固體廢物處置與資源化

固體廢物處置與資源化第1頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四第2頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四第3頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四第4頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.1固化處理的原理和步驟6.2藥劑穩(wěn)定化處理6.3固體廢物固化處理

6.3.1水泥固化

6.3.2石灰固化

6.3.3瀝青固化

6.3.4塑性材料固化

6.3.5玻璃固化

6.3.6自膠結(jié)固化6.4化學(xué)穩(wěn)定化處理6.5固化/穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評(píng)價(jià)方法內(nèi)

容

提

要第5頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.1概述1、定義（1）固化技術(shù)：是利用物理或化學(xué)方法將有害廢物與能聚結(jié)成固體的某些惰性基材混合，從而使固體廢物固定或包容在惰性固體基材中，使之具有化學(xué)穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理技術(shù)。固化所用的惰性材料稱為固化劑。有害廢物經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物稱為固化體。第6頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四或者固化(Solidification)，在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體或形成緊密固體的過程。（2）穩(wěn)定化(Stabilization),將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性的過程。化學(xué)穩(wěn)定化和物理穩(wěn)定化。（3）包容化技術(shù)。是指用穩(wěn)定劑、固化劑凝聚，將有毒物質(zhì)或危險(xiǎn)廢物顆粒包容或覆蓋的過程。固化和穩(wěn)定化技術(shù)在處理危險(xiǎn)廢物時(shí)通常無法截然分開，固化的過程會(huì)有穩(wěn)定化的作用發(fā)生，穩(wěn)定化的過程往往也具有固化的作用。而在固化和穩(wěn)定化處理過程中，往往也發(fā)生包容化的作用。第7頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、特點(diǎn)及應(yīng)用固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)廢物的管理中，主要如下：（1）對(duì)于具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等危險(xiǎn)性質(zhì)的廢物進(jìn)行處理，使其滿足填埋處置的要求。（2）其他處理過程所產(chǎn)生的殘?jiān)?，例如焚燒飛灰的無害化處理。（3）對(duì)被有害污染物污染的土壤進(jìn)行去污。與其他方法（例如封閉與隔離）相比，穩(wěn)定化具有相對(duì)永久性的作用。危險(xiǎn)廢物固化/穩(wěn)定化處理的目的，是使危險(xiǎn)廢物中的所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，以便運(yùn)輸、利用和處置。減少后續(xù)處理與處置的潛在危險(xiǎn)。第8頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、固化處理的基本要求（1）有害廢物經(jīng)過固化處理后所形成的固化體應(yīng)具有良

好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的

機(jī)械強(qiáng)度等，最好能作為資源加以利用。（2）固化過程中材料和能量消耗要低，增容比要低。（3）固化工藝過程簡(jiǎn)單，便于操作。（4）固化劑來源豐富，價(jià)廉易得。 （5）處理費(fèi)用低廉。第9頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四4、固化效果評(píng)價(jià)指標(biāo)固化處理效果常用浸出率、增容比、抗壓強(qiáng)度等物理、化學(xué)指標(biāo)予以評(píng)價(jià)。（1）浸出率：是指固化體浸于水中或其它溶液中時(shí)，其中有毒（害）物質(zhì)的浸出速度。浸出率的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：式中：Rin――標(biāo)準(zhǔn)比表面的樣品每天浸出的有害物質(zhì)的浸出量，g/(d·cm2)ar――浸出時(shí)間內(nèi)浸出的有害物質(zhì)的量，mgAo――樣品中含有的有害物質(zhì)的量，mgF――樣品暴露的表面積，cm2

M――樣品的質(zhì)量，gt――浸出時(shí)間，d第10頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）增容比是指所形成的固化體體積與被固化有害廢物體積的比值，它是鑒別處理方法好壞和衡量最終成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)。即：

