飞灰固化处理原理以及流程
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重金屬的分佈與顆粒大小有關，Pb、Cd、Zn、As、Ag、Sn 等具揮發性的重金 屬，較集中附著於小顆粒飛灰，其他金屬，如Fe、Al、Mg、Ni、K則沒有這樣的性 質，較大的飛灰顆粒含有較多的Ca、Al、Ti、Sc、La 等重金屬。
4.戴奧辛
飛灰的化學特性
在焚化過程中，常常因為不完全燃燒而使得氯苯、氯酚等前 軀物質隨廢氣自燃燒室排出後，由廢氣中飛灰之碳元素所吸附， 並在特定溫度範圍(250~400℃，300℃時最顯著)，於飛灰顆粒 所構成之活性接觸面上，被金屬氯化物(如CuCl2 及FeCl2)催化 反應生成PCDD(多氯二聯苯戴奧辛)或PCDF(多氯二聯苯夫喃)。 然而飛灰的高量碳成份及高氯濃度，往往促使戴奧辛生成，導 致飛灰中經常含有大量的戴奧辛，對人體與環境有極大的危害。
因可與廢棄物中有害重金屬等進行螯 合反應，故名之。固化處理中又常被稱為 固化劑，因此在水泥固化處理時常會對名 詞產生混淆。亦可稱為穩定化劑。
金屬螯合物示意圖
wk.baidu.com
飛灰固化操作添加劑種類
1.2 螯合劑之種類 （一）有機系螯合劑
有機系螯合劑多為含有硫磺之鹼性藥劑，擁有二硫代氨基甲酸官能基與 碳化氫系分子所形成之構造物，並根據碳化氫系分子屬高分子或低分子，而 區分為高分子系液體螯合劑或低分子系液體螯合劑。
飛灰固化技術
在飛灰的固化方法中，以水泥固化重金屬為一普遍之方式。 由於水泥的pH 值約為12，含有大量的鹼度，故使重金屬離子形 成活性低且不溶性的氫氧化合物。而每顆水泥粒子皆具有黏結及 吸附作用，能使飛灰中重金屬的氫氧沉澱物吸附及黏結。此外， 水泥會與水產生之水化作用生成膠體矽酸鈣水合物，隨著水化作 用持續進行，膠體外套會長出細密的纖毛，纖毛伸入水泥顆粒間 形成網狀的結構，將氫氧化鈣及水合結晶副產物固定在網中，使 水泥凝固成堅固的固化體。
飛灰固化技術
「固化」是一種廣泛被使用之方法，可以將有害廢 棄物包匣起來，使之不但方便運輸而且不因風雨而擴散。 因為其利用化學作用所產生之物理及化學力量將有害物 質吸著而安定於結晶格子中，以達成有害物質不溶出之 目的。固化的原理為藉由固化劑的化學特性，使得有害 廢棄物形成緊密性、具有低滲透性及高抗壓強度之固體， 主要為物理處理法，但有害廢棄物亦可能與固化劑產生 化學結合。在最理想的情況下，固化的目的在於改進廢 棄物的物理特性(如：滲透性及抗壓強度等)、增加其易 處理性，如可能並使有毒的污染物轉化成無毒的型態， 使之便於運輸且降低有害物質之擴散。
一般而言，有機系螯合劑多具臭味且為高pH 值之液體，部分螯合劑與空 氣接觸時，甚至會產生劣化或腐敗之現象，並產生有害氣體，因此在貯存與 運送過程中需詳加注意。
目前國內焚化廠代處理業者大多採用硫化鈉作為 螯合劑螯合劑（穩定化劑）主要原料，主因為價格便 宜，且在調配比例上， 保持常溫下15 ％硫化鈉不易 產生結晶物。 缺點包括： (1)添加藥劑量過多，會有殘餘硫化物產生而造成臭味 及二次污染； (2)主要生成物硫化鉛在超過某一濃度時為有害物質， 並會造成人體健康毒害，通常必需使用水泥固化防止 滲出液污染； (3)在高溫或酸性環境下，容易釋放出過量硫化氫毒氣。
