JP3973252B2 - Method for detoxification of PCB waste and obtained solidified product - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ナトリウム化合物または金属ナトリウムによるPCB廃棄物の無害化処理方法と、それに伴う固化生成物の処理方法に関するもので、特に有害なPCBをビフェニルナトリウムに置換、塩素を抽出しさらに加水分解によりビフェニルとして焼却灰生成物と共に固化処理することを特徴とするPCB処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
PCBは有機塩素化合物であり、ポリクロリネイテッドビフェニル(poly-chlorinated biphenyl)の略称である。ベンゼン環の水素原子がそれぞれ一個ずつとれて二個のベンゼン環が結合したものをビフェニルと云い、ビフェニルは塩素を含まない炭化水素であり燃料にすることができる。このビフェニルに塩素が水素と置換されることにより有害な塩素化合物ができるのであり、塩素の数や位置により種々の性質を示すことになる。
【0003】
従来PCBは、移動禁止の有害物質として行政で管理保管されている。また最近1800℃の高温にて酸化熱分解する方法が提案されているが、PCBは熱に強く、うっかり低温で酸化熱の分解を行うとPCBより、もっと有害なダイオキシンが発生しさらに環境破壊を起こすことからも知られるように、今日まで安全な処理方法は見いだされていない。
【0004】
特公昭64−8242号公報には液状PCBの燃焼処理方法が記載されている。そこに記載された方法は、液状PCBを、あらかじめ、該液状PCBと、水酸化カルシウムおよび/または水酸化マグネシウムと、水溶性高分子と、有機酸金属塩と、珪酸塩と、増量剤とからなる固体状組成物とした後、該固体状組成物を、酸素の存在または不存在下、高温に加熱すると共に、該固体状組成物から放出された蒸気状PCBを、酸素で燃焼させることを特徴とする液状PCBの燃焼処理方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
熱分解されたPCBの問題点は、PCBに含有されている塩素原子が、酸化作用により有害塩素化合物として気体に分解され、大気汚染されることである。このように有害成分を含む気体を、大気中に排出することは、環境に悪影響を与える。したがって有害な塩素化合物を無害な無機塩素化合物にして、有害物が溶出しない処理を施した上で廃棄しなければならない。
【0006】
本発明はPCBを無機塩素化合物に分解した上で、焼却灰の有害金属安定処理剤で安定化し、その状態で固化させる方法と、それによって得られる固化生成物を目的とするものである。本発明の目的は、PCB等の液状有機ハロゲン化物を無害化する方法において、廃棄物を燃焼して得た燃焼灰を利用し、作業性がよくかつ比較的簡単な方法により、確実に無害化する方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、PCB廃棄物中のPCBに対して触媒および溶媒とともにアルカリ処理することにより、ビフェニルナトリウムと塩化ナトリウムに分解することを特徴とするPCB廃棄物の無害化処理方法である。そのPCBに対する分解処理は、PCBを触媒および溶媒と共にアルカリ処理することである。上記PCBに対する分解処理により、PCBをビフェニルナトリウムと塩化ナトリウムに分解し、さらにビフェニルナトリウムをビフェニルに加水分解することができる。
【0008】
したがって、本発明は、PCB廃棄物中のPCBに対して触媒および溶媒とともにアルカリ処理することにより、ビフェニルナトリウムと塩化ナトリウムに分解し、さらにビフェニルナトリウムをビフェニルに加水分解することを特徴とするPCB廃棄物の無害化処理方法である。
【0009】
本発明において、触媒としては塩化コバルト、塩化第一鉄、塩化アルミニウム、エチレンジアミン、木酢および/または焼却灰に含有されている金属類を用いる。溶媒としてはメタノールおよび/またはジエチルエーテルを用いる。
【0010】
本発明において、アルカリ処理とは、ナトリウム以外にカリウム、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、ホウ素および/またはフッ素の複合金属イオン水溶液で処理することである。
【0011】
本発明はPCBなどの有機塩素化合物をジエチルエーテルとメタノールによって溶解し、オルトケイ酸塩、酸化カルシウム、無水炭酸ナトリウムなどのイオン水溶液と攪拌、触媒として塩化コバルト、木酢を加えて攪拌し、最後に水酸化ナトリウムを混入攪拌する。水酸化ナトリウムの混入により、エマルジョン溶液がラジカルとなり、ここで焼却灰に含まれている金属類の触媒作用がおこり、無機塩素化合物とビフェニルに分離、さらに塩化アンモニウムを混入攪拌することによりアンモニア結合に使われていない電子対が水溶液中の(塩化水素)の酸と共有し、NH4 +というイオンになり、塩素イオンと結合、塩化アンモニウムという塩を生成する。それによって焼却灰土壌改良剤による安定固化剤による安定固化物を生成するものである。
【0012】
