固体废物的固化与稳定化

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1、第四章固体废物的固化和稳定化4.1概述1.目的：是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减小废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质，以便运输、利用和处置。2.途径：①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；②通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。基本概念固化：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。结构完整的整块密实固体，方便运输。稳定化：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。化学稳定化——不活性化合物，固定于晶格中物理稳定化——粗颗粒、有土壤状坚实度固体实际操作中，这两种过程是同时发

2、生的。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固化处理效果的评价指标浸出率增容比抗压强度定义指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出速度。表达式式中：ar－浸出时间内出的有害物质的量，mg；A0－样品中含有的有害物质的量，mgF－样品的表面积，cm2；M－样品的质量，g；t－浸出时间，d;a.浸出率(leachingrate)测定各类废物固化体的抗浸出性能，预测其在长期贮存条件下的安全性。选择聚乙烯或聚丙烯作为浸出容器材料，以去离子水或合成海水作为浸出剂，将一定尺寸的试验样

3、品用尼龙丝悬挂于浸出容器中，在25±5℃；40±2℃；70±2℃；90±2℃的浸出温度下进行浸出至在试验误差范围内浸出率实际恒定不变。一般从开始试验的第1，3，7，10，14，21，28，35和42天后更换浸出剂，以后每一个月更换一次。然后对浸出液（包括溶解的、悬浮的、沉积的和吸附的）进行分析，从而确定固化体的类型或组成。b.增容比(Enlargementratio)定义指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。表达式式中：V2－固化体体积，m3；V1－固化前有害废物的体积，m3；Ci—增容比，也是应越低越好。c.抗压强度抗压强度：避免破碎和散裂一般的危险废物0.1～0.5MPa便可

4、；如用作建筑材料，应大于l0MPa。放射性废物，其固化产品的抗压强度，前苏联要求＞5MPa，英国要求达到20MPa产品要求基本原则(1)所得到的产品应该是一种密实的、具有一定几何形状和较好物理性质、化学性质稳定的固体；(2)处理过程必须简单，应有有效措施减少有毒有害物质的逸出，避免工作场所和环境的污染；(3)最终产品的体积尽可能小于掺入的固体废物的体积；(4)产品中有毒有害物质的水分或其他指定浸提剂所浸析出的量不能超过容许水平(或浸出毒性标准)；(5)处理费用低廉。(6)对于固化放射性废物产生的固化产品，还应有较好的导热性和热稳定性，以便用适当的冷却方法就可以防止放射性衰变热使固化

5、体温度升高，避免产生自熔化现象，同时还要求产品具有较好的耐辐照稳定性。实际：没有一种固化稳定化方法和产品可以完全满足这些要求。若其综合比较效果尚优，在实际中就可得到应用和发展。4.2固化技术固化有两种方式，其机理也不尽相同：将有害废物通过化学转变或引入到某种晶格中达到稳定化。将有害废物用惰性材料加以包容使之与环境隔离。根据上述基本原理，固化处理方法可划分为四类：包胶固化（又称凝结固化）按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c.塑料固化按包胶结构：a.宏观包胶：将有害废物包裹在包胶体内，使其与环境隔离。b.微囊包胶：用包胶材料包覆废物的微粒。自胶结固化：适用于含有大量能

6、成为胶凝剂的废物，（如：排烟脱硫石膏）玻璃固化：将污泥与玻璃原料一起烧制成玻璃。水玻璃固化：利用水玻璃加酸后的硬化等性能将有害废物结合，包容及吸附而固化。固化剂固化常用的惰性材料：①水泥、沥青、塑料、石灰（凝结固化）②硅酸钠（水玻璃）、粘土（玻璃化固化）4.2.1水泥固化概念：以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。原理：水泥是一种无机胶凝材料，是以水化反应的形式凝固并逐步硬化的，包括两种作用：凝胶包容(Gelencapsulation)：水泥与污泥中的水发生水化反应，生成的凝胶将污泥中的固态物质包容（污泥中的固态物成为水化物的骨料从而被水泥凝胶包容）。离子沉淀(ionic

7、precipitation)：水泥是一种碱性物质，污泥中的重金属离子与水泥中的OH－反应生成难溶于水的沉淀（重金属离子以其稳定的化合物形式存在于水泥制品中）。水泥的种类硅酸盐水泥：以石灰、粘土为主要原料的水泥（又叫波特兰水泥）；矿渣水泥：加入了一定量的高炉淬渣（火山灰质）。粉煤灰水泥：加入了一定量的粉煤灰（火山灰质）。高铝水泥：加入了一定量的高铝原料，如铝土。用于固化处理的水泥主要有：硅酸盐水泥：适用于腐蚀性不强的污泥（因硅酸盐水泥易于和污泥中的油类，有机酸，金属氧化