飛灰固化操作添加劑種類
1.1 螯合劑原理
螯合物是配合物的一種，在螯合物的結構中，一定有一個或 多個多齒配體提供多對電子與中心體形成配位鍵。「螯」指螃蟹 的大鉗，此名稱比喻多齒配體像螃蟹一樣用兩隻大鉗緊緊夾住中 心體。
螯合物通常比一般配合物要穩定， 其結構中經常具有的五或六元環結構更 增強了穩定性。正因為這樣，螯合物的 穩定常數都非常高，許多螯合反應都是 定量進行的，可以用來滴定。使用螯合 物還可以掩蔽金屬離子。
焚化爐飛灰固化技術
簡報人：Robinson Chin 2011年9月
1.化學成分
飛灰的化學特性
焚化飛灰中的主要元素成份約 85%以上為Si、Ca、Al、Na、S、Cl 等， 與燃燒廢氣中HCl、HF、SO2反應形成CaCl2、CaO、CaSO4以及未反應 的Ca(OH)2 等物質，但這些成份會因焚化廠進料成份、爐床形式、操作條 件等含量上略有差異。
3.微量重金屬
飛灰的化學特性
除了上述主要元素外，飛灰在補集過程中也吸附了一些微量且沸點較低的重金 屬，如Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、Hg、As 等，這些微量元素之溶出毒性時常超過管 制標準，影響到環境的安全，因此目前法規也將這些作為判定廢棄物危害與否的重 要指標。同時這些微量金屬會因為焚化垃圾與焚化條件、焚化設備而有所差異，專 家學者在1992年研究指出燃燒溫度增加時，飛灰的鉛、鎘、鋅含量隨之增加，而重 金屬在底灰中所佔的比例則會降低。此外，氯會增加重金屬的揮發率，使飛灰重金 屬含量增高。
2.pH 值
一般焚化飛灰具高鹼性的特色，因為在去除焚化過程中產生的廢酸性氣 體時，通常會在洗滌塔內噴灑鹼性物質進行廢氣中和，使得飛灰中含有未反 應的鹼性物質而提高其pH 值，因此飛灰的pH 值會隨著廠中空氣污染防治 設備的不同，範圍從5.9~12.8 之間都有 。
其中值得注意的事，通常焚化廠在廢氣處理設備中添加石灰等鹼性物質 作為吸收廢酸氣的藥劑，導致飛灰中鈣含量與pH 值會大幅度的提升，也使 飛灰量明顯的增加。
綜合以上，以水泥固化重金屬不僅能提供足夠的鹼度使重金 屬形成氫氧化物沉澱，並提供足夠之鹼度以中和酸性溶液之侵蝕， 加之以由膠體基質所產生的微匣限作用，固定重金屬形成的氫氧 化物。由於水泥之成本並非極昂貴，因此以水泥為基礎為固化之 主要方式：將無水之波特蘭水泥粉末加入適當水份，產生水合矽 酸鈣膠狀物，經由伸長過程，水泥顆粒伸展出較薄且交雜高密度 之矽酸鹽細小纖維，此纖維網與廢棄物形成單獨類似岩石之產物。
且採用何種洗煙塔，乾或半乾、濕式洗煙塔，亦會造成影響，以致飛灰的重金 屬成分會有不小的差異。其中Cd、Pb、Zn 這三類金屬常被使用於塑膠添加劑上， 在國內塑膠產品高使用率下，導致焚化灰渣中三者的含量偏高，又因Cd、Pb、Zn 的高揮發性，使其存在飛灰中的含量大幅度的增加。
由於生活習慣的不同，我國因廚餘垃圾含量高而含有大量的氯鹽，同時在焚化 過程中，飛灰吸收了焚化廢酸氣，內含大量的硫酸根離子，會與飛灰中的各種元素 形成硫酸鹽。在學者研究由金屬混和配位基來分析在含硫酸根、氫氧根與氯離子的 環境中競爭吸附中，發現重金屬鉛大多以PbO、PbSO4的型態存在，而鋅也多以 ZnO、ZnO4 氧化態的形式存在，鎘則常以CdO、CdCl2 與Cl-結合。
