NL9101655A

NL9101655A - Fixeermiddel voor gemengde organisch en anorganisch verontreinigde materialen en werkwijze ter bereiding en toepassing daarvan.

Info

Publication number: NL9101655A
Application number: NL9101655A
Authority: NL
Original assignee: Pelt & Hooykaas
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1991-10-01
Publication date: 1993-05-03
Also published as: HUT65891A; HU9203132D0; DE69207321T2; CZ300992A3; EP0535757A1; DE69207321D1; ATE132380T1; EP0535757B1; SK300992A3; CA2079575A1; HU212633B; US5430235A; CA2079575C

Description

Korte aanduiding: Fixeermiddel voor gemengde organisch en anorganisch verontreinigde materialen en werkwijze ter bereiding en toepassing daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op het gebied van de behandeling van giftig afval, en meer in het bijzonder op een fixeermiddel voor giftig afval om het uitlogen van organische en anorganische giftige stoffen op onaanvaardbare niveaus uit materialen zoals grond, sedimenten, en slib te voorkomen en een aanzienlijke vermindering veroorzaakt in de inherente giftigheidsconcentratie van verontreinigde stoffen met chemische mechanismen alsmede een werkwijze voor de vervaardiging en toepassing van dit fixeermiddel.

Het probleem van de veilige opslag van giftige afval-materialen is een urgent probeem. Met de steeds toenemende vorming van gevaarlijke materialen in onze industriële maatschappij is er een groeiende vraag naar strikte controles op de behandeling en verwijdering van alle vormen van giftig afval. Als reactie op deze vraag hebben wetgevende instanties wetten laten passeren die de hoeveelheid en aard van het afval die mag worden weggeworpen in het milieu beperken. Er bestond een aanzienlijke beweging om deze wetten strenger te maken, en het bereiken van de oogmerken die uiteengezet zijn in de wetten kan spoedig veel moeilijker worden.

Giftig afval wordt wettelijk gedefinieerd in verschillende beschikkingen en verordeningen die gaan over hun hantering en behandeling, doch ze kunnen grofweg worden gedefinieerd als elk materiaal dat wordt gevormd als nevenprodukt van een industrieel proces dat een nadelige invloed kan bezitten op het milieu wanneer het zonder behandeling wordt weggeworpen.

De beschikkingen en verordeningen zetten eveneens de standaards uit waaraan moet worden voldaan door de industrie die het afval vormt, in het algemeen door maximale grenzen te stellen van een bepaald aantal delen per miljoen (dpm), delen per biljoen (dpb) of delen per triljoen (dpt) van het vrije afval dat wordt aangetroffen in de testmonsters, gemeten ten opzichte van een uitloog- op oplosmiddelextractietest-standaard. Het is daarom het oogmerk van behandelingsprocessen van giftig afval om de niveaus van het aanwezige afval te verminderen en/of het uitlogen in een overmatige graad in de testmonsters tot de laagst mogelijke niveaus te verminderen, tenminste tot een niveau onder het opgedragen maximum.

Bekende methoden voor de behandeling van giftig afval, als stabilisatie/hardwordings- of chemische fixatiemethoden, omvatten bijvoorbeeld de vijf grove kategorieën: sorptie, kalk-vliegas-pozzolaanproces, pozzolaan-Portland-cementsyste-men, thermoplastische mikro-inkapseling, en makro-inkapseling.

Sorptie omvat het toevoegen van een vaste stof aan materiaal dat het te behandelen afval bevat. De vaste stof zuigt elke aanwezige vloeistof op, en kan een aarde-achtig materiaal vormen dat het afval bevat, en is het meest geschikt voor toepassingen die de behandeling van niet-reactieve, niet-biologisch afbreekbare afval omvat. Kenmerkende vaste stoffen die geschikt zijn voor toepassing in sorptie omvatten geactiveerde kool, watervrij natriumsilicaat, verschillende vormen van gips, celiet, kleisoorten, geëxpandeerde mica, zeolieten, kool-vliegas, cementovenstof, en kalk.

