1概述
水泥固化的實(shí)際過程十分復(fù)雜,目前尚未有理論上的透徹解釋。一般認(rèn)為其作用機(jī)理是通過水泥中的粉末狀硅酸鈣水化膠體對有毒物質(zhì)的吸附,及水泥中水化物能與有害物質(zhì)形成固溶體,從而將其束縛在水泥硬化組織內(nèi)。普通硅酸鹽水泥就具有良好的固化有毒物的性能。在我國,用水泥固化處理重金屬固體廢物已有實(shí)驗(yàn)研究,但未見有應(yīng)用的研究報道。本研究用此法處理線路板廠的廢水處理污泥,對其固化條件、固化材料配比、固化塊的浸出性能、抗壓強(qiáng)度等作了初步實(shí)驗(yàn)探索。
2實(shí)驗(yàn)部分
211實(shí)驗(yàn)材料
試驗(yàn)所采用的污泥取自廣州黃埔經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)某線路板廠廢水車間用石灰混凝沉淀、脫水干化后的污泥餅,其含水量為50~55.污泥經(jīng)烘干恒重、粉碎,過200目篩后備用。
212實(shí)驗(yàn)方法
將污泥、水泥、河沙、添加劑、水按一定比例在容器中混合均勻,注入穩(wěn)定形狀容器固化成型得固化樣品。取出測其比重、抗壓強(qiáng)度及金屬離子浸出率。
浸出實(shí)驗(yàn)按GB5086-85進(jìn)行操作,固化塊經(jīng)粉碎(超微粉碎機(jī)在茶葉領(lǐng)域)(<5mm)稱重后,放入燒杯中,加水至固化塊完全浸沒,至一定時間取少量分析用原子吸收分光光度計分析Cu、Sn、Au、Fe.固化塊的抗壓強(qiáng)度按GB177-85《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法》,pH值用pHC-3S型酸度測定。
3結(jié)果與討論
311425水泥的固化特性
為了制得均勻的固化體必須選用具有流動性好、凝固時間合適、離析水量適當(dāng)?shù)乃嗷旌衔锱淞戏桨浮嚢铏C(jī)可混合的混凝土的流動值一般應(yīng)在200~300mm之間,初凝時間應(yīng)在1h以上,離析水消失時間應(yīng)在6h以內(nèi)[4]。我們試驗(yàn)了不同配比的水泥固化體的混合性實(shí)驗(yàn)。
水泥固化處理效果良好,其中Cu2 的浸出濃度大大低于我國《有色金屬工業(yè)固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的浸出最高允許濃度。
Sn、Au的浸出濃度也均低于011mg/I.這可能是因?yàn)榛炷恋哪Y(jié)和硬化過程中主要的化學(xué)反應(yīng)是水泥化合物,同時由于固化塊的微孔與毛細(xì)管不連通,污泥中的重金屬被封固在硬化塊內(nèi),阻止了重金屬內(nèi)部溶出,溶出只在固化塊表面進(jìn)行,因此,其溶出量很低。
312pH的影響
由于固化塊最終處理是自然堆放或作為建筑路基材料,其不可避免會被自然降雨所淋浸,近年來因工業(yè)污染,酸雨現(xiàn)象嚴(yán)重,南方地區(qū)常出現(xiàn)pH<5的降雨,有時甚至低于310,而pH正是影響金屬離子溶出的重要因素之一。為測定不同pH對固化塊的浸出規(guī)律,我們用不同pH的水作實(shí)驗(yàn)。
隨著pH降低,Cu2 的浸出濃度增大,低pH時增加一倍多,高pH時變化不明顯;Sn在高pH和低pH均有所增加,顯然是因?yàn)镾n具有兩性的緣故。Au的浸出變化較小。整個pH值的影響表現(xiàn)為在高或低pH水中浸出濃度有所增加,這除了與金屬離子本身的性質(zhì)有關(guān)外,同時與水泥本身易受酸堿腐蝕也有一定關(guān)系,但總的影響不大。
313污泥/水泥配比的影響
水泥是固化的基本材料,其用量的多少直接關(guān)系到金屬離子固化效果、固化塊的強(qiáng)度及固化處置的成本。我們對不同的污泥/水泥配比進(jìn)行了Cu2 浸出實(shí)驗(yàn)。
所以綜合考慮,在不影響固化塊抗壓強(qiáng)度的情況下,應(yīng)盡量選擇水泥使用量較低的配比。
314添加劑硫脲的影響
添加硫脲主要是考察對固化塊中Cu2 的固化影響,筆者認(rèn)為硫脲在固化過程中可能起著兩個作用:(1)促進(jìn)作用,促進(jìn)水泥的膠凝固化作用,便固化塊形成網(wǎng)狀交聯(lián)三維結(jié)構(gòu),對有害成分起著固化作用;(2)一種硫化劑,與Cu2 作用形成穩(wěn)定的硫化物,從而防止Cu2 的溶出。顯然,配方中加入硫脲可使固化塊的固化能力增強(qiáng),Cu2 的浸出隨著硫脲加入量的增大而降低。
315固化塊的抗壓強(qiáng)度
因?yàn)槲勰喙袒笮纬傻墓袒瘔K,要采取自然堆放或利用作為路基材料等,所以固化塊必須具有一定的抗壓強(qiáng)度。我們對不同配比的固化塊進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度的測試。水泥的含量增加,抗壓強(qiáng)度增加。
水泥含量對抗壓強(qiáng)度有較大的影響,隨著水泥含量的增加抗壓強(qiáng)度降低。配方中加入添加劑Na2SiO3對固化塊的抗壓強(qiáng)度有明顯的提高。本研究認(rèn)為因水泥的主要成分是硅酸鹽(Ca、Al、Mg、Fe等),Na2SiO3作為添加劑,能加快水泥成分的水合反應(yīng),促進(jìn)水泥交聯(lián)凝固,從而提高固化塊強(qiáng)度,降低有害物質(zhì)的溶出。
4結(jié)論
對石灰中和混凝污泥采用水泥固化,效果良好,Cu的浸出率均大大低于允許浸出濃度。實(shí)驗(yàn)得出最佳配比的固化污泥,克服了污泥造成的二次污染。水泥固化材料易得、固化操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)。不足之處,其處理成本相對較高。
以印刷線路板廠為對象的剖析
2011-08-01 17:36:55 作者: 來源: 評論:0 點(diǎn)擊:
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