4.戴奧辛
飛灰的化學特性
在焚化過程中，常常因為不完全燃燒而使得氯苯、氯酚等前 軀物質隨廢氣自燃燒室排出後，由廢氣中飛灰之碳元素所吸附， 並在特定溫度範圍(250~400℃，300℃時最顯著)，於飛灰顆粒 所構成之活性接觸面上，被金屬氯化物(如CuCl2 及FeCl2)催化 反應生成PCDD(多氯二聯苯戴奧辛)或PCDF(多氯二聯苯夫喃)。 然而飛灰的高量碳成份及高氯濃度，往往促使戴奧辛生成，導 致飛灰中經常含有大量的戴奧辛，對人體與環境有極大的危害。
因可與廢棄物中有害重金屬等進行螯 合反應，故名之。固化處理中又常被稱為 固化劑，因此在水泥固化處理時常會對名 詞產生混淆。亦可稱為穩定化劑。
金屬螯合物示意圖
wk.baidu.com
飛灰固化操作添加劑種類
1.2 螯合劑之種類 （一）有機系螯合劑
有機系螯合劑多為含有硫磺之鹼性藥劑，擁有二硫代氨基甲酸官能基與 碳化氫系分子所形成之構造物，並根據碳化氫系分子屬高分子或低分子，而 區分為高分子系液體螯合劑或低分子系液體螯合劑。
飛灰固化技術
在飛灰的固化方法中，以水泥固化重金屬為一普遍之方式。 由於水泥的pH 值約為12，含有大量的鹼度，故使重金屬離子形 成活性低且不溶性的氫氧化合物。而每顆水泥粒子皆具有黏結及 吸附作用，能使飛灰中重金屬的氫氧沉澱物吸附及黏結。此外， 水泥會與水產生之水化作用生成膠體矽酸鈣水合物，隨著水化作 用持續進行，膠體外套會長出細密的纖毛，纖毛伸入水泥顆粒間 形成網狀的結構，將氫氧化鈣及水合結晶副產物固定在網中，使 水泥凝固成堅固的固化體。
飛灰固化技術
「固化」是一種廣泛被使用之方法，可以將有害廢 棄物包匣起來，使之不但方便運輸而且不因風雨而擴散。 因為其利用化學作用所產生之物理及化學力量將有害物 質吸著而安定於結晶格子中，以達成有害物質不溶出之 目的。固化的原理為藉由固化劑的化學特性，使得有害 廢棄物形成緊密性、具有低滲透性及高抗壓強度之固體， 主要為物理處理法，但有害廢棄物亦可能與固化劑產生 化學結合。在最理想的情況下，固化的目的在於改進廢 棄物的物理特性(如：滲透性及抗壓強度等)、增加其易 處理性，如可能並使有毒的污染物轉化成無毒的型態， 使之便於運輸且降低有害物質之擴散。
一般而言，有機系螯合劑多具臭味且為高pH 值之液體，部分螯合劑與空 氣接觸時，甚至會產生劣化或腐敗之現象，並產生有害氣體，因此在貯存與 運送過程中需詳加注意。
目前國內焚化廠代處理業者大多採用硫化鈉作為 螯合劑螯合劑（穩定化劑）主要原料，主因為價格便 宜，且在調配比例上， 保持常溫下15 ％硫化鈉不易 產生結晶物。 缺點包括： (1)添加藥劑量過多，會有殘餘硫化物產生而造成臭味 及二次污染； (2)主要生成物硫化鉛在超過某一濃度時為有害物質， 並會造成人體健康毒害，通常必需使用水泥固化防止 滲出液污染； (3)在高溫或酸性環境下，容易釋放出過量硫化氫毒氣。
飛灰固化操作添加劑種類
1.1 螯合劑原理
