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1、固体废物处理与处置物化处理第1页，本讲稿共62页第一节第一节 溶剂浸出溶剂浸出 成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程排出的废渣等，若要提业固体废物、化工和冶金过程排出的废渣等，若要提取其中的有价成分或是去除其中的有害成分，采用传取其中的有价成分或是去除其中的有害成分，采用传统的分选技术往往成效甚微，而常常采用化学浸出统的分选技术往往成效甚微，而常常采用化学浸出（溶剂浸出）技术。（溶剂浸出）技术。第2页，本讲稿共62页n浸出浸出是溶剂选择性地溶解固体废物中某种是溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组分，使该组分进入溶液中而达
2、到与目的组分，使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组分相分离的工艺过程。废物中其他组分相分离的工艺过程。n浸出过程所使用的药剂成为浸出过程所使用的药剂成为浸出剂浸出剂，浸出，浸出后含目的组分的溶液成为后含目的组分的溶液成为浸出液浸出液，残渣成，残渣成为为浸出渣浸出渣。第3页，本讲稿共62页一、浸出方法一、浸出方法n根据浸出药剂种类的不同，浸出分为：根据浸出药剂种类的不同，浸出分为：酸酸浸、碱浸、盐浸、水浸。浸、碱浸、盐浸、水浸。n酸浸酸浸n常用的有常用的有稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸王水、氢氟酸、亚硫酸等。凡废物中的某等。凡废物中的某种组分可通过
3、酸溶进入溶液的都可采用酸种组分可通过酸溶进入溶液的都可采用酸浸的方法。浸的方法。第4页，本讲稿共62页(1)简单酸浸简单酸浸n用于：大部分用于：大部分金属的简单氧化物、金属铁酸金属的简单氧化物、金属铁酸盐、砷酸盐和硅酸盐，小部分金属硫化物盐、砷酸盐和硅酸盐，小部分金属硫化物(FeS、Ni2S、CoS、MnS、NiS)。第5页，本讲稿共62页(2)氧化酸浸氧化酸浸n用于：用于：大部分金属硫化物大部分金属硫化物。氧化剂：。氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2。(3)还原酸浸还原酸浸第6页，本讲稿共62页2、碱浸n浸出能力一般比酸浸药剂弱，但选择性高，浸出能力一般
4、比酸浸药剂弱，但选择性高，浸出液较纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。浸出液较纯净，且设备防腐蚀问题较易解决。n碱浸药剂：碱浸药剂：碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫碳酸铵、氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠化钠。n浸出方法：氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠浸出方法：氨浸、碳酸钠溶液浸出、苛性钠溶液浸出、硫化钠溶液浸出等。溶液浸出、硫化钠溶液浸出等。第7页，本讲稿共62页(1)氨浸氨浸：常用于铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出，属常用于铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出，属于金属的电化腐蚀过程。由于于金属的电化腐蚀过程。由于铜、钴、镍能与氨铜、钴、镍能与氨形成稳定的可溶络合物形成稳定的可溶络合物，扩大了铜、钴、镍
5、离子，扩大了铜、钴、镍离子在溶液中的稳定区，降低了铜、钴、镍的还原电在溶液中的稳定区，降低了铜、钴、镍的还原电位，使其较易转入浸液中。位，使其较易转入浸液中。例如：黑铜矿例如：黑铜矿第8页，本讲稿共62页(2)碳酸钠溶液浸出碳酸钠溶液浸出：适用于能与碳酸钠反应生成可适用于能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的废物。主要用于浸出某些含溶性钠盐的废物。主要用于浸出某些含钨钨废料、硫废料、硫化化钼钼氧化焙烧渣、含氧化焙烧渣、含磷磷废物、含废物、含钒钒废物。例如：白废物。例如：白钨矿钨矿(3)苛性钠溶液浸出苛性钠溶液浸出：是生产氧化铝的主要浸出剂，是生产氧化铝的主要浸出剂，也常用于含也常用于含硅硅高的固体废物