すなわち本発明のPCB安定処理方法は、ベンゼン環の水素原子と塩素原子の置換により生成された有機塩素化合物を、金属ナトリウムの置換作用でビフェニル化合と塩素化合に分解し、さらに必要に応じてビフェニルナトリウムを加水分解することによってビフェニル苛性ソーダとするものである。ベンゼン等の芳香族炭化水素は、電気の絶縁体であり、電気を伝えない。これは共有結合化合物にはイオンが存在しないため電気伝導性を示さないからであって、水のもつヒドロニウムイオンと水酸イオンを生じさせ、炭化水素の原子間での電気対をつくらずに一個の荷電子をつくることによって、その電子がリレー状で電気を運び、電気が通じることになる。このことはイオンを生じていることであり、ナトリウムイオンの置換反応が進行されることである。また共有結合化合物では、分子が互いに分子力を結合するのであって電気的な引力が働いているわけではなく、分子力は比較的に弱いので、それを分離するには特に大きなエネルギーは必要としない。したがって高温高圧という、大きなエネルギーはなくても反応はおこる。
【0013】
上記PCB廃棄物中のPCBに対して分解処理をしたものは焼却灰系固化剤により固化することができる。本発明は、PCB廃棄物中のPCBに対して分解処理をし、焼却灰系固化剤により固化することを特徴とするPCB廃棄物の無害化処理方法である。
【0014】
本発明で用いる焼却灰系固化剤は、焼却灰をロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で微粉体、例えば100メッシュ以下の微粉体にしたものである。焼却灰をロータリーキルンで加熱処理するに際し、ポルトランドセメントを添加することが好ましい。微粉体にした後、さらにポルトランドセメントを添加することができる。さらに別のロータリーキルンで加熱処理することもできる。
【0015】
上記焼却灰系固化剤は、一般ゴミ、下水汚泥、ヘドロおよび/または産業廃棄物を焼却した後に残る有害な重金属類を含む燃焼灰に特定の処理を施しセメント化したものである。焼却灰のセメント化は、焼却灰に例えば調整剤として重金属不溶化剤を添加してロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で100メッシュ以下の微粉体にして行う。ロータリーキルンで加熱処理する際、焼却灰に重金属不溶化剤として硫酸カリウム、硫酸ナトリウムを添加し、ポルトランドセメントを少量混入して、セメント系特殊固化剤の原料をつくることができる。このようにして有害重金属類を含む焼却灰を再利用することができる。
【0016】
上記重金属不溶化剤は、例えば硫酸カリウム、硫酸ナトリウムおよびポルトランドセメントの組み合わせからなる。これらは、重量で、焼却灰100に対して硫酸カリウム1、硫酸ナトリウム1およびポルトランドセメント2の割合で用いる。ポルトランドセメントは主として水和反応に必要とされるが、重金属不溶化にも寄与している。ロータリーキルンにて熱循環を行い、粉砕機で100メッシュ以下の微粉末にして焼却灰の表面横を拡大し、含有している重金属類の表面エネルギーをも増大させる。
【0017】
ロータリーキルン中の加熱処理で、未燃カーボン、炭化水素など含有されているであろう焼却灰は低酸素雰囲気で加熱処理されることにより脱塩素化し水素化が図られ、微粉砕され微粉体になることによりその表面積が大きくなる。焼却灰が含有している重金属の中には化学反応の触媒作用に適した元素があり、反応促進剤の役割を果たすことも考えられる。
【0018】
本発明のセメント系特殊固化剤の基本の配合成分である有害重金属安定処理剤は、硫酸カリウム(K2SO4)、塩化カリウム(KCl)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、ケイ酸ナトリウム(Na2SiO3・nH2O)、硫化ナトリウム(Na2S・5H20)、塩化カルシウム(CaCl2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、水酸化ナトリウム(Ca(OH)2)、石膏(Na2SO42H2O)、塩化アンモニウム(NH4Cl)、硫化鉄(FeS2)などが例示されるが、硫酸カリウムおよび硫酸ナトリウムが最も好ましい例として挙げられる。
【0019】
すなわち本発明においては、有害重金属安定処理剤として少なくとも硫酸カリウムおよび硫酸ナトリウムを含有するものを用いる。すなわち、焼却灰をロータリーキルンにて熱循環を行い、粉砕機で100メッシュ以下の微粉末にしたものに、有害重金属安定処理剤、好ましくは硫酸カリウムおよび/または硫酸ナトリウムを添加し、さらにポルトランドセメントを少量混入させたセメント系特殊固化剤ができあがる。
【0020】
さらに有害重金属安定処理剤として、塩化カリウム、ケイ酸ナトリウム、硫化ナトリウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、石膏、塩化アンモニウムおよび硫化鉄を含有させることができる。これらの有害重金属安定処理剤は好ましくは水溶液として添加される。これらを水溶液として混合することにより、イオン水溶液をつくる。イオン性物質でもイオンの電荷が2+と2-の炭酸カルシウム(CaCO3)は溶けにくい。さらにイオン間結合力の強いものも溶けにくい。分子性物質でも親水性の基−OHを多くもっている物質は水和イオンをつくる。金属イオンのまわりに集まる陰イオンにより錯体が形成され水和反応による造岩作用の働きを強め岩石の主成分であるH2SiO2+SiO2を長い年月かけてつくりあげるもので共有結合と相まって造岩性を強くするものである。
【0021】