螯合物是配合物的一種，在螯合物的結構中，一定有一個或 多個多齒配體提供多對電子與中心體形成配位鍵。「螯」指螃蟹 的大鉗，此名稱比喻多齒配體像螃蟹一樣用兩隻大鉗緊緊夾住中 心體。
螯合物通常比一般配合物要穩定， 其結構中經常具有的五或六元環結構更 增強了穩定性。正因為這樣，螯合物的 穩定常數都非常高，許多螯合反應都是 定量進行的，可以用來滴定。使用螯合 物還可以掩蔽金屬離子。
焚化爐飛灰固化技術
簡報人：Robinson Chin 2011年9月
1.化學成分
飛灰的化學特性
焚化飛灰中的主要元素成份約 85%以上為Si、Ca、Al、Na、S、Cl 等， 與燃燒廢氣中HCl、HF、SO2反應形成CaCl2、CaO、CaSO4以及未反應 的Ca(OH)2 等物質，但這些成份會因焚化廠進料成份、爐床形式、操作條 件等含量上略有差異。
3.微量重金屬
飛灰的化學特性
除了上述主要元素外，飛灰在補集過程中也吸附了一些微量且沸點較低的重金 屬，如Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、Hg、As 等，這些微量元素之溶出毒性時常超過管 制標準，影響到環境的安全，因此目前法規也將這些作為判定廢棄物危害與否的重 要指標。同時這些微量金屬會因為焚化垃圾與焚化條件、焚化設備而有所差異，專 家學者在1992年研究指出燃燒溫度增加時，飛灰的鉛、鎘、鋅含量隨之增加，而重 金屬在底灰中所佔的比例則會降低。此外，氯會增加重金屬的揮發率，使飛灰重金 屬含量增高。
2.pH 值
一般焚化飛灰具高鹼性的特色，因為在去除焚化過程中產生的廢酸性氣 體時，通常會在洗滌塔內噴灑鹼性物質進行廢氣中和，使得飛灰中含有未反 應的鹼性物質而提高其pH 值，因此飛灰的pH 值會隨著廠中空氣污染防治 設備的不同，範圍從5.9~12.8 之間都有 。
其中值得注意的事，通常焚化廠在廢氣處理設備中添加石灰等鹼性物質 作為吸收廢酸氣的藥劑，導致飛灰中鈣含量與pH 值會大幅度的提升，也使 飛灰量明顯的增加。
綜合以上，以水泥固化重金屬不僅能提供足夠的鹼度使重金 屬形成氫氧化物沉澱，並提供足夠之鹼度以中和酸性溶液之侵蝕， 加之以由膠體基質所產生的微匣限作用，固定重金屬形成的氫氧 化物。由於水泥之成本並非極昂貴，因此以水泥為基礎為固化之 主要方式：將無水之波特蘭水泥粉末加入適當水份，產生水合矽 酸鈣膠狀物，經由伸長過程，水泥顆粒伸展出較薄且交雜高密度 之矽酸鹽細小纖維，此纖維網與廢棄物形成單獨類似岩石之產物。
且採用何種洗煙塔，乾或半乾、濕式洗煙塔，亦會造成影響，以致飛灰的重金 屬成分會有不小的差異。其中Cd、Pb、Zn 這三類金屬常被使用於塑膠添加劑上， 在國內塑膠產品高使用率下，導致焚化灰渣中三者的含量偏高，又因Cd、Pb、Zn 的高揮發性，使其存在飛灰中的含量大幅度的增加。
由於生活習慣的不同，我國因廚餘垃圾含量高而含有大量的氯鹽，同時在焚化 過程中，飛灰吸收了焚化廢酸氣，內含大量的硫酸根離子，會與飛灰中的各種元素 形成硫酸鹽。在學者研究由金屬混和配位基來分析在含硫酸根、氫氧根與氯離子的 環境中競爭吸附中，發現重金屬鉛大多以PbO、PbSO4的型態存在，而鋅也多以 ZnO、ZnO4 氧化態的形式存在，鎘則常以CdO、CdCl2 與Cl-結合。