NL9002335A - In een matrix ingebedde, niet uitloogbare organische verbindingen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: In een matrix ingebedde, niet uitloogbare organische verbindingen.

De uitvinding heeft betrekking op een matrix gevormd met een gehard anorganisch bindmiddel met ingesloten milieuschadelijke organische verbindingen bevattend afvalmateriaal.

Een dergelijk materiaal is bekend, en wordt voor constructiedoeleinden toegepast of als zodanig in de bodem opgeslagen. De matrix is gebaseerd op cement en gevormd door het afvalmateriaal in een waterig medium te mengen met een cement en een silicaat, bijvoorbeeld in de vorm van vliegas, gevolgd door het laten verharden van deze massa onder vorming van een rotsachtig produkt.

Hoewel aldus milieuschadelijke organische verbindingen kunnen worden ingesloten, is gevonden dat de binding tussen deze organische verbindingen niet erg sterk is, waardoor zij weer gemakkelijk door grond- of regenwater kunnen worden uitgeloogd.

Om dit bezwaar te ondervangen is het bekend om organische stoffen geadsorbeerd aan een toevoegsel toe te passen. Als toevoegsels worden in de literatuur genoemd met alkylammoniumverbindingen gemodificeerde kleisoorten, waarbij de interlamellaire afstand tussen de lagen van de klei vergroot en de adsorptieoppervakken van de klei geopend zijn om de adsorptie van organische moleculen te vergroten, terwijl bovendien de adsorptieoppervlakken van de klei niet meer hydrofiel doch organofiel zijn gemaakt.

Een bezwaar van dergelijke, in het bijzonder met alkylalmmoniumverbindingen, gemodificeerde kleisoorten is dat na het adsorberen van de organische verbindingen de interlamellaire afstanden tussen de lagen van de kleisoorten blijven bestaan, waardoor desorptie van de organisch verbinding uit de kleisoort toch mogelijk is met als gevolg dat de organische verbindingen weer gemakkelijk uit de gevormde matrix kunnen worden uitgeloogd.

Gevonden is nu een matrix die de hierboven geschetste bezwaren niet bezit doordat de organische verbindingen daarin sterk worden gebonden, waardoor uitloging wordt ondervangen.

De matrix volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat in de matrix tenminste een organische verbindingen fixerend en uitloging tegengaand mataal is opgenomen.

Bij voorkeur bezit het in de matrix opgenomen metaal een ionisatie-energie tussen 5,8 en 8 eV. Gebleken is namelijk dat dergelijke metalen de organische verbindingen zodanig kunnen binden dat na vorming van de matrix geen uitloging meer plaatsvindt, zelfs niet na een lange tijdsperiode.

Doelmatig is het toegepaste metaal een tussen de organische verbinding en het bindmiddel brugvormend metaal.

De aanwezigheid van een dergelijk metaal heeft tot gevolg dat de organische verbinding als een complex kan worden ingekap-seld in de matrix.

Bij voorkeur is in de matrix een vereniging van meerdere, in het bijzonder drie, metalen opgenomen.

Het in de matrix op te nemen metaal wordt met voordeel gekozen uit de groep, bestaande uit Al, Mn, Fe, Ni en Cr, bij voorkeur uit Al,Mn, Fe, of een combinatie daarvan.

Gevonden is dat wanneer in de matrix een combinatie van de metalen aluminium, mangaan en ijzer aanwezig is de organische verbindingen, en in het bijzonder die organische verbindingen die een aromatische ring bevatten, in een grote hoeveelheid kunnen worden ingesloten. Aangenomen wordt dat deze metalen een ringstructuur vormen in de matrix, waardoor tussen de XC- electronen van de aromatische ring en de metaalionen een binding tot stand wordt gebracht.

Bij voorkeur is in de matrix voorts een organo-kleiverbinding opgenomen.