Kalk-vliegas-pozzolane processen maken gebruik van een fijnverdeelde, niet-kristallijn siliciumoxyde in vliegas, en het calcium in de kalk om een lage-sterktecementering te verschaffen. Het behandelde afval wordt opgesloten in de pozzolane betonmatrix (mikro-inkapseling), waardoor ze geen contact meer kunnen krijgen met het milieu.

Pozzolane Portland-systemen maken gebruik van Portland-cement en vliegas, of andere pozzolane materialen ter vorming van een sterker type afval/betonsamenstelling. Insluiting van het afval ontstaat door mikro-inkapseling van het afval in de betonmatrix. Oplosbare silicaten kunnen worden toegevoegd om het harden en de metaalinsluiting te versnellen.

Thermoplastische mikro-inkapseling omvat het mengen van fijn deeltjesvormige afval met gesmolten asfalt of een andere matrix. Vloeibare en vluchtige fasen die aanwezig zijn in het afval worden geïsoleerd in een massa van afgekoeld, gehard asfalt. Het verkregen materiaal kan worden begraven zonder een houder.

Mikro-inkapselingssytemen bevatten afval door grote hoeveelheden van het afval te isoleren onder toepassing van enige vorm van een omhulling vormend materiaal. De meest zorgvuldig onderzochte systemen maken gebruik van een 208-trommel of polyetheenmantel die is gesmolten over een monolitisch blok van gehard afval.

Deze systemen zijn nuttig en geschikt voor veel toepassingen, doch ze zijn niet geschikt om te voldoen aan alle huidige wetten en voor alle typen materialen. Er bestaat nog steeds een noodzaak voor een versterkings/stabilisatie/ fixatiesysteem voor het behandelen van giftig afval om het uitlogen van ontoelaatbare hoeveelheden van deze organische en anorganische afval in het milieu, in het bijzonder grond, sedimenten, en slib die betrekkelijk hoge hoeveelheden organische stoffen alsmede anorganische giftige bestanddelen bevatten, te voorkomen. Er bestaat derhalve een behoefte aan een nieuw materiaal dat kan worden toegepast in bepaalde toepassingen voor de verwijdering of insluiting van enkele van deze vormen van giftig afval in een grotere mate dan tot nu toe bekend was.

Het is daarom een oogmerk van de onderhavige uitvinding om een fixeermiddel voor giftig afval te verschaffen dat de nadelen van de stand der techniek ondervangt. Een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een fixeermiddel voor giftig afval dat gemengd organisch en anorganisch giftig afval in een grotere mate dan met bekende methoden niet-uitloogbaar maakt.

Een weer andere oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een fixeermiddel voor giftig afval dat een verbeterde mikrostructuur bezit in aanwezigheid van hoge concentraties zuur, uitlogende oplosmiddelen, zout water of andere omstandigheden die de uitloogbestendigheid van het fixeermiddel kunnen verslechteren.

In het kort wordt een fixeermiddel voor giftig afval verschaft voor het ontgiften van verontreinigde grond, sediment, of slibmateriaal. Het fixeermiddel omvat 19 gew.% ferrisulfaat; 19 gew.% mangaansulfaat; 46 gew.% verschillende organofiele smectietkleien; en 16 gew.% van een oxydatie- middel zoals kalium- of natriumpersulfaat of kaliumpermanga-naat.

Dit fixeermiddel wordt daarna toegevoegd aan verschillende mengsels van Portland-cement, hoogovenslak, gips, kalk (calciumoxyde), kool-vliegas, grond, en cementovenstof. Met betrekking tot het gebruik van het fixeermiddel wordt voorts opgemerkt dat het als geheel of gedeeltelijk kan worden toegevoegd aan grond als een voorbehandelingsmiddel dat daarna een deel vormt van de totale behandelde matrix. Een voorbehandeling wordt gedefinieerd als een eerste trap of trappen in het stabilisatie/fixatieproces waarin grond, sediment of slib wordt gemengd met een matrix-vormend materiaal zoals grond, zand, cement, vliegas, cement, enz., wat de eindbehandeling toestaat met het fixeermiddel en cement, slakken, enz. mengsel om betere fysische en uitlogingseigenschappen in de eindtoestand te verkrijgen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een fixeermiddel verschaft voor het chemisch en fysisch binden van organisch en anorganisch giftig afval, waarbij het fixeermiddel bestaat uit een mengsel van ferrisulfaat, mangaan-sulfaat, organofiele smectietklei, een oxydatiemiddel, zoals kalium- of natriumpersulfaat, gecombineerd met een mengsel van cement, slakken, en gips.