現在焼却灰の処理方法について廃棄物学会で問題とされている一番の問題は鉛処理である。鉛の環境基準値が上がり、今までの処理方法ではほとんど鉛がクリアーできない。しかし、本発明で使用する有害重金属安定処理剤は上記化合物を含有する「RC2001」と「RC6001」の二種類の製品があり、RC6001のpH濃度2.6、RC2001のpH濃度は12.9である。重金属不溶化剤および有害重金属安定処理剤の添加により、鉛化合物は硫化鉛として化合される。すなわち、鉛は焼却した後は酸化鉛が塩化鉛となる。鉛化合物の水に対する溶解度は、塩化鉛が最大で10,700ppm、酸化鉛が1.07ppm、硫酸鉛が0.452ppm、硫化鉛が0.010〜0.014ppmである。鉛は硫黄と反応性が強く、酸化鉛、塩化鉛を酸抽出(RC6001)して抽出後鉛と硫黄の反応が行われる。
【0022】
本発明は、上記いずれかの無害化処理方法により生成された固化生成物にも係わる。本発明は、PCB廃棄物中のPCBに対して触媒および溶媒とともにアルカリ処理することにより、ビフェニルナトリウムと塩化ナトリウムに分解し、さらにビフェニルナトリウムをビフェニルに加水分解した後、焼却灰に調整剤として重金属不溶化剤を添加してロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で100メッシュ以下の微粉体にして得た焼却灰系固化剤により固化した固化生成物である。上記焼却灰系固化剤の代わりに、さらに必要に応じポルトランドセメントおよび有害重金属安定処理剤を配合してなるセメント系特殊固化剤を用いることができる。
【0023】
また、本発明は、上記セメント系特殊固化剤で焼却灰を固化した固化生成物である。本発明の焼却灰用固化剤を用いて固化した生成物は金属単体としてではなく、金属化合物としてセメント系含有物が形成される。
【0024】
焼却灰に含まれている有害物の薬品処理方法では、どのような処理方法であっても焼却灰と薬品の混合、攪拌効率が一番の問題となるため、処理対象物に見合った混合方法、処理時間のテストを繰り返し、焼却灰粒子の無機質成分は固化に必要な石灰分(CaO)、ケイ酸分(SiO2)、アルミナ分(Al23)、鉄分(Fe23)、硫酸根(−SO4)等の化合物を水と反応させて水和物を生成し、液性イオン濃度の変化に応じてイオン荷電が修正され、沈積が始まる。
【0025】
焼却灰内の液層、気層、さらに有機質の硬化に対する最大の阻害要因は、セメントの水硬性鉱物が加水分解によって生ずるカルシウムイオンといち早く反応して、不溶性、または可溶性の化合物を形成する点にある。例えば不溶性塩を形成する場合はその主成分が、セメント粒子の表面を被覆して以後の反応を進まなくする作用、また、可溶性塩の場合は次々に反応して溶液として水和反応の系外に待ち去ってしまう作用である。いずれにしても、このように水和反応の主体であるべき、カルシウムイオンが他の反応系に持ち去られたのでは水和反応の化学バランスが崩れる。依って本発明の安定カルシウム処理剤を混合することにより、液相が石灰含有量を増大し、アルカリ性の組成となることを、さらには急速な水和反応によって水和阻止効果の及ぶ前に固化を達成する組成とすることで、アルミン酸石灰水和物の水和反応を促進し、エトリンガイト(3CaO・Al23・3CaSO4・32H2O)の生成をより多くするもので、これら複塩は重金属を含む、有害物を固定し、溶出させない状態にするものである。
【0026】
本発明によるセメント系特殊固化剤にアンモニアを添加することにより、アンモニアを配位子とするアンモニア分子の水素原子が有機の炭化水素基で置換され、炭化水素基の2箇所に窒素原子が結合した分子は、窒素原子が配位したときに一種の環をつくり、安定度を増す。
【0027】
セメントはエトリンガイドの水和反応による固化作用で固化生成物を形成するため、マイナス温度による固化作用は不可能である。しかし、本発明のセメント系特殊固化剤は、アンモニア分子との反応により、マイナス温度においても固化反応が可能である。
【0028】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこの実施例によって限定されるものではなく、これら実施によって、本発明の趣旨を理解せしめるものである。
【0029】
参考例
焼却灰系固化剤の製造
江戸崎衛生組合、三鷹市、二枚橋衛生組合、東京都、大阪市の焼却灰を使用した。100メッシュの焼却灰を600℃のキルンにて約30分間攪拌を行ないながら熱加工し焼却灰のセメント化物を調整した。その際、調整剤として硫酸カリウム(K2SO4)10g、硫酸ナトリウム(Na2SO4)10g、ポルトランドセメント50gを用いた。
【0030】
セメント系特殊固化剤の主原料として、セメント化物を100メッシュに粉砕したものを1000g、ポルトランドセメント200gをよく混合する。
焼却灰が含有している重金属を化学的に処理するために、有害重金属安定処理剤の水溶液を、ケイ酸ナトリウム(Na3SiO3・nH2O)5g、炭酸カルシウム(CaCO3)2g、炭酸ナトリウム(Na2CO3)2g、硫酸カリウム(K2SO4)3g、塩化カリウム(KCl)2g、硫酸ナトリウム(Na2SO4)3g、塩化カルシウム(CaCl2)2g、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)5g、石膏(Ca(OH)22H3O)3g、塩化アンモニウム(NH4Cl)5g、硫化鉄(FeS2)10gに水10リットルを入れてよく攪拌して調製した。