Zoals hierboven reeds is toegelicht was het bekend om in een matrix organische verbindingen, geadsorbeerd aan met alkylammoniumverbindingen gemodificeerde kleisoorten op te nemen. De combinatie van een organo-kleiverbinding en een metaal is echter slechts bekend op het gebied van de ionenwisselaars, niet voor de vorming van een matrix zoals volgens de uitvinding.

Opgemerkt wordt dat door de aanwezigheid van een of meer metalen in de matrix volgens de uitvinding, deze matrix sneller kan worden gevormd. Het aanwezige metaal fungeert derhalve tevens als hardingsactivator tijdens de vorming van de matrix.

Opgemerkt wordt voorts dat het metaal bij voorkeur wordt toegepast in de vorm van een zout, doelmatig als sulfaat.

De toevoeging van sulfaationen blijkt bovendien de vorming van ettringiet-strukturen te bevorderen.

Gevonden is dat dergelijke strukturen een zeer groot absorptievermogen bezitten voor metalen.

Hoewel volgens de uitvinding elk type organo-kleiverbinding kan worden toegepast, verdient het de voorkeur dat de organo-kleiverbinding een smectiet is, in het bijzonder een montmorilloniet en/of een hectoriet. Zoals bekend is, zijn smectieten kristallijne kleimineralen met een gelaagde aluminiumsilicaatstruktuur zijn.

In dergelijke kleimineralen wordt het metaal, of de metalen, tijdens de vorming van de matrix volgens de uitvinding waarschijnlijk geïncorporeerd. Hierbij blijft echter wel de aktiviteit van het metaal, of de metalen, voor het fixeren van organische verbindingen behouden.

Doelmatig bestaan de in de matrix ingesloten organische verbindingen uit organische verbindingen met dissocieerbare groepen, en/of organische verbindingen die een of meer onverzadigingen bezitten. Dergelijke verbindingen kunnen met de in de matrix aanwezige metalen een ionenbinding vormen bij aanwezigheid van dissocieerbare groepen, of een electronenbinding indien onverzadigingen aanwezig zijn.

Bij voorkeur zijn de ingesloten organische verbindingen aromatische verbindingen. Dergelijke verbindingen worden, waarschijnlijk door middel van bindingen met de ïCelectronen, volledig ingesloten tussen de in de matrix aanwezige metalen, en aldus gefixeerd.

Opgemerkt wordt dat het voor de vorming van de onderhavige matrix toe te passen anorganische bindmiddel bij voorkeur bestaat uit een calciumbevattende cement, gemengd met een aluminiumsilicaat en/of aluminosilicaat. Als cement wordt bij voorkeur Portiandcement toegepast, terwijl het aluminosilicaat bij voorkeur vliegas is.

Volgens een doelmatige andere uitvoeringsvorm bestaat het voor de vorming van de onderhavige matrix toe te passen anorganische bindmiddel uit een calciumhydroxide verbinding.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden.

Voorbeeld 1

Een grondmonster dat de volgende verontreinigingen bevatte werd toegepast: 0^ - Hexachloorcyclohexaan: 20.000 - 40.000 pg/kg - Hexachloorcyclohexaan: 2.750 - 15.000 pg/kg y - Hexachloorcyclohexaan: 100 - 500 pg/kg

Aan dit grondmonster werd een hoeveelheid van 25% (w/w) Portiandcement en vliegas, gemengd met sulfaten van aluminium, mangaan en ijzer, toegevoegd, gevolgd door 25% (w/w) water.

Na uitharding en cryogeen vermalen werd het verkregen produkt onderworpen aan een oplosmiddel-extractie met behulp van methanol/dichloormethaan (30/70) in een vloeistof/vaste stof-verhouding van 10/1.