Volgens een kenmerk van de uitvinding wordt een fixeermiddel verschaft voor het behandelen van giftig afval, omvattende: een cement, in een hoeveelheid van 50 gew.% van het fixeermiddel, hoogovenslak, in een hoeveelheid van 31 gew.% van het fixeermiddel, gips in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, organofiele smectietklei, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, ferrisulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, mangaansulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, en kalium- of natriumpersulfaat, in een hoeveelheid van 2 gew.% van het fixeermiddel.

Volgens een ander kenmerk van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het behandelen van grond, sediment, en/of slibmateriaal dat giftig afval bevat, waarbij men een fixeermiddel mengt, omvattende een cement, slakken, gips, organofiele klei, ferrisulfaat, mangaansulfaat, en kalium- of natriumpersulfaat, het fixeermiddel toevoegt aan het verontreinigde materiaal, waarbij het fixeermiddel hardt in het materiaal, en de giftige afval aanzienlijk minder uitloogbaar maakt met betrekking tot de giftige bestanddelen na de behandeling. Een tweede maar belangrijk oogmerk is het verminderen van de aanwezigheid van de giftige bestanddelen van de verontreinigde grond, sediment, of slib door enige vorm van chemische reactie.

De bovengenoemde en andere oogmerken, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving.

NADERE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORM.

De uitvinding is gericht op de vervaardiging en het gebruik van een fixeermiddel voor het behandelen van giftig afval dat wordt aangetroffen in verontreinigde grond, slib, of sedimentmateriaal. In de volgende beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is het materiaal grond dat het giftige afval bevat, doch dit is niet ter beperking, doch slechts ter toelichting van de uitvinding bedoeld.

Het rendement van de behandeling van grond die organische en anorganische giftige afval bevat wordt gemeten door het fractionele gedeelte van de grond die bestaat uit het giftige afval, in dpm (delen per miljoen), dpb (delen per biljoen) of dpt (delen per triljoen), wat van toepassing is, ten opzichte van de hoeveelheid van dit giftige afval dat kan uitlogen uit de verontreinigde grond bij zowel uitloog- als oplosmiddel-extractietests, gemeten met de GC/MS.

Men heeft vastgesteld dat het fixeermiddel, gedefinieerd als een mengsel van ferrisulfaat, mangaansulfaat, organo-filische klei, en een oxydatiemiddel zoals kalium- of natriumpersulf aat, gecombineerd met een mengsel van cement, hoogoven-slakken, en gips, een veel beter rendement bezit bij de behandeling van giftige anorganisch en organisch verontreinigde grond, sedimenten, en slib. Deze verontreinigde materialen kunnen giftige stoffen bevatten zoals lood, kwik, arseen, chroom, cadmium, PCBs, polynucleaire aromaten, benzeen, tolueen, xy.lenen, vluchtige organische stoffen, gehalogeneerde organische stoffen, enz.

Hoewel het reactiemechanisme niet volledig wordt begrepen dienen de hier weergegeven mechanismen om een zo goed mogelijk inzicht te verschaffen in het mechanisme van de behandelings-activiteit die wordt verschaft door het fixeermiddel. De samenstelling en de werkzaamheid van het middel volgens de uitvinding worden nader beschreven.

Het fixeermiddel heeft een chemische verandering tot gevolg in de structuur van de giftige stof door bijvoorbeeld ionenuitwisseling, substitutiereacties, intermolekulaire krachten (dipool-dipool, waterstofbindingen, Londen-krachten, bimolekulaire verplaatsing, en verschillende organo-metal-lische binding van de giftige bestanddelen in het verontreinigde materiaal). Deze veranderingen zetten het giftige afval om in onschadelijke verbindingen en complexen waarbij de totale hoeveelheden van de vrije giftige bestanddelen die in het materiaal achterblijven na behandeling worden verlaagd. Het fixeermiddel bindt de giftige bestanddelen in een hardende betonmatrix.