【0031】
ゴミ焼却場より出された焼却灰を100メッシュの粉体にしたものを1000gに、ポルトランドセメント200g、上記のセメント系特殊固化剤の主原料300gと混ぜ合わせ、上記の有害重金属安定処理剤を10倍に希釈してスランプ8cmの水分量で混練し、固化して4週間養生期間を置き溶出試験を行なった。
【0032】
溶出試験は、カドミウム、シアン、有機リン、鉛、六価クロム、ひ素、アルキル水銀について行った。この試験の結果、シアン、有機リン、六価クロム、アルキル水銀については検出されず、鉛は0.5mg/l未満、カドミウムおよびひ素は0.05mg/l未満、全水銀は0.0005mg/l未満といずれも有害物の判定基準に達しない値であった。
【0033】
実施例1
濃度PCB9400mg/lのPCB4000ccにジエチルエーテル500ccとメタノール500ccを混合して30分間攪拌する。次に水酸化ナトリウムを混入し攪拌を続けながら二酸化ケイ素粉末40g、塩化カリウム60g、炭酸ナトリウム200g、塩化アルミニウム40g、塩化カリウム40g、塩化アンモニウム200g、食塩40g、塩化コバルト20g、塩化第一鉄200gを混合し、さらに60分間ほど攪拌をしながら110℃に加熱してフッ化水素100ccを少しづつ加える。
【0034】
24時間後ビフェニルは二層に分かれ、上層に溶剤、下層に沈殿物が沈殿する。この溶媒抽出により、表1の94,000mg/lのPCB含有量のものが、表2の72mg/lから表3の4.7mg/lまでPCBの含有量が減少した。
【0035】
【表1】

Figure 0003973252
【0036】
【表2】
Figure 0003973252
【0037】
【表3】
Figure 0003973252
【0038】
さらに焼却灰系固化剤と共にセメントと固化して得た固化物についての溶出試験を行った。溶出試験の結果は、表4および表5に示すように、「N.Dmg/l」とPCBを検出していない。
【0039】
【表4】
Figure 0003973252
【0040】
【表5】
Figure 0003973252
【0041】
【発明の効果】
PCB等の液状有機ハロゲン化物の無害化を、廃棄物を燃焼して得た燃焼灰を利用し、作業性がよくかつ比較的簡単な方法により、確実に行うことができる。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for detoxifying PCB waste with sodium compound or sodium metal, and a method for treating a solidified product accompanying the same, and particularly, by replacing harmful PCB with biphenyl sodium, extracting chlorine and further hydrolyzing. The present invention relates to a PCB processing method characterized by solidifying with an incinerated ash product as biphenyl.
[0002]
[Prior art]
PCB is an organochlorine compound and is an abbreviation for poly-chlorinated biphenyl. Biphenyl is one in which one benzene ring hydrogen atom is taken out and two benzene rings are combined. Biphenyl is a hydrocarbon containing no chlorine and can be used as a fuel. By replacing chlorine with hydrogen in this biphenyl, a harmful chlorine compound is produced, and various properties are exhibited depending on the number and position of chlorine.
[0003]
Conventionally, PCBs are managed and stored by the government as hazardous substances that are prohibited from moving. Recently, a method of oxidative pyrolysis at a high temperature of 1800 ° C has been proposed. However, PCB is resistant to heat, and if it is inadvertently decomposed at low temperatures, more harmful dioxins are generated and more environmental damage is caused. As is known from waking up, no safe disposal method has been found to date.
