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含重金属的固体废弃物无害化处理技术

更新时间:2009-09-03 15:43 来源: 作者: 阅读:9462 网友评论0

对于含有大量重金属的危险性废弃物,目前已经有许多应用性成果可供借鉴。如污泥中重金属微生物脱毒方法、重金属分离和浓缩方法、荇泥稳定化/固化处理法等,这些方法均能减少有害成分的浸出毒性等。在诸多处理手段中,已发展了许多重金属污染治理技术,稳定化技术是危险废物管理中的一项重要技术,在区域性集中管理系统中占有重要地位。这些重金属稳定化技术概括起来包括:惰性固体基材固化技术,药剂稳定化技术,pH值控制技术,氧化还原电势控制技术,沉淀技术,束缚于不溶性基质技术,吸附技术,离予变换技术等。

1 惰性固体基材稳定化/固化技术

将有害废物固定或包封在惰性固体基材中的处理方法,称为稳定化或固化。有害废物经过稳定化/固化处理,其浸出毒性将大大降低,能安全地运输,并能方便地进行最终处置。对于稳定性和强度适宜的产品,还可作为建筑基材使用,稳定化/固化技术作为废物资源化利用或最终处置的预处理技术,在国内外已得到广泛应用。

现在已经得到开发利用的稳定化/固化技术主要包括水泥固化、凝硬性材料固化、热塑性做包胎、大型包胶、自胶结固化和水玻璃固化等几种类型。目前,稳定化固化技术主要是应用无机凝硬性凝结剂处理含重金属废物,如用水泥固化、稳定化技术处理电镀重金属污泥。常规的稳定化、固化技术存在着一些不可忽视的问题,如废物经固化处理后,其增容比较大,有时体积可增加6~10倍;另一个重要的问题是固化体的长期稳定性问题。很多研究表叫废物稳定的主要机理是废物和凝结剂之间的化学键合力、凝结剂对废物的物理包胶及凝结剂水合产物对废物的吸附等其同作用。对于确切的包胶机理及固化体在小同化学环境中的长期行为的认始还不够,特别是包胶机理,因为当包胶体破裂后,废物会重新进人环境造成不可预见的影响。对固化试样的长期化学浸出行为和物理完整性还没有客观的评价,这些都影响自常规稳定化/固化技术在未来危险废物处理中的进一 步应用。引对这些问题,近年来提出采用高效化学稳定药剂进行无害化处理的概念。

2 药剂稳定化技术

药剂稳定化处理是指在废弃物中加入某种化学物质,使废物中的有害成分经过变化或被引人某种稳定的晶格结构中。用人工合成的高分子螯合物捕集废物中的重金属的研究正在展开。如清华大学研究的用聚乙烯亚胺与二硫化碳反应得到重金属螯合剂二硫代氨基甲酸或其盐,这种重金属螯合剂对于Cr3+、Cu2+、Ni2+、Ag—、Pb2+、Zn2+和Cd2+均有较好的捕集作用,并且其捕集重金属离子的效果也不受pH值的影响。在废弃物中先加入某些药剂,使有害成分先与其发生作用,再进行固化,其浸出毒性将大大降低。如上海交通大学近年研究的电镀重金属污泥的固化/稳定化处理,经铁氧体湿法预固化的电镀污泥,再用馄凝土进行固化。与单纯的混凝土对污泥进行固化处理相比,固化体强度有明显的提高,浸出毒性也有很大降低。又如在普通水泥中加入黄原酸盐来处理重金属污泥,能降低重金属的浸出率,钙矾石矿物中天然金属也可以置换废物中的危险重金属等。

用药剂稳定化技术处理危险废物,可以在实现废物无害化的同时,达到废物少增容或不增容,从而提高危险废物处理、处置系统的总体效率和经济合理性。同时,还可通过改进螯合剂等的结构和性能,使其与废物中的危险成分之间的化学螯台作用得到强化.进而提高稳定化产物的长期稳定性,减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。因此,药剂稳定化/固化投术将有其广泛的应用前景。

3 pH值控制技术

pH值控制技术是一种最普遍、最简单的方法。其原理为:加人碱性药剂,将废物的pH值调整致使重金属离子具有最小溶解度的范围,从而实现其稳定化。常用的pH值调节荆有石灰、苏打、氢氧化钠等。对于不同的重金属离子,其最小溶解度的范围不同。另外,除了这些常用的强碱外,大部分固化基材,如普通水泥、石灰窑灰渣、硅酸钠等也都是碱性物质,它们在固化废物的同时,也有调整pH值的作用,另外,石灰及一些类型的黏土可片j做pH值缓冲材料。

4 氧化还原电位控制技术

为了使某些重金属离子更易沉淀,常要将其还原为最有利的价态。最典型的是把六价铬(Cr6+)还原为三价铬(Cr3+),五价砷(As5+)还原为三价砷(As3+);常用的还原剂有硫酸亚铁、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫等。

5 沉淀技术

即通过添加化学物质来改变固体废弃物中重金属的溶解性的方法来达到稳定的技术。常用的沉淀剂包括氢氧化物/氧化物、硫化物、硅酸盐、无机和有机配合物等。部分有机化合物表面的活性基团反应可与重金属离子结合形成稳定的沉淀,从而去除水相中溶解的重金属。如有人报道用改良后的酪蛋白去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn等重金属离子时能取得较好的效果。

6 吸附技术

作为处理重金属废物的常用的吸附剂有活性炭、黏土、金属氧化物(氧化铁、氧化镁、氧化铝)等.天然材料(锯末、沙、泥炭、沸石等)、人工材料(飞灰、活性氧化铝、有机聚台物离子交换树脂、硅胶)等。

稳定化技术中还有如钝化作用、提取、置换沉淀、疏水处理、生物处理、电化学方法等许多方法。

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