6、有价组分的浸出。例如：高的固体废物有价组分的浸出。例如：方铅矿方铅矿第9页，本讲稿共62页(4)硫化钠溶液浸出硫化钠溶液浸出:硫化钠可分解砷、锑、锡、汞硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使其生成可溶性硫代酸盐的形态转等硫化物，使其生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸出液中。入浸出液中。第10页，本讲稿共62页3、盐浸、盐浸n利用无机盐的水溶液为浸出剂，常用的有利用无机盐的水溶液为浸出剂，常用的有氯化氯化钠、高价铁盐、氯化铜、次氯酸钠钠、高价铁盐、氯化铜、次氯酸钠。常用于浸。常用于浸出出铁、铅、铋、锌、铜铁、铅、铋、锌、铜。第11页，本讲稿共62页二、浸出效果衡量二、浸出效果衡量n常用：浸出率、浸出
7、过程的选择性、浸出药剂的用量常用：浸出率、浸出过程的选择性、浸出药剂的用量衡量浸出过程。衡量浸出过程。n浸出率浸出率:转入浸出液中的溶质量与物料原含溶质总量转入浸出液中的溶质量与物料原含溶质总量的比值。的比值。n选择性系数选择性系数():当其他条件相同时当其他条件相同时,能产生相同电位的待能产生相同电位的待测离子活度测离子活度i和干扰离子活度和干扰离子活度j的比值的比值,愈接近愈接近1，则该两，则该两组分的浸出选择性愈差。组分的浸出选择性愈差。第12页，本讲稿共62页三、浸出工艺三、浸出工艺l为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果，浸出前一般须进行为使废物中的目的组分充分暴露，增大浸出效果
8、，浸出前一般须进行破碎处理，也可焙烧后浸出。破碎处理，也可焙烧后浸出。1、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤浸出和搅拌浸出。、根据浸出过程废物的运动方式，浸出分为渗滤浸出和搅拌浸出。渗滤浸出渗滤浸出：浸出剂在浸出剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下：浸出剂在浸出剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过固定废料层的浸出过程。而上通过固定废料层的浸出过程。搅拌浸出搅拌浸出：将磨细的废物与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸出过：将磨细的废物与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸出过程，可浸出各种废物。浸出前废物磨细至程，可浸出各种废物。浸出前废物磨细至0.3mm以下，采用连续以下，采用连
9、续操作制度。操作制度。第13页，本讲稿共62页2、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工、据浸出剂与被浸废料的相对运动方式的不同浸出工艺可分为艺可分为顺流浸出、错流浸出和逆流浸出顺流浸出、错流浸出和逆流浸出三种。三种。浸出剂浸出剂被浸物料被浸物料送后续处理送后续处理浸液浸液浸渣浸渣物料物料新浸出剂新浸出剂顺流浸出工艺流程顺流浸出工艺流程错流浸出工艺流程错流浸出工艺流程浸液浸液浸渣浸渣被浸物料被浸物料浸出剂浸出剂逆流浸出工艺流程逆流浸出工艺流程第14页，本讲稿共62页n物料粒度及其特性物料粒度及其特性n一般来说，粒度细、比表面积大、结构疏一般来说，粒度细、比表面积大、结构疏松、组成简单、裂
10、隙和孔隙发达、亲水性松、组成简单、裂隙和孔隙发达、亲水性强的物料浸出率高。强的物料浸出率高。n渗滤池浸出粒度以渗滤池浸出粒度以0.5-1.0cm为宜。为宜。四、影响浸出过程的主要因素第15页，本讲稿共62页n浸出温度浸出温度：大部分浸出化学反应和扩散速率随温度大部分浸出化学反应和扩散速率随温度升高而加快。升高而加快。n浸出压力浸出压力：浸出速率随着压力增加而加快。浸出速率随着压力增加而加快。n搅拌速度搅拌速度：搅拌可减小扩散层厚度，有利于提高浸出搅拌可减小扩散层厚度，有利于提高浸出过程中物料的扩散速率。过程中物料的扩散速率。第16页，本讲稿共62页n其他因素：其他因素：固液比、氧分压、溶剂浓度