式中：Ci――增容比

V2――固化體體積，m3V1――固化前有害廢物的體積，m3

第11頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（3）抗壓強(qiáng)度是保證固化體安全貯存的重要指標(biāo)。對(duì)于一般的危險(xiǎn)廢物，經(jīng)固化處理后得到的固化體，若進(jìn)行處置或裝桶貯存，對(duì)抗壓強(qiáng)度要求較低，控制在0.1～0.5MPa即可；作為填埋處理無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于50kPa；作為建筑填土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于100kPa

。作建筑材料：>10MPa。對(duì)于放射性廢物，其固化產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度，前蘇聯(lián)要求大于5MPa，英國(guó)要求達(dá)到20MPa。一般情況下，固化體的強(qiáng)度越高，其中有毒有害組分的浸出率也越低。第12頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四評(píng)價(jià)指標(biāo)

具備一定的性能：①抗浸出性；②抗干濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產(chǎn)物）；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度（固化產(chǎn)物）。浸出速率

抗壓強(qiáng)度體積變化因數(shù)裝桶貯存:0.1～0.5MPa作填埋處理：>50kPa作建筑填土：>100kPa作建筑材料：>10MPa

放射性固化體：前蘇聯(lián)

>5MPa,英國(guó)>20MPa第13頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四5、固化處理的基本步驟（1）廢物預(yù)處理對(duì)收集到的固體廢物必須進(jìn)行預(yù)處理，如分選、干燥、中和、破壞氧化物等物理和化學(xué)的處理過程，因?yàn)閺U物中所含的許多化合物都會(huì)干擾固化過程。例如用水泥為固化劑時(shí)，錳、錫、銅、鋁的可溶性鹽類會(huì)延長(zhǎng)凝固時(shí)間并降低固化體的物理強(qiáng)度。過量的水也會(huì)阻礙固化過程，含酸性物質(zhì)過多則會(huì)使固化劑用量增加等。第14頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）加入填充劑及固化劑其用量一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。（3）混合和凝硬將廢物和固化劑在混合設(shè)備中均勻混合，然后送到硬化池或處置場(chǎng)地中放置一段時(shí)間，使之凝硬完成硬化過程。

（4）固化體的處理根據(jù)所處理廢物的特性將固化體填埋或加以利用（如做建筑材料）。

第15頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.2有毒有害物質(zhì)的穩(wěn)定化處理6.2.1重金屬離子的穩(wěn)定化技術(shù)（1）中和法（2）氧化還原法（3）化學(xué)沉淀法①氫氧化物沉淀法②硫化物沉淀法③硅酸鹽沉淀法④碳酸鹽沉淀法⑤共沉淀法⑥無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀法（4）吸附法（5）離子交換法第16頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四酸堿泥渣中和劑罐式機(jī)械攪拌/池式人工攪拌將固體廢物中可以發(fā)生價(jià)態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分吸附劑可逆吸附具有選擇性：活性炭-有機(jī)物；活性氧化鋁-鎳離子氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀重金屬溶出法離子交換中和法氧化還原法吸附法化學(xué)沉淀法離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠

昂貴可逆

重金屬化學(xué)穩(wěn)定化第17頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.2.2有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)向廢物中投加某種強(qiáng)氧化劑，可以將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，或轉(zhuǎn)化為毒性很小的中間有機(jī)物，以達(dá)到穩(wěn)定化目的。常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、氯氣、漂白粉等。1、臭氧氧化解毒如用臭氧處理氰化物時(shí)發(fā)生反應(yīng)：NaCN+O3一NaCNO+O22、過氧化氫氧化解毒如用過氧化氫處理氰化物時(shí)發(fā)生下列反應(yīng)：

NaCN+H2O2一NaCNO+H2O第18頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、氯氧化解毒如果廢物是液態(tài)的，則可以將氯氣直接通入其中發(fā)生水解反應(yīng)生成次氯酸：