In het bijzonder wordt het fixeermiddel toegevoegd aan een tweede mengsel ter vorming van een nieuw mengsel, dit gecombineerde mengsel voor de behandeling van giftig afval omvat: een cement, in een hoeveelheid van 50 gew.% van het fixeermiddel, hoogovenslakken, in een hoeveelheid van 31 gew.% van het fixeermiddel, gips, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, organofilische smectietklei, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, ferrisulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, mangaansulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, en kalium of natriumpersulfaat, in een hoeveelheid van 2 gew.% van het fixeermiddel.

Het fixeermiddel wordt daarna gemengd in een gecombineerd mengsel van: Portland-cement, in een hoeveelheid van 50 gew.% van het gecombineerde mengsel; hoogovenslakken, in een hoeveelheid van 31 gew.% van het gecombineerde mengsel; en gips, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het gecombineerde mengsel. Het fixeermiddel is aanwezig in een hoeveelheid van 13 gew.% van het gecombineerde mengsel. Portland-cement, slakken en gips zijn gewoonlijk verkrijgbaar in de handel. Hun combinatie, op zichzelf en in verschillende combinaties, is in de techniek veelvuldig uitgevoerd, voor het behandelen van giftig afval, zoals in de beschreven sorptie en pozzolaan-Portland-cementsystemen.

Het fixeermiddel kan eveneens worden gemengd in een mengsel dat het gedeelte van het Portland-cement van het eerder gegeven gecombineerde mengsel kan vervangen door een gedeelte van geëxpandeerde slakken waarin de hoeveelheid hoog-ovenslak van 40 tot 70 gew.% van het gecombineerde mengsel kan bedragen. In dit bijzondere mengsel kan de hoeveelheid Portland-cement van 0 tot 41% van het gecombineerde mengsel bedragen. Kalk, calciumoxyde, kan worden toegevoegd in een hoeveelheid van 0 tot 40 gew.% van het gecombineerde mengsel, en gips, dat kan worden toegevoegd aan het gecombineerde mengsel in een hoeveelheid van 0 tot 12 gew.% van het gecombineerde mengsel.

Naast de eerder gegeven formulering van het fixeermiddel kan het worden gewijzigd om de uitloogtestresultaten in bepaalde gevallen te verbeteren door aluminiumsulfaat toe te voegen, in een hoeveelheid van 12 tot 19 gew.% van het fixeermiddel. Daarom kan de formulering van het fixeermiddel een mengsel van ferrisulfaat, mangaansulfaat, organofiele klei, een oxydatiemiddel zoals kalium- of natriumpersulfaat of kaliumpermanganaat en aluminiumsulfaat zijn. Daarom wordt een variant van de formulering van het fixeermiddel:

Bestanddeel Gewichtspercentage van fixeermiddel .

Ferrisulfaat 15,6

Mangaansulfaat 15,6

Organofiele klei 37,55

Kalium- of natriumpersulfaat 18,75

Aluminiumsulfaat 12,5

Gevonden is dat verbeterde resultaten bij het gebruik van het fixeermiddel in de behandeling van organisch giftig afval kan worden verkregen door toevoeging van een intercalatie-verbinding zoals organofilische smectietklei aan het fixeermiddel. De intercalatieverbinding omvat een chemisch bewerkt of behandeld kleimineraal van de smectietgroep. Deze klei-mineralen, zoals natriumbentoniet of hectoriet, worden bewerkt met ammoniumverbindingen zoals aminen, purinen of pyridinen, om daaraan organofilische eigenschap te verlenen. Smectieten kunnen eveneens worden bewerkt met glycolen, glycerolen of andere meerwaardige alkoholen om ze geschikt te maken voor toepassing in het fixeermiddel. Geschikte intercalatieverbin-dingen of organofilische kleisoorten zijn in de handel verkrijgbaar .

De mikrostructuur van de met het fixeermiddel behandelde materialen bezit een verhoogde duurzaamheid, in vergelijking met bekende systemen, in aanwezigheid van hoge zuurgraad (tot pH 3) in verschillende uitlogende oplosmiddelen, zout water en andere omstandigheden waarin het slechter zou worden.