[0004]
Japanese Examined Patent Publication No. 64-8242 discloses a method for burning liquid PCB. The method described therein comprises preliminarily preparing a liquid PCB from the liquid PCB, calcium hydroxide and / or magnesium hydroxide, a water-soluble polymer, an organic acid metal salt, a silicate, and an extender. The solid composition is heated to a high temperature in the presence or absence of oxygen, and the vaporized PCB released from the solid composition is burned with oxygen. A characteristic is a liquid PCB combustion treatment method.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The problem with thermally decomposed PCBs is that the chlorine atoms contained in the PCB are decomposed into gases as harmful chlorine compounds by the oxidizing action and are air polluted. Thus, discharging the gas containing harmful components into the atmosphere has an adverse effect on the environment. Therefore, harmful chlorine compounds must be made harmless inorganic chlorine compounds, treated after which no harmful substances are eluted, and discarded.
[0006]
The present invention is directed to a method of decomposing PCB into an inorganic chlorine compound, stabilizing the incinerated ash with a harmful metal stabilizer, and solidifying it in that state, and a solidified product obtained thereby. An object of the present invention is to make a liquid organic halide such as PCB harmless by using a combustion ash obtained by burning waste and ensuring a detoxification by a method with good workability and a relatively simple method. It is to provide a way to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a method for detoxifying PCB waste, wherein the PCB waste in PCB is decomposed into biphenyl sodium and sodium chloride by alkali treatment with a catalyst and a solvent. The decomposition process for the PCB is an alkali treatment of the PCB together with a catalyst and a solvent. By the decomposition treatment for PCB, PCB can be decomposed into biphenyl sodium and sodium chloride, and biphenyl sodium can be further hydrolyzed into biphenyl.
[0008]
Accordingly, the present invention is a PCB waste characterized by decomposing biphenyl sodium and sodium chloride into biphenyl by hydrolyzing biphenyl sodium and sodium chloride by treating the PCB in the PCB waste with an alkali together with a catalyst and a solvent. This is a detoxification treatment method.
[0009]
In the present invention, as the catalyst, metals contained in cobalt chloride, ferrous chloride, aluminum chloride, ethylenediamine, wood vinegar and / or incinerated ash are used. Methanol and / or diethyl ether is used as the solvent.
[0010]
In the present invention, the alkali treatment is treatment with an aqueous solution of complex metal ions of potassium, calcium, aluminum, magnesium, boron and / or fluorine in addition to sodium.
[0011]
In the present invention, an organic chlorine compound such as PCB is dissolved in diethyl ether and methanol, stirred with an aqueous ionic solution such as orthosilicate, calcium oxide, and anhydrous sodium carbonate, added with cobalt chloride and wood vinegar as a catalyst, and stirred. Mix with sodium oxide and stir. By mixing sodium hydroxide, the emulsion solution becomes radicals, where the metals contained in the incineration ash are catalyzed, separated into inorganic chlorine compounds and biphenyl, and mixed with ammonium chloride to stir the ammonia bond. Unused electron pairs are shared with the (hydrogen chloride) acid in the aqueous solution to form NH 4 + ions that combine with chloride ions to form a salt called ammonium chloride. Thereby, a stable solidified product by a stabilizing solidifying agent by the incinerated ash soil conditioner is generated.
[0012]
That is, the PCB stabilization method of the present invention decomposes an organic chlorine compound produced by substitution of a hydrogen atom and a chlorine atom of a benzene ring into a biphenyl compound and a chlorination compound by a substitution action of metal sodium, and further, if necessary, biphenyl. Biphenyl caustic soda is obtained by hydrolyzing sodium. Aromatic hydrocarbons such as benzene are electrical insulators and do not conduct electricity. This is because there are no ions in the covalently bonded compound, so it does not show electrical conductivity, so water hydronium ions and hydroxide ions are generated, without creating an electric pair between the hydrocarbon atoms. By creating a single charged electron, the electron carries electricity in the form of a relay, and electricity is conducted. This means that ions are generated and the substitution reaction of sodium ions proceeds. In addition, in covalently bonded compounds, the molecules bind molecular forces to each other, and the electric attractive force is not working, and the molecular force is relatively weak. do not do. Therefore, the reaction takes place without high energy such as high temperature and pressure.
[0013]
What decomposed | disassembled with respect to PCB in the said PCB waste can be solidified with an incineration ash type solidification agent. The present invention is a detoxification method for PCB waste, characterized in that the PCB in PCB waste is decomposed and solidified by an incinerated ash-based solidifying agent.
[0014]
The incinerated ash-based solidifying agent used in the present invention is obtained by heat-treating incinerated ash with a rotary kiln, and then converting the incinerated ash into a fine powder, for example, a fine powder of 100 mesh or less. When heat treating the incinerated ash with a rotary kiln, it is preferable to add Portland cement. Portland cement can be further added to the fine powder. Furthermore, it can also heat-process with another rotary kiln.