Cl2+H2O一HOCl+H++Cl-

次氯酸HOCl是一種弱酸，又進(jìn)而在瞬間離解：

HOCl－H++OCl-第19頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)有毒有害物質(zhì)含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng),具有相對(duì)持久性。

藥劑穩(wěn)定化處理第20頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四氧化還原劑硫酸亞鐵/硫代硫酸鈉/亞硫酸氫鈉/二氧化硫/煤炭/紙漿廢液/鋸木屑/谷殼Cr6+Hg2+As3+Cr3+HgAs5+氧化還原反應(yīng)無毒有毒重金屬離子的穩(wěn)定化氧化還原法

藥劑穩(wěn)定化處理第21頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

吸附劑

活性炭;粘土;金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁;天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、軟錳礦、磁鐵礦、硫鐵礦、磁黃鐵礦等;人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物。重金屬離子的穩(wěn)定化吸

附法第22頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四氫氧化物沉淀法堿性物質(zhì)：氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材：硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等硅酸鹽固化（pH2～11）

水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合

碳酸鹽沉淀

鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度比其氫氧化物低，應(yīng)用不廣泛——pH低，CO2溢出；即使最終的pH很高，最終產(chǎn)物也只能是氫氧化物而不是碳酸鹽沉淀。重金屬離子的穩(wěn)定化化學(xué)沉淀法pH～溶解度第23頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四硫化物沉淀法無機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。

含汞廢物及含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰等）共沉淀

永久磁鐵吸住。碳酸鈣也可產(chǎn)生共沉淀重金屬離子的穩(wěn)定化化學(xué)沉淀法鐵氧體Ⅱ:Ⅲ=1:1～1:2Mn2+Zn2+Ni2+Mg2+Cu2+Cd2+溶解度第24頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀

廢物中含有的配合劑：磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA等形成穩(wěn)定可溶螯合物。螯環(huán)

Pb2+、Cd2+、Ag+、Ni2+、Cu2+,98%Co2+、Cr2+,85%；優(yōu)于Na2S重金屬離子的穩(wěn)定化化學(xué)沉淀法強(qiáng)氧化劑、高溫破壞高pH破壞螯合效應(yīng)第25頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四有機(jī)污染物氧化解毒

臭氧氧化解毒

過氧化氫解毒氯氧化解毒理論上1058g臭氧/度電實(shí)際150g/度電，費(fèi)用高自由能高，強(qiáng)氧化劑

有紫外線照射時(shí)：氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH〉10

鐵做催化劑產(chǎn)生OH·35%～50%，紫外線功率500W/L

五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳

第26頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.3固體廢物的固化處理

6.3.1水泥固化技術(shù)(Cementsolidification)

水泥固化：是以水泥為固化劑將有害廢物進(jìn)行固化的一種處理方法。水泥固化原理：水泥是一種無機(jī)膠結(jié)劑，經(jīng)水化反應(yīng)后可形成堅(jiān)硬的水泥塊，能將砂、石等骨料牢固地凝結(jié)在一起。水泥固化有害廢物就是利用水泥的這一特性。

第27頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四常用作固化劑的水泥：硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。在水泥固化處理過程中，為了改善固化條件，提高固體

的質(zhì)量，有時(shí)摻入適宜的添加劑。常用的添加劑有：

吸附劑：如活性氧化鋁、粘土、蛭石等；

緩凝劑：如酒石酸、檸檬酸、硼酸鹽等；

促凝劑：如水玻璃、鋁酸鈉、碳酸鈉等；

減水劑：如表面活性劑等。第28頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

固化材料

廢物被摻入水泥的基質(zhì)中,水泥與廢物中的水分或另外添加的水分,發(fā)生水化反應(yīng)后生成堅(jiān)硬的水泥固化體水泥主要成分：鋁、硅、鐵、鈣的氧化物固化基材:

普通硅酸鹽\礦渣硅酸鹽\火山灰硅酸鹽

\礬土\沸石等水泥無機(jī)添加劑：蛭石、沸石、多種粘土礦物、水玻璃、無機(jī)緩凝劑、無機(jī)速凝劑和骨料等有機(jī)添加劑：硬脂肪酸丁酯、δ-糖酸丙酯、檸檬酸水泥固化過程硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等的水合反應(yīng)產(chǎn)生Ca(OH)2

基

本

理

論水

泥

固

化危險(xiǎn)廢物、水泥、水、添加劑第29頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四固化

效果添加劑

pH凝固時(shí)間配料比

改善固化體質(zhì)量。吸附劑——沸石或蛭石加入含硫酸鹽的廢物中防止其與水泥成分反應(yīng)生成硫酸鋁鈣導(dǎo)致體積膨脹和破裂。蛭石還是骨料。投加促凝劑、緩凝劑來控制凝結(jié)時(shí)間，一般初凝時(shí)間>2h,終凝>24h，保證混料后有足夠時(shí)間輸送、裝桶或澆注水、水泥和廢物的量比水分過少，不能保證水泥的充分水合作用；水分國(guó)大，出現(xiàn)泌水現(xiàn)象

pH過高，氫氧化物沉淀，碳酸鹽沉淀。過高，帶負(fù)電荷的羥基絡(luò)合物，溶解度↑。Cu，9；Zn，9.3；Cd，11.1水

泥

固

化水泥固化影響因素第30頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6－1電鍍污泥水泥固化處理工藝流程圖第31頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.3.2瀝青固化技術(shù)（Pitchsolidification）

1、基本概念瀝青固化：是以瀝青類材料作為固化劑，與有害廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成穩(wěn)定的固化體。瀝青屬于憎水性物質(zhì)，具有良好的黏結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性與一定的彈性和塑性，對(duì)大多數(shù)酸、堿、鹽類有一定的耐腐蝕性。此外，它還具有一定的輻射穩(wěn)定性，一般被用來處理具有中、低放射性的蒸發(fā)殘?jiān)坝卸居泻U物。第32頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四瀝青固化體的性質(zhì)：瀝青固化體的主要性能指標(biāo)是它在水中的浸出率、輻照穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。它們分別受到瀝青種類、加入的廢物量、廢物的化學(xué)組分和殘余水分等因素的影響。第33頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、瀝青固化的基本方法放射性廢物瀝青固化的基本方法有高溫熔化混合蒸發(fā)法（如圖6－2）、暫時(shí)乳化法和化學(xué)乳化法三種。（1）高溫熔化混合蒸發(fā)法操作步驟：將已熔化的瀝青送入混合槽，并通過混合槽的加熱裝置使其維持在一定的溫度范圍內(nèi)，然后將放射性廢液以一定的速率加入混合槽內(nèi)，在約220℃條件下高速攪拌，使瀝青和廢液充分混合，使其中水分和其它揮發(fā)組分排出。當(dāng)加入的鹽分與瀝青的重量比達(dá)40%時(shí)，即可把混合物排至貯存桶內(nèi)，待其冷卻硬化后即形成瀝青固化體。第34頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四混合蒸發(fā)過程產(chǎn)生的二次蒸汽含有一定量的油質(zhì)。其中的重油組分可返回混合槽，輕油組分隨二次水蒸汽進(jìn)入冷凝器，待冷凝后予以排放。殘余的含油廢氣通過油霧過濾器或靜電除塵器進(jìn)一步凈化，最后經(jīng)過木炭過濾后排入大氣環(huán)境。

第35頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

圖6－2高溫熔化混合蒸發(fā)瀝青固化流程示意圖第36頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）暫時(shí)乳化法放射性泥漿的暫時(shí)乳化法瀝青固化分三個(gè)步驟進(jìn)行：①將污泥漿、瀝青與表面活性劑混合成乳漿狀；②分離除去大部分水分；③進(jìn)一步升溫干燥，使混合物脫水。圖6-3為雙螺桿擠壓機(jī)的暫時(shí)乳化法瀝青固化流程。其工作過程是放射性污泥漿經(jīng)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)除去部分水分，與瀝青、表面活性劑一起加入雙螺桿擠壓機(jī)。