Voorts is het fixeermiddel betrekkelijk goedkoop, zodat het gunstig kan worden vergeleken met andere, minder gewenste alternatieven zoals verassen of opsluiting in stortplaatsen van giftig afval.

De behandeling van grond, sediment, of slibmateriaal dat organisch en anorganisch giftig afval bevat met het fixeermiddel geeft een stof met een complexe kristallijne, d.w.z. vier of meer koppelingsnetwerken, anorganisch polymeer. De verkregen makromolekulen omvatten gekozen meerwaardige anorganische elementen die reageren op polyfunctionele wijze, en vertakte en verknoopte polymeren vormen met een dichtheid die voldoende is om enige IPN-binding (Interpenetrating Polymer Network) te veroorzaken. De verkregen polymeren bezitten eveneens een hoge bestendigheid tegen zuren en andere natuurlijk voorkomende aantastingsmiddelen. De structurele binding in het polymeer is in hoofdzaak ionogeen en covalent. Er is een twee-fasereactie aanwezig waarin de giftige bestanddelen eerst in een snelle reactie worden gecomplexeerd, en daarna doorlopend verder worden gecomplexeerd in het bouwwerk van makromolekulen dat over een lange tijdsperiode wordt ontwikkeld .

De eerste fase van de fixatie vormt onomkeerbare collo-idale structuren en ionenuitwisselingen met giftige metalen en organische stoffen door middel van de intercalatieverbindingen en tussenliggende hydratieprodukten. In een hoog percentage van de reacties me^rt :gehalogeneerde koolwaterstoffen vindt een bimolekulaire verplaatsing of substitutie plaats bij de eerste trap in het verknopingsmechanisme aan de tweede fase makro-molekulen. Verschillende organometaalbinding vindt waarschijnlijk plaats met de toegevoegde metaalverbindingen in het fixeermiddel.

In de tweede fase omvat de vorming van het makromoleku-laire netwerk eveneens een betrekkelijk onomkeerbare colloid-synthese. Dit is een langzamere reactie echter, die gaat van sol naar gel, en tenslotte naar een kristallijn, driedimensionaal, anorganisch polymeer. Het behandelde materiaal dient te voldoen aan de momenteel voorgestelde uitloogstan-daards in 7 tot 28 dagen. Van bijzonder belang in de binding van de gevaarlijke elementen en verbindingen is de ontwikkeling van de tweede fasereactie van sulfo-ferri-aluminaat-hydraten. De bindingskarakteristieken en structurele duurzaamheid zijn gevarieerd om te voldoen aan een bepaalde toepassing door de samenstelling van het fixeermiddel te variëren.

De hiernavolgende voorbeelden zullen de doelmatigheid van het fixeermiddel nader toelichten.

VOORBEELD I

Eerste behandelingsstudies van afval van de koolvergassing.

Het afval is aanwezig in de vorm van verontreinigde grond en teer. Om dit afval te behandelen moest een benadering worden ontwikkeld zodat het teer doelmatig kan worden gemengd met het op cement gebaseerde mengsel dat een fixeermiddel omvat zoals hierboven is omschreven in de vorm van een suspensie, dat wordt gemengd met water. Het in dit voorbeeld toegepaste fixeermiddel omvat 19 gew.% ferrisulfaat; 19 gew.% mangaansulfaat; 46 gew.% verschillende organofilische smectietkleisoorten; en 16 gew.% van een oxydatiemiddel, kaliumpersulfaat. Dit fixeermiddel wordt daarna toegevoegd in een tweede mengsel dat bestaat uit: een cement, in een hoeveelheid van 50 gew.% van het fixeermiddel, hoogovenslakken, in een hoeveelheid van 31 gew.% van het fixeermiddel, gips, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, organofi-lische smectietkleisoorten, in een hoeveelheid van 6 gew.% van het fixeermiddel, ferrisulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, mangaansulfaat, in een hoeveelheid van 2,5 gew.% van het fixeermiddel, en kaliumpersulfaat, in een hoeveelheid van 2 gew.% van het fixeermiddel.