[0015]
The incinerated ash-based solidifying agent is a cement obtained by subjecting combustion ash containing harmful heavy metals remaining after incineration of general waste, sewage sludge, sludge and / or industrial waste to cement. Cementation of incineration ash is performed by adding a heavy metal insolubilizer as an adjusting agent to the incineration ash, for example, and heat-treating it with a rotary kiln, and then using a pulverizer to make fine powder of 100 mesh or less. When heat-treating with a rotary kiln, potassium sulfate and sodium sulfate can be added to the incinerated ash as heavy metal insolubilizers, and a small amount of Portland cement can be mixed to produce a raw material for cement-based special solidifying agents. In this way, incinerated ash containing harmful heavy metals can be reused.
[0016]
The heavy metal insolubilizing agent is composed of, for example, a combination of potassium sulfate, sodium sulfate and Portland cement. These are used at a ratio of potassium sulfate 1, sodium sulfate 1 and Portland cement 2 to incineration ash 100 by weight. Portland cement is mainly required for the hydration reaction, but also contributes to insolubilization of heavy metals. Thermal circulation is performed in a rotary kiln, and the surface side of the incinerated ash is enlarged by making it a fine powder of 100 mesh or less with a pulverizer, and the surface energy of the contained heavy metals is also increased.
[0017]
Incineration ash that will contain unburned carbon, hydrocarbons, etc. in the heat treatment in the rotary kiln is dechlorinated and hydrogenated by heat treatment in a low-oxygen atmosphere, and pulverized into fine powder This increases the surface area. Among the heavy metals contained in incineration ash, there are elements suitable for catalysis of chemical reactions, and it is also possible to play a role as a reaction accelerator.
[0018]
The harmful heavy metal stabilizer, which is a basic blending component of the cement-based special solidifying agent of the present invention, is potassium sulfate (K 2 SO 4 ), potassium chloride (KCl), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), sodium silicate ( Na 2 SiO 3 · nH 2 O), sodium sulfide (Na 2 S · 5H 2 0), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium hydroxide (Ca (OH) 2 ), gypsum (Na 2 SO 4 2H 2 O), ammonium chloride (NH 4 Cl), iron sulfide (FeS 2 ) and the like are exemplified, and potassium sulfate and sodium sulfate are the most preferred examples.
[0019]
That is, in the present invention, a harmful heavy metal stabilizing agent containing at least potassium sulfate and sodium sulfate is used. That is, incinerated ash is heat-circulated in a rotary kiln, and a harmful heavy metal stabilizer, preferably potassium sulfate and / or sodium sulfate, is added to a fine powder of 100 mesh or less by a pulverizer, and Portland cement is further added. A cement-type special solidifying agent mixed in a small amount is completed.
[0020]
Further, as a harmful heavy metal stabilizer, potassium chloride, sodium silicate, sodium sulfide, calcium chloride, calcium carbonate, sodium hydroxide, gypsum, ammonium chloride and iron sulfide can be contained. These harmful heavy metal stabilizers are preferably added as an aqueous solution. By mixing these as an aqueous solution, an aqueous ionic solution is produced. Even in an ionic substance, calcium carbonate (CaCO 3 ) having an ionic charge of 2 + and 2 is hardly dissolved. In addition, it is difficult to melt those having strong ion-bonding power. Even a molecular substance having a large amount of hydrophilic group —OH creates hydrated ions. A complex is formed by anions gathering around metal ions, strengthening the action of rock formation by hydration reaction, and making H 2 SiO 2 + SiO 2 , which is the main component of rock, over a long period of time. It enhances rockiness.
[0021]
Currently, the most important problem in the Waste Society regarding the disposal of incineration ash is lead treatment. The environmental standard value of lead goes up, and lead can hardly be cleared by the conventional treatment method. However, the hazardous heavy metal stabilizer used in the present invention has two types of products “RC2001” and “RC6001” containing the above-mentioned compounds. The pH concentration of RC6001 is 2.6 and the pH concentration of RC2001 is 12.9. is there. By adding heavy metal insolubilizing agent and harmful heavy metal stabilizer, the lead compound is combined as lead sulfide. That is, after lead is incinerated, lead oxide becomes lead chloride. The solubility of lead compounds in water is 10,700 ppm at maximum for lead chloride, 1.07 ppm for lead oxide, 0.452 ppm for lead sulfate, and 0.010 to 0.014 ppm for lead sulfide. Lead is highly reactive with sulfur, and lead oxide and lead chloride are subjected to acid extraction (RC6001), and the reaction between lead and sulfur is performed after extraction.