11、固液比、氧分压、溶剂浓度等。等。n合适的固液比可通过实验确定；合适的固液比可通过实验确定；n溶剂浓度过高，不仅不经济，而且杂质进入溶液的量增溶剂浓度过高，不仅不经济，而且杂质进入溶液的量增多，设备腐蚀程度增大；多，设备腐蚀程度增大；n鼓入气体可提高料浆中氧分压，对一些特定的浸出反应有鼓入气体可提高料浆中氧分压，对一些特定的浸出反应有重要意义。重要意义。第17页，本讲稿共62页第二节 固化与稳定化处理一、固化一、固化（一）概述（一）概述1.1.基本概念基本概念n固化处理固化处理：是用物理：是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在惰性化学方法将有害废物固定或包封在惰性基材中，使之呈现化学稳定性或密
12、封性的一种无害化处理方基材中，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。法。n固化剂固化剂：固化所用的惰性材料。：固化所用的惰性材料。n固化体固化体：有害废物经过固化处理所形成的固化产物。：有害废物经过固化处理所形成的固化产物。n目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣目前已应用于处理电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣和镉渣。和镉渣。第18页，本讲稿共62页2.固化处理的基本要求固化处理的基本要求n固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿固化体应具有良好的抗渗透性、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
13、。源加以利用。n固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低。固化过程中材料和能量消耗要低，增容比要低。n工艺过程简单、便于操作。工艺过程简单、便于操作。n固化剂来源丰富，价廉易得。固化剂来源丰富，价廉易得。n处理费用低。处理费用低。第19页，本讲稿共62页3.固化处理的主要指标固化处理的主要指标n固化体的浸出速率固化体的浸出速率：指固化体浸于水中或其它溶液中时，其：指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有害物质的浸出速度。中有害物质的浸出速度。Vn=(mt/m0)/(Ae/V)t)nVn标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率，cm/d；nmt浸出时间
14、内浸出的有害物质的量，浸出时间内浸出的有害物质的量，mg；nm0样品中含有的有害物质的量，样品中含有的有害物质的量，mg；nAe样品暴露的表面积，样品暴露的表面积，cm2；nV样品的体积，样品的体积，cm3；nt浸出时间，浸出时间，d。第20页，本讲稿共62页n增容比增容比：指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值，即的比值，即 Ci=V2/V1nCi增容比；增容比；nV2固化体体积，固化体体积，m3；nV1固化前有害废物的体积，固化前有害废物的体积，m3。第21页，本讲稿共62页n抗压强度抗压强度：危险废物的固化体必须具有一定的抗压强度，危险废物
15、的固化体必须具有一定的抗压强度，在环境中才能安全贮存或处置。在环境中才能安全贮存或处置。n装桶贮存或进行处置时，其抗压强度控制在装桶贮存或进行处置时，其抗压强度控制在0.10.5MPa；n如用作建筑材料，其抗压强度应大于如用作建筑材料，其抗压强度应大于10MPa；n放射性废物固化体的抗压强度，苏联要求是放射性废物固化体的抗压强度，苏联要求是5MPa，英国要求是达到英国要求是达到20MPa。第22页，本讲稿共62页4、固化处理机理固化处理机理n固化处理的机理十分复杂，目前理论阐述不明确。目固化处理的机理十分复杂，目前理论阐述不明确。目前的方法主要两类：前的方法主要两类：n将污染物化学转变或者引入
16、到某种稳定的晶格中；将污染物化学转变或者引入到某种稳定的晶格中；n将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封；将污染物直接掺入到惰性材料中进行包封；n二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。二者单独或者结合使用。主要用于处理无机废物。第23页，本讲稿共62页5、固化处理分类固化处理分类l按照原理分为按照原理分为(1)包胶固化：据固化剂类型分为水泥、热塑包胶固化：据固化剂类型分为水泥、热塑性材料固化（沥青、热塑性塑料）、石灰固性材料固化（沥青、热塑性塑料）、石灰固化、热固性塑料化、热固性塑料(有机聚合物有机聚合物)固化；固化；(2)玻璃固化；玻璃固化；(3)自胶结固化；自胶结固化；(4)水玻璃固化