Andere verplichtingen waren dat overmatige hoeveelheden uitzettingsmiddelen niet zijn toegevoegd aan de teer die het volume van verontreinigde materialen zullen expanderen dat niet meer dan noodzakelijk moest worden behandeld. Te grote toevoegingen van cement of pozzolaanmateriaal zullen eveneens een aanzienlijke hydratatiewarmte geven en het uitkoken van een aanzienlijke hoeveelheid vluchtige en half-vluchtige giftige verbindingen. De volgende handelingen werden verricht:

Eerst werden geringe hoeveelheden van verschillende com-plex-vormende middelen, ferrisulfaat en organofilische klei-soorten, gemengd, waarbij dit mengsel 85 gew.% organofilische kleisoorten en 15 gew.% ferrisulfaat bevatte, in een bepaalde hoeveelheid van de verontreinigde grond. Dit mengsel van com-plexerend middel werd toegevoegd in een hoeveelheid van 3,7 gew.% aan de grond. Daarna werd deze grond gemengd in de teer in een verhouding van drie delen grond op één deel teer. Dit gaf een mengsel dat kan worden behandeld in een hoeveelheid van 20 gew.% gemengde grond en teer met het hierboven om-scheven mengsel van fixeermiddel, cement, slak, en gips.

Hierna worden de TCLP-resultaten gegeven die zijn verkregen met dit behandelde afval na 7 dagen harden. De onbegrensde druksterkte van de monsters was groter dan 100 psi. In dit geval gaf het fixeermiddel dat is gebaseerd op het mengsel van materialen betere prestaties dan andere onderzochte formuleringen. Aangenomen wordt dat in het geval van grote hoeveelheden van verzadigde koolwaterstoffen met lange keten in het afval, het gebruik van organo-kleisoorten beter geschikt is voor deze omstandigheid dan bekende hardingsmengsels. De hierna vermelde verontreinigingen zijn de belangrijkste. Er is groot aantal verbindingen in geringere concentraties.

Zuiver grondmonster Onbehandeld traject (dpm) Behandeld (dpm) Lood 200 tot 13,000 <0,01 PNA-verbindingen 1 0,2 tot 70 <0,001

Benzeen 0,007 tot 0,67 <0,001 PNA = polynucleaire aromatische.

Behandeling van een monster van 75% grond plus 25% teer (onbehandelde getallen hieronder geven alleen teer weer)

Onbehandeld traject (dpm) Behandeld (dpm) Lood 37 tot 100 <0,01 PNA-verbindingen 1,000 tot 50,000 Naftaleen 1,52

Anthraceen 0,08

Benzeen 0 tot 3,200 0,010

Het uitlogen van de PNA (polynucleaire aromatische) verbindingen zal worden verminderd wanneer de behandelde matrix verouderd of kan aanzienlijk worden verbeterd door toevoeging van een enigszins hogere hoeveelheid fixeermiddel plus een cement, en/of slak, en/of gips, en/of kalk, en/of vliegasmengsel .

Gecombineerde formulering Gewichtspercentage

Ferrisulfaat 2,5%

Mangaansulfaat 2,5%

Kaliumpersulfaat 2,0%

Organofilische smectietkleisoorten 6,0%

Portland-cement 50,0%

Hoogovenslak 31,0%

Gips 6,0%

VOORBEELD II

Behandeling van vluchtige organische stoffen in grond met verschillende fixatiematerialen - De kwestie van het vervluchtigen tijdens de chemische fixatiebehandeling.

In twee analyses werd een aantal chemische fixatie/ stabilisatiemengsels onderworpen aan een bankproef in een behandeling van onbruikbaar geworden grondmonsters met zeven vluchtige organische verbinding (VOCs). Het mengen van de monsters voor de TCLP-tests, voorgeschreven USEPA-uitloog-testprocedures, vond plaats in een geregelde en afgesloten atmosfeer, en de monsters werden onderzocht op de verdampings-graad of het verlies van de VOCs tijdens het mengen en harden met het fixeermiddel plus cement, gips, en slakken. Tempera-tuursprofielen van de monsters vóór en tijdens de behandeling werden eveneens uitgezet.