[0022]
The present invention also relates to a solidified product produced by any one of the above detoxification methods. In the present invention, PCBs in PCB waste are decomposed into biphenyl sodium and sodium chloride by alkali treatment with a catalyst and a solvent, and further hydrolyzed biphenyl sodium into biphenyl, and then incinerated ash is used as a modifier for heavy metals. It is a solidified product solidified by an incinerated ash-based solidifying agent obtained by adding an insolubilizing agent and heat-treating with a rotary kiln and then obtaining a fine powder of 100 mesh or less with a pulverizer. Instead of the incinerated ash-based solidifying agent, a cement-based special solidifying agent obtained by further blending Portland cement and a toxic heavy metal stabilizing agent may be used as necessary.
[0023]
Moreover, this invention is the solidification product which solidified incineration ash with the said cementitious special solidification agent. The product solidified by using the solidifying agent for incineration ash of the present invention forms a cementitious material as a metal compound, not as a simple metal.
[0024]
In any chemical treatment method for hazardous substances contained in incineration ash, the most important issue is the mixing and incineration efficiency of incineration ash and chemicals. , Repeated test of treatment time, the inorganic components of the incinerated ash particles are lime (CaO), silicic acid (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), iron (Fe 2 O 3 ) necessary for solidification, A compound such as sulfate radical (—SO 4 ) reacts with water to form a hydrate, and the ionic charge is corrected according to the change in the liquid ion concentration, and deposition begins.
[0025]
The biggest impediment to hardening of liquid, gas and organic matter in incineration ash is that cement hydraulic minerals react quickly with calcium ions generated by hydrolysis to form insoluble or soluble compounds. is there. For example, in the case of forming an insoluble salt, the main component covers the surface of the cement particles and prevents the subsequent reaction from proceeding. It is the action that waits for. In any case, the chemical balance of the hydration reaction is lost if calcium ions, which should be the main component of the hydration reaction, are taken away by other reaction systems. Therefore, by mixing the stable calcium treating agent of the present invention, the liquid phase increases the lime content and becomes an alkaline composition, and further solidifies before reaching the hydration inhibitory effect by a rapid hydration reaction. By promoting the hydration reaction of lime aluminate hydrate and increasing the production of ettringite (3CaO.Al 2 O 3 .3CaSO 4 .32H 2 O), A salt fixes a harmful substance including a heavy metal so that it does not elute.
[0026]
By adding ammonia to the cement-based special solidifying agent according to the present invention, the hydrogen atom of the ammonia molecule having ammonia as a ligand is replaced with an organic hydrocarbon group, and nitrogen atoms are bonded to two positions of the hydrocarbon group. The molecule creates a kind of ring when the nitrogen atom is coordinated and increases stability.
[0027]
Since cement forms a solidified product due to the solidification effect of the hydration reaction of etrin guide, the solidification effect at minus temperature is impossible. However, the cement-type special solidifying agent of the present invention can be solidified at a minus temperature by reaction with ammonia molecules.
[0028]
【Example】
Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples, and the gist of the present invention can be understood by these examples.
[0029]
Reference Example Manufacture of incinerated ash-based solidifying agent Incinerated ash from Edozaki Sanitary Association, Mitaka City, Nihombashi Sanitary Association, Tokyo and Osaka City was used. A 100-mesh incinerated ash was heat-processed while stirring in a kiln at 600 ° C. for about 30 minutes to prepare a cemented product of the incinerated ash. At that time, 10 g of potassium sulfate (K 2 SO 4 ), 10 g of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), and 50 g of Portland cement were used as regulators.
[0030]
As a main raw material of the cement-based special solidifying agent, 1000 g of a cemented product pulverized to 100 mesh and 200 g of Portland cement are mixed well.
In order to chemically treat heavy metals contained in incineration ash, an aqueous solution of a toxic heavy metal stabilizer is prepared by using 5 g of sodium silicate (Na 3 SiO 3 .nH 2 O), 2 g of calcium carbonate (CaCO 3 ), carbonic acid. 2 g of sodium (Na 2 CO 3 ), 3 g of potassium sulfate (K 2 SO 4 ), 2 g of potassium chloride (KCl), 3 g of sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), 2 g of calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca (Ca ( OH) 2 ) 5 g, gypsum (Ca (OH) 2 2H 3 O) 3 g, ammonium chloride (NH 4 Cl) 5 g and iron sulfide (FeS 2) 10 g were mixed with 10 liters of water and prepared.
[0031]
100g powder of incineration ash from the garbage incineration plant is mixed with 1000g, 200g of Portland cement and 300g of the main raw material of the above cement-based special solidifying agent, and 10 The elution test was carried out with a 4-week curing period after the mixture was diluted twice, kneaded with a slump of 8 cm in water content, and solidified.
[0032]
The dissolution test was conducted for cadmium, cyan, organophosphorus, lead, hexavalent chromium, arsenic, and alkylmercury. As a result of this test, cyan, organophosphorus, hexavalent chromium and alkyl mercury were not detected, lead was less than 0.5 mg / l, cadmium and arsenic were less than 0.05 mg / l, and total mercury was 0.0005 mg / l. Both were less than the criteria for toxic substances.