17、等。水玻璃固化等。第24页，本讲稿共62页（二）包胶固化（二）包胶固化n包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废物堆进行包覆处理。废物堆进行包覆处理。n固化剂类型：固化剂类型：水泥、石灰、热塑性材料固化水泥、石灰、热塑性材料固化热固性材料固化热固性材料固化。第25页，本讲稿共62页1.水泥固化水泥固化1）原理）原理以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。适于各种含重金属的污泥。种处理方法。适于各种含重金属的污泥。重金属离子重金属离子 （高（高pH 下）下）氢氧化物或碳酸盐氢氧化物或碳酸盐第26页，本讲稿共62页（
18、2）水泥与添加剂）水泥与添加剂固化剂固化剂：硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等：硅酸盐、火山灰质硅酸盐水泥等添加剂添加剂：能够吸收有害物质并促进其凝固，：能够吸收有害物质并促进其凝固，可减少水泥用量，加强固化体的强度，降低可减少水泥用量，加强固化体的强度，降低有害组分的浸出率。有害组分的浸出率。常用有常用有吸附剂吸附剂（活性氧化铝、粘土等）、（活性氧化铝、粘土等）、缓缓凝剂凝剂（酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、（酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等）、促凝促凝剂剂（水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和（水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等）和减水剂减水剂（表面活性剂等）。（表面活性剂等）。第27页，本讲稿共62页（3）水泥固化工艺水泥
19、固化工艺n有害固体废物、水泥、添加剂有害固体废物、水泥、添加剂+水水搅拌混合搅拌混合养护养护水泥固化体。水泥固化体。n要求：要求：pH8；水灰比在水灰比在1:2左右；左右；水泥与废物比：由实验确定。水泥与废物比：由实验确定。凝固时间：初凝时间凝固时间：初凝时间2h，终凝时间在，终凝时间在48h以内；以内；选择适当的添加剂；选择适当的添加剂；养护条件：室温、相对湿度养护条件：室温、相对湿度80%、28天；天；第28页，本讲稿共62页（4）水泥固化法的应用水泥固化法的应用n电镀污泥固化处理电镀污泥固化处理第29页，本讲稿共62页（5）水泥固化的特点水泥固化的特点n优点：优点：l固化工艺和设备比较简
20、单，设备和运行费用低；水泥和添加固化工艺和设备比较简单，设备和运行费用低；水泥和添加剂便宜易得；剂便宜易得；l对含水量较高的废物可以直接固化；对含水量较高的废物可以直接固化；l固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出，固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物的浸出，固化体的强度、耐热性、耐久性均好；固化体的强度、耐热性、耐久性均好；l产品适于投海处置，有的产品可作路基或建筑物基础材产品适于投海处置，有的产品可作路基或建筑物基础材料。料。第30页，本讲稿共62页（5）水泥固化的特点水泥固化的特点n缺点缺点：n产品一般都比最终废物原体积增大产品一般都比最终废物原体积增大1.52.0倍；倍；n固化
21、体中污染物的浸出率较高，须作涂覆处理；固化体中污染物的浸出率较高，须作涂覆处理；n废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可能影响水泥废物有的需作预处理或需要加入添加剂，因而可能影响水泥浆的凝固，并会使成本增加，废物体积增大；浆的凝固，并会使成本增加，废物体积增大；n水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。水泥的碱性能使铵离子变成氨气释出。n特点特点：水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有：水泥固化法对含高毒重金属废物的处理特别有效。效。第31页，本讲稿共62页2.石灰固化石灰固化（1）原理原理n以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添以石灰为固化剂，以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂，粉煤灰和水泥窑灰所含
