固化稳定化

原理：重金属硅酸盐在pH=2-11大范围内的溶解度都较低 ，易于形成沉淀，达到稳定化目的。但因生成物 不稳定而实际应用不多。
药剂：硅胶或二氧化硅胶体。
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碳酸盐沉淀 原理：Ba、Cb、Pb等碳酸盐的溶解度低于其相应的氢氧
化物。但由于在pH值较低时，碳酸盐不稳定，有 CO2逸出，即使pH值较大，其最终产物仍是氢氧 化物而不是碳酸盐，故应用不多。
络 合 剂 ：磷酸酯、柠檬酸盐、葡萄糖盐、氨基乙酸等 。
螯 合 物 ：指多齿配位体以两个或两个以上配位原子与 一个中心原子配位生成的具有环状结构的络 合物。
注意事项：当络合剂与介质中重金属离子（Pb2+、Cd2+
、Ag2+、Ni2+、Cu2+）生成可溶性螯合物，可
通入氧化剂予以破坏或用碱性的Na2S去除重 金属，或用有机硫稳定剂（沉淀剂）抢夺重
固化/稳定化处理对象
☆危险废物处理使其满足安全处置工程于技术要求。
☆其它处理过程的残渣、电镀废水处理产生的污泥，以及其 它工业废渣固化/稳定化处理，以防止其无控堆放造成环境 污染。
☆土壤去污，特别是当大面积土壤受到有机或无机有毒有害
污染物污染时，对其稳定处理以恢复土壤。
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分类
根据固化基材及固化过程，目前常用的固化技术有 ：水泥固化、石灰固化、塑性材料固化、有机聚合物固 化、自胶结固化、熔融固化（玻璃固化）和陶瓷固化。
实践表明：自胶结更适用于处理无机废物，尤其是 含阳离子废物；而无机基材包封（容）法则更适用于有 机废物或无机阴离子废物处理。
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处理对象：无机废物，尤其是含有重金属污染物的废物 ；
添 加 剂 ：无机添加剂（蛭石、沸石、黏土、水玻璃） ；
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有机添加剂（硬脂肪丁酯、柠檬酸等）。 12
工艺技术条件及控制
A、pH值：影响金属离子溶解度，以8≤pH≤9为宜。 B、水、水泥和废物配比：适量并由试验确定； C、凝固时间：初凝时间＞2hr，终凝时间＜48hr； D、添加剂与成型工艺：改善工程特性、提高处理效果。
药剂：氧化物或氢氧化物沉淀、硫化物沉淀、共沉淀、硅 2020/3/30 酸盐沉淀、无机络合物沉淀和有机络合物沉淀等 21
硫化物沉淀
定义：利用硫化物沉淀剂将重金属离子转化为硫化物而 沉淀。
药剂：
★可溶性无机硫化物沉淀剂
★不可溶性无机硫化物沉淀剂
★有机硫沉淀剂
原理：大多数金属硫化物在所有pH值条件下的溶解度都 明显低于相应的氢氧化物。与无机硫化物沉淀相
的一项重要指标，其大小取决于药剂掺入 量和有毒有害物质控制水平。
★抗压强度：是固化体基本工程特性指标，目的在于确
保固化体在贮运过程和最终处置过程中不
至于出现结构破坏，甚至破裂和散裂现象
而造成暴露比表面积增加，污染环境的潜
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在可能性增大情况发生。
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第二节 固化处理技术
一、分类 二、水泥固化技术 三、石灰固化技术 四、自胶结固化技术 五、塑性材料固化技术 六、熔融固化技术
害废物包容在惰性基材里面，又称再包
容化技术。
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固化/稳定化目的及应用
固化处理的目的在于改变废物的工程特性，即增加废物的机械 强度，减少废物的可压缩性和渗透性，以便于废物的运输 、处置和利用，降低废物对环境与健康的风险。
稳定化处理的目的在于降低废物中有毒有害组分的毒性（危害 性）、溶解性和迁移性，即将污染物全部或部分地固定于 支持介质或粘结剂等添加剂上，籍此降低废物对环境与健 康的风险。
2、稳定化处理：利用化学添加剂等技术手段，改变废物 中有毒有害组分的赋存状态或化学组成
形式，以降低毒性、溶解性和迁移性的 过程。
3、固定化技术：具有固化和稳定化作用的处理技术与方 法的统称。
4、限定化技术：将有毒有害组分固定在固体颗粒表面的 处理技术与方法的统称。
5、包容化技术：用惰性基材将废物完全覆盖或将有毒有
3、处理对象：适用于处理含重金属污泥和湿法烟气脱硫 污泥。
4、添加剂：与石灰同时向废物中加入适量的添加剂，如 废物中含有可溶性钡是可添加适量的硫酸根离 子等，可获得额外稳定效果。
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自胶结固化技术
定义：是利用废物自身的胶结特性而达到固化目的的方 法。