[0033]
Example 1
500 cc of diethyl ether and 500 cc of methanol are mixed with 4000 cc of PCB with a concentration of PCB of 9400 mg / l and stirred for 30 minutes. Next, 40 g of silicon dioxide powder, 60 g of potassium chloride, 200 g of sodium carbonate, 40 g of aluminum chloride, 40 g of potassium chloride, 200 g of ammonium chloride, 40 g of sodium chloride, 20 g of cobalt chloride and 200 g of ferrous chloride are added while stirring with sodium hydroxide. Mix, heat to 110 ° C. with stirring for about 60 minutes, and add 100 cc of hydrogen fluoride little by little.
[0034]
After 24 hours, biphenyl is separated into two layers, with the solvent in the upper layer and the precipitate in the lower layer. By this solvent extraction, the PCB content of 94,000 mg / l in Table 1 decreased from 72 mg / l in Table 2 to 4.7 mg / l in Table 3.
[0035]
[Table 1]
Figure 0003973252
[0036]
[Table 2]
Figure 0003973252
[0037]
[Table 3]
Figure 0003973252
[0038]
Furthermore, an elution test was performed on the solidified material obtained by solidifying with cement together with the incinerated ash-based solidifying agent. As a result of the dissolution test, as shown in Tables 4 and 5, “N.Dmg / l” and PCB were not detected.
[0039]
[Table 4]
Figure 0003973252
[0040]
[Table 5]
Figure 0003973252
[0041]
【The invention's effect】
The detoxification of liquid organic halides such as PCB can be reliably performed by using a combustion ash obtained by burning waste and having a good workability and a relatively simple method.

Claims (9)

PCB廃棄物中のPCBに対して触媒および溶媒とともにアルカリ処理することにより、ビフェニルナトリウムと塩化ナトリウムに分解すること、アルカリ処理による分解の後、そのアルカリ処理による分解物を、焼却灰をロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で微粉体にした焼却灰系固化剤により固化すること、その際硫酸カリウムおよび/または硫酸ナトリウムを含有する有害重金属安定処理剤の存在下固化することを特徴とするPCB廃棄物の無害化処理方法。PCBs in PCB waste are decomposed into biphenyl sodium and sodium chloride by alkali treatment with a catalyst and a solvent, and after decomposition by alkali treatment, the incinerated ash is heated in a rotary kiln after decomposition by alkali treatment. PCB disposal characterized by being solidified by an incinerated ash-based solidifying agent that has been treated and then made into a fine powder by a pulverizer, and solidifying in the presence of a hazardous heavy metal stabilizer containing potassium sulfate and / or sodium sulfate Detoxification method of things. さらにビフェニルナトリウムをビフェニルに加水分解する請求項1のPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to claim 1, further comprising hydrolyzing biphenyl sodium into biphenyl. 触媒が塩化コバルト、塩化第一鉄、塩化アルミニウム、エチレンジアミン、木酢および/または焼却灰に含有されている金属類である請求項1または2のPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is a metal contained in cobalt chloride, ferrous chloride, aluminum chloride, ethylenediamine, wood vinegar and / or incinerated ash. 溶媒がメタノールおよび/またはジエチルエーテルである請求項1、2または3のPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to claim 1, 2 or 3, wherein the solvent is methanol and / or diethyl ether. アルカリ処理が、ナトリウム以外にカリウム、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、ホウ素および/またはフッ素の複合金属イオン水溶液で処理することである請求項1ないし4のいずれかのPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkali treatment is treatment with a mixed metal ion aqueous solution of potassium, calcium, aluminum, magnesium, boron and / or fluorine in addition to sodium. 焼却灰をロータリーキルンで加熱処理するに際し、ポルトランドセメントを添加する請求項1ないし5のいずれかのPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to any one of claims 1 to 5, wherein Portland cement is added when incineration ash is heat-treated with a rotary kiln. 微粉体にした後、さらにポルトランドセメントを添加したものである請求項1ないし6のいずれかのPCB廃棄物の無害化処理方法。  The method for detoxifying PCB waste according to any one of claims 1 to 6, wherein Portland cement is further added after making the powder fine. 上記の焼却灰系固化剤が、焼却灰をロータリーキルンで加熱処理し、その後粉砕機で微粉体にし、さらにロータリーキルンで加熱処理したものである請求項1ないし7のいずれかのPCB廃棄物の無害化処理方法。 The incinerated ash-based solidifying agent is obtained by detoxifying PCB waste according to any one of claims 1 to 7 , wherein the incinerated ash is heat-treated with a rotary kiln, then finely ground with a pulverizer, and further heat-treated with a rotary kiln. Processing method. 請求項1ないし8のいずれかの無害化処理方法により生成された固化生成物。  A solidified product produced by the detoxification method according to any one of claims 1 to 8.
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