22、有的活性氧化加剂，粉煤灰和水泥窑灰所含有的活性氧化铝和二氧化硅与石灰、水反应铝和二氧化硅与石灰、水反应坚硬物质，坚硬物质，将废物包容的方法。将废物包容的方法。n波索来反应：波索来反应：Ca(OH)2+SiO2+H2O (CaO)x(SiO2)y(H2O)zCa(OH)2+Al2O3+H2O (CaO)x(Al2O3)y(H2O)z第32页，本讲稿共62页（2）应用应用n适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放适用于固化钢铁、机械的酸洗工序所排放的废液和废渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、的废液和废渣、电镀污泥、烟道脱硫废渣、石油冶炼污泥等。石油冶炼污泥等。n固化体养护后可作为路基材料或砂坑填充固化体养护
23、后可作为路基材料或砂坑填充物。物。第33页，本讲稿共62页（3）特点：）特点：n优点：优点：n使用的添加剂本身是废物，来源广，成本低；使用的添加剂本身是废物，来源广，成本低；n操作简单，不需要特殊的设备，处理费用低；操作简单，不需要特殊的设备，处理费用低；n被固化的废渣不要求脱水和干燥；被固化的废渣不要求脱水和干燥；n可在常温下操作，没有尾气处理问题等。可在常温下操作，没有尾气处理问题等。n缺点：缺点：n石灰固化体的增容比较大；固化体容易受酸性介质浸蚀，需对石灰固化体的增容比较大；固化体容易受酸性介质浸蚀，需对固化体表面进行涂覆。固化体表面进行涂覆。第34页，本讲稿共62页3.热塑性材料固化（
24、1）原理原理n用热塑性物质作固化剂，在一定温度下用热塑性物质作固化剂，在一定温度下将废物进行包覆处理。热塑性物质在常将废物进行包覆处理。热塑性物质在常温下呈固态，高温时变成熔融胶粘性液温下呈固态，高温时变成熔融胶粘性液体，故可用来包覆废物。体，故可用来包覆废物。n常用的热塑性材料：常用的热塑性材料：沥青、石蜡、聚乙沥青、石蜡、聚乙烯、聚丙烯烯、聚丙烯等。等。第35页，本讲稿共62页（2）沥青固化沥青固化n以沥青为固化剂与有害废物在一定的温度、以沥青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应，配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固使有
25、害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。化体。第36页，本讲稿共62页n沥青固化的基本方法沥青固化的基本方法n先将废物脱水，再同沥青在高温下混合；先将废物脱水，再同沥青在高温下混合；n或将废物与沥青共同加热脱水，再冷却、固化。或将废物与沥青共同加热脱水，再冷却、固化。高温熔化混合蒸发法：高温熔化混合蒸发法：将废液加入预先熔化的沥青中，在将废液加入预先熔化的沥青中，在150230下搅拌混合蒸发，待水分和其他挥发组分排下搅拌混合蒸发，待水分和其他挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。暂时乳化法：暂时乳化法：化学乳化法化学乳化法：第37页，本讲稿共62页
26、高温熔化混合蒸发法沥青固化流程第38页，本讲稿共62页暂时乳化法沥青固化流程第39页，本讲稿共62页n沥青固化的优点及适应性：沥青固化的优点及适应性：n优点：优点：沥青具有良好的粘结性、化学稳定性与一定的弹性和塑沥青具有良好的粘结性、化学稳定性与一定的弹性和塑性；对大多数酸、碱、盐类有一定的耐腐蚀性。此外，性；对大多数酸、碱、盐类有一定的耐腐蚀性。此外，它还具有一定的辐射稳定性。它还具有一定的辐射稳定性。n应用：应用：一般用于一般用于中、低放射水平中、低放射水平的蒸发残液，废水化学处理的蒸发残液，废水化学处理产生的沉渣，焚烧炉产生的灰烬、塑料废物、电镀污泥、产生的沉渣，焚烧炉产生的灰烬、塑料废