原理：废物中所含的CaSO4及CaSO3均以二水化合物形 式存在，即CaSO4•2H2O及CaSO3•2H2O 。当它 们被加热到脱水温度（107-170℃）时即生成 CaSO4•0.5H2O及CaSO3•0.5H2O 。这两种化合物 在遇水时会重新生成二水化物，并迅速凝固、硬
共沉淀 原理：利用非铁二价重金属离子与Fe2+共存溶液时，在
合适的pH值条件下生成尖晶石型化合物——铁氧 体而共沉淀，其中重金属被铁氧体中Fe2+和Fe3+ 永久磁铁吸住，包含于铁氧体中，故不用担心氢 氧化物胶体粒子不好过滤问题。
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无机络合物/有机螯合物沉淀
原 理 ：利用络合剂与重金属离子生成稳定的络合物 或螯合物。
比，有机硫化物沉淀具有工艺性能良好，易沉降 、脱水和过滤等优点，且pH值适应范围广。
工艺技术控制：
☆pH值保持在8以上，以防止逸出和沉淀物再溶 解。
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☆硫化物沉淀剂添加量又试验确定，并在固化基
材添加之前完成，以防止废物中Fe、Mg、Ca抢
夺离子。
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硅酸盐沉淀
定义：利用硅酸根与重金属离子结合生成晶态和非晶态 硅酸盐混合物。
超临界流体：当温度和压力超过一定值（即临界点）以 后，液相流体的性质将介于液体和气体之间，即 气液两相界限不可分。通常把温度和压力超过临 界点时的均相流体称为超临界流体，其性质介于 气体和液体之间，即流体的密度接近于液相，而 流体的扩散性及粘度则接近于气相。
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超临界萃取的基本原理
适用对象：各类工业废渣、被有机物污染的土壤。
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第三节 药剂稳定化处理技术
药剂稳定化处理技术以处理含重金属废物为主，目 前常见的有：pH值控制技术、氧化/还原电位控制技术、 沉淀与共沉淀技术、吸附技术、离子交换技术、超临界 技术等。
一、重金属废物药剂稳定化处理技术 二、吸附技术 三、离子交换技术 四、含重金属废物药剂稳定化技术应用前景 五、超临界处理技术
2、氧化还原电位控制技术
原理：通过调整氧化还原电位改变重金属离子价态，使其 更易于沉淀。
药剂：硫酸亚铁、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠和二氧化硫等 。
3、沉淀技术
原理：在改变重金属离子沉淀的价态和溶解度使其更易于 沉淀而难于溶解基础上，利用沉淀剂及其它沉淀技 术手段使重金属离子沉淀下来，与介质分离实现稳 定化，并利于固化处理目的。
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石灰固化技术
1、定义：指以石灰、垃圾焚烧飞灰、粉煤灰、水泥窑灰 、炼炉渣等具火山灰性质的物质为固化基材而 进行危险废物固化/稳定化处理技术。
2、原理：其基本原理与水泥固化相似，都是重金属成分 吸附在波索米反应（水化反应）产生的胶体结 晶中，以降低其溶解性和迁移性。但也有人认 为水凝性物料经历着与沸石类化合物相似的反 应，即它们的碱金属离子成分相互交换而固定 于生成物胶体结晶中。
4、工艺控制：混合温度要控制在沥青的熔点和闪点之间 （150-230℃）温度太高容易产生火灾，尤其 在不加搅拌时因局部受热容易发生燃烧事故。
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பைடு நூலகம்
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熔融固化技术
定义：又称玻化处理技术，是将废物与细小的玻璃质和 碎玻璃混合造粒成型后，在1000-1100 ℃高温条 件下共熔而形成玻璃质固化体的过程。
环境条件改变造成固化体结构破损，污染物泄漏。
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评价指标
★浸 出 率 ： 是评价固化体在水介质环境中受浸泡时有 毒有害物质溶解并进入环境中的性能指标 。
★增 容 比 ： 又称体积变化因素（包括体积缩小因素和
体积扩大因素），指固化/稳定化处理后废 物的体积比，CR=V前/V后。它是鉴别固化/ 稳定化处理方法好坏和衡量最终处置成本
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水泥固化技术
基本原理：水泥是一种无机胶凝材料，经过水化反应后 可生成坚硬的水泥固化体，是最常用的危险 废物稳定剂，尤以普通硅酸盐水泥最为常用 。水泥固化就是一种以水泥为基材的固化方 法，其过程是：废物与硅酸盐水泥混合，如 果废物中没有水分则需要向混合物中加水以 保证水合作用发生，最终生成硅酸铝盐胶体 ，并将废物中有毒有害组分固定在固化体中 ，达到无害化处理的目的。