Daarna werden in het extract de concentratie van de hierboven vermelde isomeren bepaald met behulp van gaschromatografie - massaspectroscopie. De resultaten waren als volgt: blanco: ¢(- Hexachloorcyclohexaan 7 pg/1 < 0,3 jug/1 (A-j.ν')- Hexachloorcyclohexaan 280 jug/1< 0,7 pg/1 O - Hexachloorcyclohexaan 0,8 pg/1< 0,3 pg/1

Voorbeeld 2

Men herhaalde voorbeeld 1, doch paste een mengsel toe dat naast Portiandcement, vliegas en sulfaten van aluminium, mangaan en ijzer tevens een klei van het bentoniet type bevatte. De toegepaste hoeveelheid van dit mengsel was eveneens 25% (w/w).

De na extractie met methanol/dichloormethaan (30/70) verkregen waarden waren als volgt: blanco: - Hexachloorcyclohexaan < 0,3 pg/1 < 0,3pg/1 (^+jj)- Hexachloorcyclohexaan < 0,7 pg/1 <0,7pg/1 & - Hexachloorcyclohexaan < 0,3 pg/1 <0,3pg/1

Toepassing van de combinatie van de hierboven genoemde metalen en een organo-klei maakt derhalve, bij aanwezigheid van aromatische verbindingen, de vorming van een matrix mogelijk waar uit deze verbindingen niet meer aantoonbaar worden uitgeloogd.

Voorbeeld 3

In dit voorbeeld paste men een monster toe dat de volgende verontreinigingen bevatte: 75 dpm benzeen 150 dpm chloorbenzeen 10 dpm m-xyleen 10 dpm 1,1 - dihloorethaan 10 dpm 1,3 - dichloorpropeen 10 dpm tetrachloorkoolstof 10 dpm ethylbenzeen

Dit materiaal werd gemengd met een hoeveelheid van 15 gew. % van het in voorbeeld 2 toegepaste mengsel van Portiandcement, vliegas en bentoniet en metaalzouten, en vervolgens met water gemengd, waarna na uitharding gedurende 30 dagen een hard produkt was gevormd.

Na extractie met methanol konden in het extract geen verontreinigingen meer worden waargenomen.

Voorbeeld 4

Men herhaalde voorbeeld 1, doch paste nu een grondmonster toe dat was verontreinigd met benzeen.

Het gevormde harde produkt werd vermalen en onderworpen aan oplosmiddel-extractie zoals in de voorgaande voorbeelden is beschreven. In de methanol extracten werd geen benzeen waargenomen.

Claims (13)

1. Matrix gevormd met een gehard anorganisch bindmiddel met ingesloten milieuschadelijke organische verbindingen bevattend afvalmateriaal, met het kenmerk, dat in de matrix tenminste een organische verbindingen fixerend en uitloging tegengaand metaal is opgenomen.

2. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemd metaal een ionisatie-energie tussen 5,8 en 8 eV bezit.

3. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metaal een tussen de organische verbinding en het bindmiddel brugvormend metaal is.

4. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de matrix een vereniging van meerdere in het bijzonder drie, metalen is opgenomen.

5. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metaal wordt gekozen uit de groep bestaande uit Al, Mn, Fe, Ni, Cr, bij voorkeur Al, Mn, Fe.

6. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de matrix voorts sulfaationen zijn opgenomen.

7. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de matrix voorts een organo-kleiverbinding is opgenomen.

8. Matrix volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de organo-kleiverbinding een smectiet is, in het bijzonder een bentoniet.

9. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingesloten milieuschadelijke organische verbindingen, organische verbindingen met dissocieer-bare groepen zijn, en/of een of meer onverzadigingen bezitten.

10. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ingesloten organische verbinding en aromatische verbindingen zijn.

11. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het anorganische bindmiddel bestaat uit een calciumbevat-tende cement, gemengd met een aluminiumsilicaat en/of aluminosilicaat.

12. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aluminosilicaat vliegas is.

13. Matrix volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het anorganische bindmiddel uit een calciumhydroxide verbinding bestaat.