27、物、电镀污泥、砷渣等。砷渣等。第40页，本讲稿共62页（3）热塑性塑料固化）热塑性塑料固化n以热塑性塑料为固化剂与有害废物按一定的以热塑性塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）进行搅拌混合，使其共聚和固化而将有害废进行搅拌混合，使其共聚和固化而将有害废物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。物包容形成具有一定强度和稳定性的固化体。第41页，本讲稿共62页热塑性材料固化特点热塑性材料固化特点n优点优点：固化产品空隙率低，致密度高；浸出率低于水：固化产品空隙率低，致密度高；浸出率低于水泥法和石灰法；增容比小。固化基材对溶液或微
28、生物泥法和石灰法；增容比小。固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性。固化体不需作长时间养护。具有强抗侵蚀性。固化体不需作长时间养护。n缺点缺点：废物必须预先冷冻、融解或离心脱水处理；基材具：废物必须预先冷冻、融解或离心脱水处理；基材具有可燃性，产品应有适宜的包装；热塑性材料价格昂贵，有可燃性，产品应有适宜的包装；热塑性材料价格昂贵，操作复杂，设备费用高。操作复杂，设备费用高。第42页，本讲稿共62页4、热固性塑料固化、热固性塑料固化（1）原理原理n将一种有机聚合物的单体与废物一个特殊设计的混合器里完全将一种有机聚合物的单体与废物一个特殊设计的混合器里完全混合，然后加入一种催化剂搅拌均匀，使其聚合
29、、固化。使废混合，然后加入一种催化剂搅拌均匀，使其聚合、固化。使废物被聚合物包胶。物被聚合物包胶。n常用的有机聚合物：脲醛树脂和不饱和聚酯。常用的有机聚合物：脲醛树脂和不饱和聚酯。n 不饱和聚酯树脂是由二元羧酸（或酸酐）与二元醇缩聚，并与乙烯基单体共聚形成的网状体型结构的材料。n 脲醛树脂是尿素和甲醛反应得到的聚合物。第43页，本讲稿共62页（2）应用应用n在含有重金属、油及有机物的电镀污泥中在含有重金属、油及有机物的电镀污泥中加入碳酸钙，干燥以后与不饱和聚酯、催加入碳酸钙，干燥以后与不饱和聚酯、催化剂、助凝剂、河沙等混合加热固化。化剂、助凝剂、河沙等混合加热固化。第44页，本讲稿共62页（3
30、）热固性塑料固化的特点热固性塑料固化的特点n优点优点：在常温下操作；添加的催化剂数量很少，终产：在常温下操作；添加的催化剂数量很少，终产品体积比其他固化法小；既能处理干渣，也能处理湿品体积比其他固化法小；既能处理干渣，也能处理湿泥浆；固化体不可燃；固化体密度小。泥浆；固化体不可燃；固化体密度小。n缺点缺点：不够安全，有时包胶剂要求用：不够安全，有时包胶剂要求用强酸性催化剂强酸性催化剂，因而在聚合过程中会使重金属溶出，并要求使用耐腐因而在聚合过程中会使重金属溶出，并要求使用耐腐蚀设备；蚀设备；固化体耐老化性差固化体耐老化性差；固化体松散，需装入容器；固化体松散，需装入容器处置，增加了处置费用；此
31、法要求操作熟练，以保证固处置，增加了处置费用；此法要求操作熟练，以保证固化质量。化质量。第45页，本讲稿共62页（三）（三）玻璃固化玻璃固化1.原理原理n以玻璃为固化剂，将待固化的废物首先在高温下煅烧，使以玻璃为固化剂，将待固化的废物首先在高温下煅烧，使之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃料混合，之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃料混合，在在1000温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃固温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃固化体。适用于极少量特毒废物的处理。化体。适用于极少量特毒废物的处理。2.应用应用（1）磷酸盐的玻璃固化）磷酸盐的玻璃固化 连续式连续式（2）硼酸盐
32、的玻璃固化）硼酸盐的玻璃固化 半连续操作半连续操作第46页，本讲稿共62页磷酸盐玻璃固化流程第47页，本讲稿共62页硼酸盐玻璃固化流程第48页，本讲稿共62页3.玻璃固化的特点玻璃固化的特点n优点优点：处理效率最好；玻璃固化体致密，在水及处理效率最好；玻璃固化体致密，在水及酸、碱溶液中的浸出率小，大约为酸、碱溶液中的浸出率小，大约为10-7 g/(cm.d)；增容比小；在玻璃固化过程中产生的粉尘量少；玻璃增容比小；在玻璃固化过程中产生的粉尘量少；玻璃固化体有较高的导热性、热稳定性和辐射稳定性。固化体有较高的导热性、热稳定性和辐射稳定性。n缺点缺点：装置较复杂，处理费用高、工作温度较高、设装置较