In Test 1 werden grondmonsters onbruikbaar gemaakt met de volgende verbindingen en concentraties: " Benzeen 75 dpm, chloorbenzeen 150 dpm, m-xyleen 10 dpm, 1,1-dichloorethaan 10 dpm, 1,3-dichloorpropyleen 10 dpm, tetrachloorkoolstof 10 dpm, en ethylbenzeen 10 dpm. In Test 2 was het grondmonster onbruikbaar gemaakt met 362 dpm tri-chloorethyleen, TCE.

Onbehandelde grondmonsters loogden totale organische stoffen gemiddeld ongeveer 200 dpm uit onder toepassing van de TCLP.

Alle monsters van Test 1 werden behandeld in een hoeveelheid van 15 gew.% grond met het materiaal van de fixeer-behandeling, met een hardingstijd van 30 dagen. De monsters in Test 2 werden behandeld in een hoeveelheid van 20 gew.% grond. Alle onderstaande verwijzingen naar TCE zijn uit Test 2.

Alleen het fixeermiddel, de gecombineerde formulering is beschreven in Voorbeeld 1, cement en ovenstof werden onderzocht in Test 2 met TCE.

Methanolextractie van behandeld materiaal - Waarneembare extractiegegevens (dpb).

Gecombineerde fixeerformulering - alle giftige stoffen waren niet waarneembaar:

Cement - 220 benzeen, 3800 chloorbenzeen, 150 ethylbenzeen, 330 xyleen.

Kalk/ovenstof - 856 benzeen, 9870 chloorbenzeen, 576 ethylbenzeen, TCE 450 xyleen.

TCLP-uitlooggegevens van behandeld grondmateriaal - Waarneembare uitlooggegevens (dpb).

Gecombineerde fixeerformulering - alle giftige stoffen waren niet waarneembar.

Cement - 38 benzeen, 1151 chloorbenzeen, 9 TCE,

Kalk/ovenstof - 140 benzeen, 1213 chloorbenzeen, 21 TCE.

De uitgangstemperatuur van de monsters was 17 °C in Test 1 en 16 °C in Test 2, het gecombineerde fixeermiddel ging naar 28 °C in Test 1 en 23 °C in Test 2, cement naar 30 °C in Test 1 en 29 °C in Test 2, en kalk/ovenstof ging naar 36 °C in Test 1 en 29 C in Test 2. Het totale verlies van VOCs in de lucht tijdens het mengen en harden was 1,5% in Test 1 en 0,9% in Test 2 voor het gecombineerde fixeermiddel, 5,1% in Test 1 en 6,5% in Test 2 voor cement, en 6,4% in Test 1 en 7,4% in Test 2 voor kalk/ovenstof. Dit uitlogen door lucht dient aanzienlijk te zijn verminderd wanner de toepassing plaatsvindt ter plekke, ondergronds, in plaats van in de open lucht in een bovengrondse menginrichting.

Samenvatting van experiment II.

Toegevoegde concentratie (dpm)

Benzeen Chloorbenzeen Xyleen Ethylbenzeen

Test 1 75 150 10 10 TCE Test 2 - 362 TCLP uitlooggegevens (dpb).

Benzeen Chloorbenzeen Xyleen Ethylbenzeen TCE

Cement 38 1151 9

Kalkovenstof 140 1213 21

Fixeermiddel <5

Oplosmiddel extractiegegevens (dpb).

Benzeen Chloorbenzeen Xyleen Ethylbenzeen

Cement 220 3800 300 150

Kalkovenstof 856 9870 450 576

Fixeermiddel

De uitgangstemperatuur van het materiaal was 17 °C in Test 1 en 16 °C in Test 2 en het behandelingsniveau in Test 1 was 15 gew.% voor verontreinigde grond en 20% in Test 2.

Maximale temperatuur van de reactiewarmte en verdampingsper-tage.