第37頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四雙螺桿擠壓機(jī)分三段：第一段溫度為90℃，固體廢物在此與瀝青產(chǎn)生混合和包容兩種作用，分離出90%左右的水分；第二段將分離出的水分除去；第三段混合物被升溫至105-110℃，由雙螺桿擠壓機(jī)得到的混合物尚有5-7%的水分，再送入螺旋干燥器，在140-150℃下使水分進(jìn)一步減至0.5%以下。

第38頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6-3暫時(shí)乳化法工藝流程

第39頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)所處理的泥漿性質(zhì)不同，需采用的表面活性劑也不相同。當(dāng)處理中放污泥漿時(shí)，可采用含20%活性成分（1/3烷基磺酸鈉和2/3烷基苯磺酸鈉）的陰離子乳化劑溶液，表面活性劑與干污泥的重量比約為6：1000。當(dāng)處理高放污泥漿時(shí)，可采用含有90%活性成分（主要是椰子殼中的氨基丙酮）的陰離子乳化劑?；钚詣┡c干污泥的重量比約為5：100。在暫時(shí)乳化法瀝青固化中，其主要設(shè)備是雙螺桿擠壓機(jī)（圖6-4）它主要由包括加料段、壓縮段及蒸發(fā)段的兩根不等距螺桿和瀝青與料液加料口、二次蒸汽排出口、產(chǎn)品出口和分段加熱的外筒組成。

第40頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6-4

雙螺桿擠壓機(jī)示意圖

第41頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四雙螺桿擠壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：①蒸發(fā)、固化和干燥在同一設(shè)備中進(jìn)行，有利于簡(jiǎn)化流程②設(shè)備所占空間較??；③瀝青停留時(shí)間短（約1.7min），避免瀝青因長(zhǎng)期受熱而降解及硬化等；④混合物在擠壓機(jī)內(nèi)呈薄膜狀分布，減少了蒸發(fā)時(shí)的夾帶現(xiàn)象；⑤強(qiáng)烈的擠壓推送可使固化體有較高的含鹽量（60%），從而大大降低運(yùn)行費(fèi)用。其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備制造要求高，價(jià)格較貴。第42頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（3）化學(xué)乳化法化學(xué)乳化法的操作步驟也分三步進(jìn)行：①將放射性廢物在常溫下與乳化瀝青混合；②將混合物加熱，脫去水分；③將脫水干燥后的混合物排入廢物容器，待冷卻硬化后即形成瀝青固化體。

第43頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、影響瀝青固化體浸出率的因素（1）瀝青的種類用不同類型的瀝青所得固化體的浸出率不同，實(shí)驗(yàn)表明，采用直餾瀝青效果較好。較軟的瀝青比較硬的瀝青所得固化體浸出率低。（2）廢物量、化學(xué)組成及混合狀況過高的廢物量將導(dǎo)致固化體浸出率的急劇上升，一般應(yīng)控制加入的廢物量與瀝青的重量比在40-50%。（3）殘余水分一般認(rèn)為殘余水分的存在將增加瀝青中的細(xì)孔數(shù)量。為此，固化體中殘余水分的重量百分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在10%以下，最好小于0.5%。（4）某些表面活性劑的影響加入某些表面活性劑可導(dǎo)致固化體浸出率的升高。第44頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四4、影響瀝青固化體化學(xué)穩(wěn)定性的因素在瀝青固化過程中，瀝青會(huì)與某些摻入的化合物、氧化劑等發(fā)生化學(xué)作用，從而影響固化體的化學(xué)穩(wěn)定性。例如純?yōu)r青的燃點(diǎn)一般為420℃左右，而在摻入硝酸鹽、亞硝酸鹽后，其燃點(diǎn)降至250-330℃，因而增加了燃燒的危險(xiǎn)性。第45頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