33、复杂，处理费用高、工作温度较高、设备腐蚀严重，以及放射性核素挥发量大等。备腐蚀严重，以及放射性核素挥发量大等。第49页，本讲稿共62页（四）自胶结固化1.原理原理n将含有大量硫酸钙或亚硫酸钙的泥渣，在适将含有大量硫酸钙或亚硫酸钙的泥渣，在适宜的控制条件下进行煅烧，使其部分脱水至宜的控制条件下进行煅烧，使其部分脱水至产生有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙产生有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙（CaSO41/2H2O）状态，然后与特制的添加）状态，然后与特制的添加剂和填料混合成稀浆，经凝结硬化形成像塑剂和填料混合成稀浆，经凝结硬化形成像塑料一样硬度的自胶结固化体。此固化体具有料一样硬度的自胶结固化体。
34、此固化体具有抗透水性高、抗微生物降解和污染物浸出率抗透水性高、抗微生物降解和污染物浸出率低的特点。低的特点。第50页，本讲稿共62页2.工艺流程烟道气脱硫泥渣固化Terra-Crete流程第51页，本讲稿共62页3.特点特点n优点优点：采用的填料飞灰是工业废料，以废制废节约资源；采用的填料飞灰是工业废料，以废制废节约资源；固化体的化学稳定性好，浸出率低；凝结硬化时固化体的化学稳定性好，浸出率低；凝结硬化时间短；对固化的泥渣不需要完全脱水等。间短；对固化的泥渣不需要完全脱水等。n缺点缺点：只适用于含硫酸钙、亚硫酸钙泥渣或泥浆的处理；需只适用于含硫酸钙、亚硫酸钙泥渣或泥浆的处理；需要熟练的操作技术
35、和昂贵的设备，煅烧泥渣需消耗一要熟练的操作技术和昂贵的设备，煅烧泥渣需消耗一定的能量等。定的能量等。第52页，本讲稿共62页二、稳定化处理n稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解稳定化是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。性、低迁移性及低毒性的物质的过程。第53页，本讲稿共62页Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等等重重金金属属的的化化学学稳稳定化技术定化技术有有 毒毒 有有 害害 物物 质质含含氯氯的的挥挥发发性性有有机机物物、硫硫醇醇、酚酚类类、氰氰化化物物等等有有机机污污染染物物的的氧氧化化解解毒毒技术技术利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性利用化学药剂通过化
36、学反应。具有相对持久性。药药药药 剂剂剂剂 稳稳稳稳 定定定定 化化化化 处处处处 理理理理第54页，本讲稿共62页酸碱泥渣酸碱泥渣 中和剂中和剂 罐式机械搅拌罐式机械搅拌/池池式人工搅拌式人工搅拌将将固固体体废废物物中中可可以以发发生生价价态态变变化化的的某某些些有有毒毒有有害害组组分分通通过过氧氧化化还还原原反反应应转转化化为为无无毒毒/低低毒毒化化学学性性质质稳稳定定的组分的组分吸附剂吸附剂 可逆可逆 吸附具有选择性：活吸附具有选择性：活性炭性炭-有机物；活性有机物；活性氧化铝氧化铝-镍离子镍离子氢氧化物沉淀氢氧化物沉淀 硫化物沉淀硫化物沉淀 硅酸盐沉淀硅酸盐沉淀 碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀
37、共沉淀共沉淀 无机无机/有机螯合有机螯合物沉淀物沉淀重金属重金属溶出法溶出法离子离子交换交换中和法中和法氧氧化化还还原法原法吸附法吸附法化化学学沉沉淀法淀法离离子子交交换换树树脂脂、天天然然或或人人工工合合成成沸沸石石、硅胶硅胶 昂贵昂贵 可逆可逆 2.1 重 金 属 化 学 稳 定 化第55页，本讲稿共62页还原剂还原剂还原剂还原剂硫硫酸酸亚亚铁铁/硫硫代代硫硫酸酸钠钠/亚亚硫硫酸酸氢氢钠钠/二二氧氧化化硫硫/煤煤炭炭/纸浆废液纸浆废液/锯木屑锯木屑/谷壳谷壳Cr6+Hg2+As3+Cr3+HgAs5+氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应无毒有毒重重重重金金金金属属属属离离离离子
