CZ127492A3

CZ127492A3 - Process for treating materials containing heavy metals

Info

Publication number: CZ127492A3
Application number: CS921274A
Authority: CZ
Inventors: Jan Ing Csc Masat
Original assignee: Masat Jan
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1994-01-19
Also published as: EP0568903A1

Description

Způsob úpravy materiálů s obsahem těžkých kovů

Oblast techniky

Vynález se týká chemických procesů a technologií, používaných k úpravě materiálů kontaminovaných těžkými kovy, jako na pr. zemin, kalů, škvár ze spaloven a tepláren, popílků a pod.

Dosavadní stav techniky

Z různých oborů průmyslové činnosti vznikají materiály, které vzhledem ke svému složení a zejména vzhledem k obsahu těžkých kovů nelze považovat za zcela neškodné. Dle předpisů o chráně životního prostředí většiny' vyspělých zemí, lze totiž za neškodné považovat jen takové materiály, které vyhoví předpisům o jejich kategorizaci a^: souvisejícím předpisům, vymezujícím další nakládání s nimi. Inertnost musí být prokázána testy, které simulují dlouhodobý vliv přírodních podmínek na materiály uložené na nezabezpečených plochách, jako na př. vliv kyselých dešťů, agresivních podzemních a průsakových vod a pod. (U.S. Environmental Protection Agency: Test Methods for Evaluating Solid Waste; Der Schweizerische Bundesrat: Technische Verordnung uber Abfalle (TVA) vom 10.12. 1990 a j.). Materiály, které těmto testům nevyhoví, nelze pokládat za inertní a proto s nimi musí být nakládáno jako se zvláštními odpady, mohou být umísťovány jenom na zabezpečených skládkách za podstatně vyšší úplaty a pod.

Proto je nutno takové materiály upravovat tak, aby vyhověly testům, které by je dovolily zařazovat do kategorie materiálů inertních. To znamená, še kationty nežádoucích kovů

- 2 I a anionty sledovaných kyselin musí být buň odstraněny, nebo vázány tak, aby nemohlo dojít k jejich vyluhování.

Postupy orientované na fixaci těžkých kovů jsou založeny

T jednak na vytváření různých povlaků, na pr. roztavenou ele- ¹mentární sírou, pomocí vodního skla a chloridu vápenatého, umělých hmot, prykyric a j. (HASS, H.J.: Chemikalienbestandige Einkapselung von Altlasten. Yortr. Techn. Akad^ E3Slin-____ _ gen, 5/6.3.1987; STUPP, H.Ď.: Wasser Luft u. Betrieb - Achema Report ’88, 42-56) nebo na zapracování do cementových malt a záměsí, označovaném jako S/S postupy (solidification/ /stabilization) vyvíjené zejména v USA (Factors affecting stabilization/solidification of hazardous v/aste, project in $ progress. U.S. Environmental Protection Agency, Gincinnati,

1986). TTevýhodou první skupiny postupů je snadná abraze povrchové vrstvy a tím i relativní nestabilita takto ošetřených materiálů, nevýhodou druhé skupiny je produkce značně většího množství odpadu.

Pro odstraňování těžkých kovů z popisovaných materiálů jsou nejčastěji používány různé formy loužení, jako na př. kyselá vypírka kationtů kovů, nebo jejich převádění do různých komplexů. Tyto postupy však bývají vhodné pouze tehdy, jsou-li odstraňované kovy přítomny jen v malých koncentracích.

U kovů, které jsou zastoupeny výraznějším podílem a zejména pak u kovů amfoterního charakteru jako na př. zinku a chrómu, je kyselá vypírka naprosto nevhodná. Navíc pak dochází k narušování povrchu zpracovávaných materiálů.a tím k usnadnění vstupu atakujících činidel jako na př. kyselých dešíů, nebo agresivních podzemních vod, takže takové materiály testů kategorizace odpadů nevyhoví a nelze je tudíž ve smyslu příslušných předpisů považovat za inertní. Často pak takto ošetřené materiály vykazují stabilitní parametry dokonce výrazně horší, než materiály neošetřené.

*

- 3 i ř

! Podstata vynálezu

Bylo zjištěno, že kombinovaným působením některých reaktantů lze dosáhnout tak pevné fixace sledovaných kationtů i í aniontů, že materiály popsaným způsobem ošetřené, splňují hraniční limity všech známých testů kategorizace odpadů a mohou být proto považovány za zcela inertní.

Principem předmětného postupu je v první fázi působení kyselých činidel, která naruší povrchovou vrstvu zpracovávaných materiálů a tím usnadni vstup činidel fixujících těžké kovy jako kationty těžko.rozpustných solí. V další fázi je nutno zamezit pohyblivosti aniontů těchto Činidel další fixa_f cí a v závěrečné fázi jejich převedení na nerozpustné sloučet niny. · *

Způsob se s výhodou provádí tak, že na zpracovávaný mai teriál se působí v první fázi směsí silné minerální nebo organické kyseliny a/nebo kyseliny fosforečné, nebo jiného zdroje aniontů kyseliny fosforečné. Za stálého míchání se pak reakční směs udržuje tak dlouho, až hodnoty pH této směsi přestanou mít rostoucí charakter. Poté se přidá roztok soli Al ⁺ a/nebo Fe⁺⁺⁺ ve stechiometrickém množství odpovídajícím 20 hm. % použitého PO^ iontu a po'krátkém promíchání se přídavkem vhodné alkalie upraví pH reakční směsi na hodnoty vyšší než. 8,2, Upravený materiál se pak buň vysuší, nebo pouze odcedí a dále je móžno s ním nakládat jako s materiálem inertním.

v

Stupen inertizace dosažený tímto způsobem je tak vysoký, Že finální produkty vyhovují nejen nejpřísnějším testům kategorizace materiálů, ale vykazují vysokou stabilitu i za řádopřísnějších podmínek, Tak na př. popsaným způsobem upravená Škvára ze spalovny komunálního odpadu vyhověla podmínkám testu TVA nejen po dobu předepsaných 48 hodin, ale splňovalapředepsané limitní hodnoty i po 240 hodinách. Provedení postupu osvětlují, ne však,omezují příklady provedení.