概念

以塑料為固化劑，與危險(xiǎn)廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險(xiǎn)廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性固化體的過程。塑性材料固化概念及原理熱固性塑料固化（脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂）用熱固性有機(jī)單體和經(jīng)過粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個(gè)廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。

部分液體廢物遺留，需干化。顆粒度、含水量等以及進(jìn)行聚合的條件。熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）：是用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險(xiǎn)廢物混合，以達(dá)到對(duì)廢物穩(wěn)定化的目的的過程。

6.3.3塑料固化處理第46頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四熱塑性材料是指那些在加熱后冷卻時(shí)能反復(fù)轉(zhuǎn)化和硬化的有機(jī)材料，如瀝青、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、石蠟等。這些材料在常溫下為堅(jiān)硬的固體，而在較高溫度下有可塑性和流動(dòng)性，從而可以利用這種特性對(duì)固體廢物進(jìn)行固化處理。第47頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四熱固性材料是指在加熱時(shí)變成固體并且硬化，且再進(jìn)行加熱或冷卻時(shí)仍保持其固體狀態(tài)不變的物質(zhì)。目前常用的熱固性材料有尿醛樹脂和不飽和聚酯等，酚醛樹脂及環(huán)氧樹脂也在小范圍內(nèi)使用。尿醛樹脂使用方便，固化速度快，與有害物質(zhì)形成的固化體有較好的耐水性、耐腐蝕性、價(jià)格也較便宜，使用較為廣泛。不飽和聚醋樹脂在常溫常壓下即可固化。日本岡山公害防治中心利用不飽和聚醋樹脂固化處理電鍍污泥，所形成的固化體抗壓強(qiáng)度大，重量輕，表面光澤，可以作為建筑材料使用。第48頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

玻璃原料為固化劑，將其與危險(xiǎn)廢物以一定的配料比混合后，在1000～1500℃的高溫下熔融，經(jīng)退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體。

鈉鉀玻璃溶解度高，硅酸鹽玻璃熔點(diǎn)高，制造困難。

磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的如普里克斯廢液（見圖6-3）硼酸鹽玻璃：高放廢液+固化劑——煅燒，升溫1100～1150℃，退火（見圖6-4）。浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差。概念固化劑特點(diǎn)玻璃固化概念固化劑特點(diǎn)

6.3.4玻璃固化處理第49頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四1、基本概念玻璃固化是用玻璃原料（如氧化硅等）作為固化劑和待處理廢料混合均勻，先在高溫下煅燒，然后升溫至1100—1150℃保溫?cái)?shù)小時(shí)，形成熔融的玻璃體，冷卻后再經(jīng)退火處理即可得到堅(jiān)固而穩(wěn)定的固化體。玻璃的種類繁多，普通的鈉鉀玻璃熔點(diǎn)較低，制造容易，但在水中的溶解度較高，因而不能用于高放廢液的固化。硅酸鹽玻璃腐蝕能力強(qiáng)，但熔點(diǎn)高，制造困難。通常在高放廢液的玻璃固化中，研究較多的是磷酸鹽和硼酸鹽玻璃固化過程。