38、子子子的的的的稳稳稳稳定定定定化化化化氧氧氧氧化化化化还还还还原原原原法法法法 药剂稳定化处理第56页，本讲稿共62页氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法 碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等碱性物质：氢氧化钠、石灰、碳酸钠等 固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等固化基材：硅酸盐水泥、石灰窑灰渣、碳酸钠等硅酸盐固化（硅酸盐固化（pH pH 211）水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合水和金属离子与二氧化硅或硅胶不同比例结合 碳酸盐沉淀碳酸盐沉淀 钡、镉、铅碳酸盐溶解度其氢氧化物钡、镉、铅碳酸盐溶解度其氢氧化物 应用不广泛应用不广泛pH低，低，CO2溢出；溢出；pH高，氢氧化物高，氢氧化物重重重
39、重金金金金属属属属离离离离子子子子的的的的稳稳稳稳定定定定化化化化化化化化学学学学沉沉沉沉淀淀淀淀法法法法pH溶解度第57页，本讲稿共62页硫化物沉淀法硫化物沉淀法 无机无机硫化物沉淀硫化物沉淀：应用仅次于氢氧化物沉淀法：应用仅次于氢氧化物沉淀法大多数大多数金属金属硫化物溶解度低硫化物溶解度低。一般保持。一般保持pH大于大于8。有机有机硫化物沉淀硫化物沉淀：较高的分子质量：较高的分子质量沉淀物易沉沉淀物易沉 降、脱水和过降、脱水和过滤；沉淀彻底，适用滤；沉淀彻底，适用pH范围广。范围广。含汞废物及含重金属的粉尘含汞废物及含重金属的粉尘（焚烧灰及飞灰等）（焚烧灰及飞灰等）共沉淀共沉淀 永久磁铁吸
40、住。碳酸钙也可产生共沉淀永久磁铁吸住。碳酸钙也可产生共沉淀重重重重金金金金属属属属离离离离子子子子的的的的稳稳稳稳定定定定化化化化化化化化学学学学沉沉沉沉淀淀淀淀法法法法铁氧体铁氧体铁氧体铁氧体:=1:1:=1:1:=1:1:=1:11:21:21:21:2Mn2+Zn2+Ni2+Mg2+Cu2+Cd2+溶解度第58页，本讲稿共62页无机及有机螯合物沉淀无机及有机螯合物沉淀 废物中含有的配合剂：废物中含有的配合剂：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成等形成稳定可溶螯合物稳定可溶螯合物。螯环螯环 Pb2+、Cd2+、Ag+、Ni2+、Cu2+
41、,98%Co2+、Cr2+,85%；优于优于Na2S重重重重金金金金属属属属离离离离子子子子的的的的稳稳稳稳定定定定化化化化化化化化学学学学沉沉沉沉淀淀淀淀法法法法强氧化剂、高温破坏强氧化剂、高温破坏 高高pHpH破坏破坏螯合效应第59页，本讲稿共62页 吸吸 附附 剂剂 活性炭：活性炭活性炭：活性炭 有机物有机物 粘土：粘土：金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝金属氧化物：氧化铁、氧化镁、氧化铝 天然材料：锯末、沙、泥炭、沸石、软锰矿、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、人工材料：飞灰、粉煤灰
42、、高炉渣、活性氧化铝、有机聚合物有机聚合物重重重重金金金金属属属属离离离离子子子子的的的的稳稳稳稳定定定定化化化化吸吸吸吸 附附附附法法法法镍离子镍离子镍离子镍离子第60页，本讲稿共62页2.2 有机污染物的氧化解毒技术有机污染物的氧化解毒技术 向废物中投加某种强氧化剂，可以将有机污染物转化为CO2和H2O，或转化为毒性很小的中间有机物，以达到稳定化目的。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、氯气、漂白粉等。1、臭氧氧化解毒、臭氧氧化解毒 如用臭氧处理氰化物时发生反应：NaCN+O3一NaCNO+O22、过氧化氢氧化解毒、过氧化氢氧化解毒 如用过氧化氢处理氰化物时发生下列反应：NaCN+H2O2一Na
43、CNO+H2O 3、氯氧化解毒、氯氧化解毒 如果废物是液态的，则可以将氯气直接通入其中发生水解反应生成次氯酸：CI2+H2O一HOCI+H+CI-次氯酸HOCI是一种弱酸，又进而在瞬间离解：HOCIH+OCI-第61页，本讲稿共62页有机有机 污染物污染物 氧化解毒氧化解毒 臭氧氧化臭氧氧化 解毒解毒 过氧化氢过氧化氢 解毒解毒氯氧化解毒氯氧化解毒理论上理论上1058g臭氧臭氧/度电度电 实际实际150g/度电，费用高度电，费用高 自由能高，强氧化剂自由能高，强氧化剂 有紫外线照射时：有紫外线照射时：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 铁做催化剂产生铁做催化剂产生OH 35%50%，紫外线，紫外线功率功率500W/L 五氯酚污染的土壤，五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳，有机碳 第62页，本讲稿共62页