Test 1 Test 2 (TCE)

Cement 30 °C 5,1% 29 °C 6,5%

Kalkovenstof 36 °C 6,4% 29 °C 7,4%

Fixeermiddel 28 °C 1,5% 23 °C 0,9%

VOORBEELD III

Fixeermiddel voor voorbeeld III Gewichtspercentage

Organofiele kleisoorten 55,6%

Ferrisulfaat 22,2%

Mangaansulfaat 22,2%

Gecombineerde formulering Gewichtspercentage

Portland-cement 54%

Hoogovenslakken 31%

Gips 6%

Ferrisulfaat 2%

Mangaansulfaat 2%

Organofiele kleisoorten 5%

Het fixeermiddel uit Voorbeeld 1 werd gemengd in een zandige grond die verontreinigd was met PCBs. Het monster bevatte gemiddeld 6000 dpm verontreinigingen. Extractie met ultrasonore hexaantechniek gaf 1300 dpm PCB. Het monster werd op dezelfde wijze behandeld als dat van Voorbeeld I, behalve dat het behandelingsniveau 25 gew.% bedroeg (25%). Door het monster te laten verdunnen door toevoeging van het fixeermiddel werd 71% van de PCBs omgezet in inerte anorganische-organische complexen.

Met de EP Giftigheidstest, met glasvezelfilter, loogde slechts 80 dpt uit. Dit monster werd van 4 tot 5 weken vóór het testen gehard.

Deze voorbeelden tonen de opmerkelijke resultaten aan die worden verkregen door toepassing van het fixeermiddel.

Uiteraard is de uitvinding niet beperkt tot de gegeven uitvoeringsvormen, en verschillende veranderingen en wijzigingen kunnen door de deskundige worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

1. Fixeermiddel voor het fixeren van giftig afval, waarbij het fixeermiddel bestaat uit een mengsel van organo-fiele kleisoorten, ferrisulfaat, mangaansulfaat en een oxyda-tiemiddel.

2. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxydatiemiddel natriumpersulfaat is.

3. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxydatiemiddel kaliumpermanganaat is.

4. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxydatiemiddel kaliumpersulfaat is.

5. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voorts aluminiumsulfaat aanwezig is.

6. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de organofiele klei een kleimineraal van de smectietgroep omvat.

7. Fixeermiddel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het kleimineraal natriumbentoniet is.

8. Fixeermiddel volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de klei is voorbehandeld met een verbinding die ammonium bevat.

9. Fixeermiddel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de ammonium-bevattende verbinding wordt gekozen uit de groep, bestaande uit de aminen, purinen en pyridinen.

10. Fixeermiddel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het kleimateriaal is behandeld met een meerwaardige alkohol.

11. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewicht van het ferrisulfaat 15 tot 19 gew.% van het fixeermiddel bedraagt.

12. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewicht van het mangaansulfaat 15 tot 19 gew.% van het fixeermiddel bedraagt.

13. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewicht van de organofiele kleisoorten 37 tot 46 gew.% van het fixeermiddel bedraagt.

14. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gewicht van het oxydatiemiddel 16 tot 19 gew.% van het fixeermiddel bedraagt.

15. Fixeermiddel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het gewicht van het aluminiumsulfaat van 0 tot 12 gew.% van het fixeermiddel bedraagt.

16. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het is gemengd met verschillende percentages van cement, en/of hoogovenslak, of kalk (calciumoxyde), of gips, of kool-vliegas, cementovenstof.

17. Fixeermiddel volgens conclusie 5, m e t h e t kenmerk, dat het is gemengd met verschillende percentages van cement, en/of hoogovenslak, of kalk (calciumoxyde), of gips, of kool-vliegas, cementovenstof.

18. Fixeermiddel volgens conclusie 1, m e t h e t kenmerk, dat het volledig of in samenstellende delen is gemengd met grond, sediment, of slib als een chemische fixatie/stabilisatievoorbehandeling.

19. Fixeermiddel volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het is gemengd in grond, sediment, of slib in een hoeveelheid van 0 tot 100 gew.%.

20. Werkwijze voor het behandelen van grond, sediment, of slibmateriaal dat giftig afval bevat, waarbij men het fixeermiddel volgens conclusie 1 of conclusie 5 mengt, waarbij het fixeermiddel een cement, en/of hoogovenslak, of gips, of kool-vliegas, of cementovenstof, of kalk omvat; dit fixeermiddel toevoegt aan de verontreinigde grond, sediment of het slibmateriaal; waarbij het fixeermiddel hardt in het materiaal, en het giftige afval aanzienlijk minder uitloogbaar maakt ten opzichte van het milieu na deze behandeling.