第50頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、玻璃固化方法玻璃固化的方法可分為間歇式和連續(xù)式兩種。（1）間歇式固化法間歇式固化法，是一罐一罐地將高放廢液和玻璃原料一起加入罐內(nèi)，使蒸發(fā)干燥、煅燒、熔融等幾步過程都在罐內(nèi)完成。熔融成玻璃后，將熔化玻璃注放貯存容器內(nèi)成型。熔化罐可以反復(fù)使用，也可以采用棄罐方式，即熔化罐本身兼作貯存容器或最終處置容器用。（2）連續(xù)式固化法連續(xù)式固化法是將蒸發(fā)、煅燒過程與熔融過程分別在煅燒爐和熔融內(nèi)完成，蒸發(fā)煅燒過程采用連續(xù)進(jìn)料和排料的方式，而熔融過程既可連續(xù)進(jìn)料和排料，也可連續(xù)進(jìn)料和間歇排料。第51頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）玻璃固化的工藝流程①磷酸鹽玻璃固化的工藝流程②硼酸鹽玻璃固化工藝流程第52頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6－3磷酸鹽玻璃固化工藝流程第53頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6－4硼酸鹽玻璃固化工藝流程第54頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四玻璃固化法的優(yōu)點(diǎn)：①玻璃固化體致密，在水及酸、堿溶液中的浸出率小，大約為10-7g/（cm2?d）；②增容比?。虎墼诓ＡЧ袒^程中產(chǎn)生的粉塵量少；④玻璃固化體有較高的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和輻射穩(wěn)定性。玻璃固化法的缺點(diǎn)：①裝置較復(fù)雜；②處理費(fèi)用昂貴、工作溫度較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；③操作過程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢氣，必須加以收集處理，以防止二次污染的產(chǎn)生。第55頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)（如粉煤灰、垃圾焚燒灰渣、水泥窯灰等）為固化基材對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行穩(wěn)定化與固化處理的方法。重金屬被吸附于膠體結(jié)晶中，包裹起來的粘結(jié)性物質(zhì)概念應(yīng)用及特點(diǎn)石灰固化

適用于穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無機(jī)污染物。

簡(jiǎn)單，物料來源方便，操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)，比水泥固化法便宜，并在適當(dāng)?shù)奶幹铆h(huán)境，可維持反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行。石灰固化處理得到固化體的強(qiáng)度較低，所需養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，并且體積膨脹較大，增加清運(yùn)和處置的困難，因而較少單獨(dú)使用。概念應(yīng)用特點(diǎn)

6.3.5石灰固化處理第56頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

利用廢物自身的膠結(jié)特性來達(dá)到固化目的的方法。該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。

CaSO4﹒2H2O或CaSO3﹒2H2O經(jīng)煅燒成具自膠結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣，遇水后迅速凝固和硬化。

不需要加入大量添加劑，廢物也不需要完全脫水，工藝簡(jiǎn)單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；但只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應(yīng)用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作和比較復(fù)雜的設(shè)備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量Terra-Crete技術(shù)（見圖6-5）自膠結(jié)固化原理應(yīng)用及特點(diǎn)特點(diǎn)原理應(yīng)用概念

6.3.6自膠結(jié)固化處理第57頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6-5煙道氣脫硫泥渣自膠結(jié)固化的工藝流程第58頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.3.7水玻璃固化