Příklady provedení

1. Ke 100 g škváry ze spalovny komunálního odpadu o granulometrickém spektru :

O - 1 mm 55 hm, %

- 3 mm 30 ___________________...3 -.8 mm .15- —-*-·· — bylo přidáno

100 ml vody, 1,2 g ledové kyseliny octové a 3,8 g technické kyseliny fosforečné (85 %aí). Průběh reakce byl kontrolován měřením pH reakční směsi v pětiminutových intervalech^ byly

získány níže uvedené hodnoty:
min. .-.=0^- 5	¹⁰	15	20
pH 1,40 3,46	4,05	4,14	4,20
Po dvacetiminutovém míchání byla	reakční	směs oddělena

od eluátu (87 ml) a do vlhké hmoty bylo rozmícháno 2,5 ml 37 % ního síranu železitého ve 100 ml vody. Po pětiminutovém působení bylo,za stálého míchání, upraveno pH reakční směsi přídavkem 0,86 g techn. CaO, upravená Škvára odfiltrována a usušena při 105°0.

Stupeň inertizace byl prokazován testy vyluhovatelnosti dle TVA. Vyluhovatelnost kationtů byla prokazována dvěma 24 hodinovými elucemi do desetinásobného množství destilované vody kontinuálně sycené C0₂. Limitní a dosažené hodnoty uvádí následující tabulka:

Kationt	Vyloužená množství (mg.l¹) Lim. hodn.	(mg.l ¹24 hod
0-24 hod.	24 - 48 hod. za
Al	méně než 0,03	0,3	1
Ba	0,01	0,02	0,5
Pb'	méně než 0,064	méně než 0,064	0,1
Cd	0,007	0,007	0,01
Cr	0,01	0,01	0,06

k i	Co	méně než 0,012	méně než 0,012	0,05
1	Cu	0,045	0,085	0,2
	Ni	0,021	méně než 0,017	0,2
i	Zn	méně než 0,007	0,267	1
f	Sn	0,152	méně než 0,152	0,2

Stabilitní test vyluhovatelnoati aniontů byl proveden podle stejného předpisu (TVA) .tak, že zkoumaný vzorek byl převrstven desetinásobným množstvím destilované vody a ponechán stání dvakrát 24 hodin. V získaných eluátech byl stanovován obsah dusitanů, siřičitanů a fosforečnanů a pH. Získané hodnoty jsou'opět tabelárně shrnuty:

Aniont. Vylouženó množství (mg.l^-^) Lim. hodn. (mg.l’¹)

	0- 24 hod.	24 - 48 hod.
NO’	0,07	0,06 .	0,1
so’	0,075	0,050	0,1
po}-	(P.l’¹)' 0,228	0,033	1,0
pH	6,94	6,88	6-12

2. 100 g zeminy o zrnitosti 0-5,6 mm,, kontaminované , m. j. Pb, Zn, Mn, Ni, Cr a Cu, bylo rozmícháno se 120 ml vody.

¹ K reakční směsi bylo přidáno 2,2 g konc. ^SO^ a 5,35

Ca (í^PO^* ^Po ustálení hodnoty pH na 4,62 byl eluát v mnosství 101 ml odfiltrován a k oddělené zemině přidáno 0,5 g síranu železitého a 0,5 g síranu hlinitého. Po pětiminutovém míchání bylo pH reakční směsi upraveno přídavkem NaOH na hodnotu 10,96, reakční směs odfiltrována a filtrační koláč sušen 10 hod. při 105°C.

Inertnost upravené zeminy byla ověřena opět testy TVA získané hodnoty jsou opět uváděny tabelárně:

Kationt	—Τ •'l. Vyloužená množství (mg.l ) Lim. hodn. (mg.l )
0-24 bod.	24-48 hod. za 2 4 hod.
AI	0,693		0,581	1
Ba	0,03		0,02	0,5
Pb	méně než 0,064	méně než	0,064	0,1
Cd	— 0,007	w ¹¹ «»-—	0,007	0,01
Cr	— 0,01 .	— ·	.0,01-------	-0,06----
Co ~	0,023		0,019	0,05
Cu	0,051		0,048	0,2
Ni	0,032		0,02 9	0,2
Zn	méně než 0,007		0,128	1
Sn	0,152	méně než	0,152	0,2
Aniont	1 Yyloužená množství	(mg.l Η	Lim. hodn.	(mg.l^-·³·)
	0-24 hod.	24 - 48	hod. za	24 hod.
NO2	0,04		0,036	0,1
SO“ 0,068 PO^“ . (P.l¹) 0,232		0,059 0,086	0,1 1,0
pH	7,22		7,16 6	- 12

ΐ

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Způsob úpravy materiálů s obsahem těžkých kovů, jako na př. zemin, škvár ze spaloven a tepláren, popílků a pod. vyznačený tím, že na tyto materiály se působí nejprve kyselým roztokem obsahujícím anionty silné minerální nebo organické kyseliny a/nebo kyseliny fosforečné až k dosažení stálého pH reakční směsi, které je nižší než 6,9, následně se přidá sůl hlinitá a/p.ebc železitá ve stechiometrickém množství do 20 % vztaženého na množství fosforečnancvého aniontu a poté se pH reakční směsi upraví na pH vyšší než 8,2.