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基本要求
1)固化体是密实的、具有一定几何形状和稳定的物理化学 性质；
2)有一定的抗压强度； 3)有毒有害组分浸出量满足相应标准要求； 4)固化体的体积尽可能小，即体积增率尽可能地小于掺入
的固体废物的体积； 5)处理过程简单、方便，无二次污染，处理费用或成本低
廉。 6)固化体要有较好的导热性和热稳定性，以防内热或外部
1、定义：利用热塑性材料，如沥青、石蜡、聚乙烯等在 高温条件下熔融并与废物充分混合，并冷却成 型后将废物完全包容。
2、固化剂：沥青、石蜡聚乙烯、聚丙烯等，尤其是沥青 具有化学惰性，不溶于水，又具有一定可塑性 和弹性，对废物具有典型的包容效果。
3、适用对象：低放射性残液（渣）、焚烧灰分、电镀污 泥和砷渣等。但由于沥青固化不吸水，所以有 时需要预先脱水或干化。
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含重金属废物药剂稳定化技术应用前景
1、为了有效减小固化处理后的固化体体积增容，首先对 废物进行药剂稳定化处理十分必要，值得研究。
2、为了解决固化体长期稳定性问题，尤其是包容体破裂 解体后的环境污染风险，需要开发高效化学药剂稳定 化处理技术及工艺，并在危险废物无害化处理领域成 为一个研究热点。
3、药剂稳定化处理在确保减容和无害化的同时，可提高 危险废物处理处置系统的整体效果和经济效益，减少 最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。
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重金属废物药剂稳定化处理技术
1、pH值控制技术
原理：加入碱性药剂将废物所处介质的pH值调整到重金属 离子具有最小溶解度的pH值范围。
药剂：石灰、苏打、烧碱、固化基材。
离子交换剂：离子交换树脂、沸石、硅胶等。
存在问题：与吸附处理一样，价格或成本高昂，且离子 交换与吸附过程都是可逆反应，一旦条件得到 满足，污染物将通过逆反应而被释放。
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超临界处理技术基本概念
定义：利用超临界流体对废物进行氧化或萃取，以达到 控制污染的目的。根据其处理方法，通常分为超 临界萃取技术和超临界氧化技术两种。
2、原料：脲甲醛、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂和环氧树 脂等。
3、原理：利用热固性塑料受热时从液态小分子通过交链 聚合反应生成固体大分子的不可逆反应过程实 现对废物的包容过程，但并不与废物发生任何 化学反应。故固化处理效果与废物粒度、含水 量和聚合反应条件有关。
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热塑性塑料包容技术
金属离子并沉淀。
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吸附技术
原 理 ：用吸附剂将重金属离子吸附固定在特定吸附剂 上，使其稳定并固化/稳定化处理。
吸附剂：活性炭、黏土、金属氧化物、锯末、沙、泥炭 、硅藻土、人工材料。
离子交换技术
原 理：利用离子交换剂将重金属离子吸附或富集在交 换剂表面，达到稳定化目的并利于固化处理的 目的。
化。基于这一特性，可以将含大量CaSO4及 CaSO3废物在控制温度下煅炼，然后与选定的添 加剂、填料混合成稀浆，并成型、凝固、硬化后
生成自胶结固化体。
适用对象：含大量硫酸钙废物，应用面较窄，不如水泥 和石灰固化实用。
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热固性塑料包容技术
1、定义：利用热固性有机单体，如脲醛与粉碎后废物充 分混合，并在助絮剂和催化剂作用下受热形成 海绵状的聚合体，在每个废物颗粒周围形成一 层不透水的保护膜而达到固化和稳定化目的。
由于超临界流体为一均相体，其扩散性和粘度接近 于气体，即粘度小、扩散性大，有机物很容易从初始介 质中转移并溶解到超临界流体中来。这是因为有机组分 在超临界流体中的扩散率比在水中高出好几个数量级， 即溶液的底粘度和有机物高扩散率大改善了有机污染物 向超临界流体中的传质速率。
固化与稳定化处理
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第一节 概述
一、定义 二、固化/稳定化目的及应用 三、固化/稳定化过程 四、适应性 五、固化/稳定化处理的技术要求与效果评价
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定义
1、固 化 处 理：利用惰性基材（固化剂）与废物完全混 合，使其生成结构完整、具有一不定尺
寸和机械强度的块状密实体（固化体） 的过程。