸出，以避免工作场所和环境受到污染；5、固化剂来源丰富、价廉易得，处理费用低。6、对于固化放射性废物产生的固化体，还应有较好的导热性、热稳定性和耐热辐射稳定性，防止适当冷却时放射性衰变热使固化体产生自熔化现象。第三节稳定化／固化处理固化/稳定化处理的基本要求第三节稳定化／固化处理84利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。具有相对持久性

有毒有害物质Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金属的化学稳定化技术含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒技术二）化学稳定化As、S、F等非金属，放射性元素的稳定化技术值得深入研究。第三节稳定化／固化处理利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移85重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒有害组分通过氧化还原反应转化为五毒/低毒化学性质稳定的组分

吸附剂

可逆吸附具有选择性：活性炭-有机物；活性氧化铝-镍离子酸碱泥渣中和剂罐式机械搅拌/池式人工搅拌氢氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸盐沉淀碳酸盐沉淀共沉淀无机/有机螯合物沉淀离子交换树脂、天然或人工合成沸石、硅胶

昂贵可逆重金属离子稳定化第三节稳定化／固化处理重金属溶出法离子交换中和法氧化还原法吸附法化学沉淀法将固体废86毒Cr6+Hg2+As5+

氧化还原剂Cr3+Hg

As3+氧化还原反应毒重金属离子的稳定化硫酸亚铁/硫代硫酸钠/亚硫酸氢钠/二氧化硫/煤炭/纸浆废液/锯木屑/谷壳氧化还原法第三节稳定化／固化处理毒Cr6+氧化还原剂Cr3+氧化还原反应毒重硫酸亚87重金属离子的稳定化

吸附剂

活性炭活性炭有机物粘土金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、磁铁矿、硫铁矿、磁黄铁矿等人工材料：飞灰、粉煤灰、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物吸附法第三节稳定化／固化处理重吸附剂吸第三节稳定化／固化处理88重金属离子的稳定化

氢氧化物沉淀法

碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等

硅酸盐固化（pH2~11）

水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合碳酸盐沉淀

钡、镉、铅碳酸盐溶解度《其氢氧化物应用不广泛——pH低，CO2溢出；pH高，氢氧化物化学沉淀法pH~溶解度第三节稳定化／固化处理重氢氧化物沉淀法化pH~第三节稳定化／固化处理89硫化物沉淀法无机硫化物沉淀：应用仅次于氢氧化物沉淀法——大多数金属硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有机硫化物沉淀：较高的分子质量——沉淀物易沉降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用pH范围广。含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）共沉淀永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀重金属离子的稳定化化学沉淀法溶解度Mn2+Zn2+Ni2+

Mg2+Cu2+Cd2+铁氧体Ⅱ:Ⅲ=1:1~1:2第三节稳定化／固化处理硫化物沉淀法重化溶解度Mn2+铁氧体Ⅱ:Ⅲ=1:190重金属离子的稳定化

无机及有机螯合物沉淀

废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成稳定可溶螯合物。螯环Pb2+、Cd2+、Ag+、

Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%;优于Na2S化学沉淀法强氧化剂、高温破坏高pH破坏，NaS高分子有机硫稳定剂，更稳定螯合物螯合效应第三节稳定化／固化处理重无机及有机螯合物沉淀化强氧化剂、高温破坏螯合效91有机污染物氧化解毒臭氧氧化解毒过氧化氢解毒氯氧化解毒理论上1058g臭氧/度电实际150g/度电，费用高自由能高，强氧化剂有紫外线照射时：铁做催化剂产生OH·35%~50%，紫外线功率500W/L五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH〉10第三节稳定化／固化处理有机臭氧氧化解毒过氧化氢解毒氯氧化解毒理论上1058g臭氧92表某些废物对不同固化处理技术的适应性废物成分处理技术水泥固化石灰等材料固化