水玻璃固化：以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸、硝酸、鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。水玻璃固化電鍍污泥時(shí)的配比為：水玻璃（3號(hào)硅酸鈉）∶混酸（純硫酸與純磷酸之比為9∶1）∶污泥為5.85∶0.55∶93.6。第59頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四技術(shù)適用對(duì)象主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)水泥固化法重金屬、氧化物、廢酸1.水泥攪拌，技術(shù)已相當(dāng)成熟；2.對(duì)廢物中化學(xué)性質(zhì)的變動(dòng)承受力強(qiáng);3.可由水泥與廢物的比例來控制固化體的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)與防水性；4.無需特殊的設(shè)備，處理成本低；5.廢物可直接處理，無需前處理。1.廢物如含特殊的鹽類，會(huì)造成固化體破裂；2.有機(jī)物的分解造成裂隙，增加滲透性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；3.大量水泥的使用可增加固化體的體積和質(zhì)量石灰固化法重金屬、氧化物、廢酸1所用物料來源方便，價(jià)格便宜；2操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)；3.產(chǎn)品通常便于裝卸，滲透性有所降低1.固化體的強(qiáng)度較低，需較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；2.有較大的體積膨脹，增加清運(yùn)和處置的困難瀝青固化法重金屬、氧化物、廢酸1.有時(shí)需要對(duì)廢物預(yù)先脫水或濃縮；2.固化體空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化體的增容較小1.需高溫操作，安全性較差；2.一次性投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用比水泥固化法高塑性固化法部分非極性有機(jī)物、氧化物、廢酸1固化體的滲透性較其他固化法低；2對(duì)水溶液有良好的阻隔性3接觸液損失率遠(yuǎn)低于水泥固化與石灰固化。1.需特殊設(shè)備和專業(yè)操作人員；2.廢物如含氧化劑或揮發(fā)性物質(zhì)，加熱時(shí)會(huì)著火或逸散，在操作前先對(duì)廢物干燥、破碎玻璃固化法不揮發(fā)高危性廢物，核廢料1固化體可長(zhǎng)期穩(wěn)定；2可利用廢玻璃屑作為固化材料；3對(duì)核能廢料的處理已有相當(dāng)成功的技術(shù)1不適用于可燃或揮發(fā)性的廢物2高溫?zé)崛谛柘拇罅磕茉矗?需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員自膠結(jié)固化法硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物1燒結(jié)體的性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；2燒結(jié)體不具生物反應(yīng)性及著火性1應(yīng)用面較狹窄；2需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員第60頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4化學(xué)穩(wěn)定化處理的基本方法6.4.1概述物理包容是傳統(tǒng)水泥固化的主要機(jī)理，然而：（1）確切的包容機(jī)理和對(duì)固化體在不同化學(xué)環(huán)境中的長(zhǎng)期學(xué)位的認(rèn)識(shí)還很不夠，特別是包容機(jī)理，當(dāng)包容體破裂后，廢物會(huì)重新進(jìn)入環(huán)境，造成不可預(yù)見的影響。第61頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）固化體中微觀化學(xué)變化也沒有找到合適的監(jiān)測(cè)方法。（3）對(duì)固化試樣的長(zhǎng)期化學(xué)浸出學(xué)位和物理完整性還沒有客觀的評(píng)價(jià)。（4）融融固化和高溫?zé)Y(jié)固化則存在投資和處理成本昂貴的問題。因此針對(duì)不同種類的危險(xiǎn)廢物選擇不同種類的穩(wěn)定化藥劑進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定化處理成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。第62頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四用化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)處理危險(xiǎn)廢物，可以在實(shí)現(xiàn)廢物無害化的同時(shí)，達(dá)到廢物少增容或者不增容，從而提高危險(xiǎn)廢物處理處置系統(tǒng)的總體效果和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，可以通過改進(jìn)化學(xué)藥劑的構(gòu)造和性能，使之與廢物中危險(xiǎn)成分之間的化學(xué)作用得到強(qiáng)化，進(jìn)而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，減少最終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的二次污染。第63頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)以處理含重金屬的危險(xiǎn)廢物為主，例如，焚燒飛灰、電鍍污泥、重金屬污染土壤等，當(dāng)然，化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)在處理含有機(jī)物的危險(xiǎn)廢物時(shí)也能取得較好的效果，如可以利用氧化還原的原理處理危險(xiǎn)廢物中的有機(jī)物，使其實(shí)現(xiàn)解毒的目的。第64頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四到目前為止，基于不同的原理已經(jīng)發(fā)展了許多化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)，這些技術(shù)主要包括：基于pH值控制原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)、基于氧化/還原電勢(shì)控制原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)、基于沉淀原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)、基于吸附原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)及基于離子交換原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)等，其中，前三類技術(shù)特別是基于氧化/還原電勢(shì)控制原理和基于沉淀原理的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)是危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定化處理中最重要的應(yīng)用方向。第65頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.2化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)的基本原理1、pH控制原理其原理為：加入堿性藥劑，將廢物的pH值調(diào)整至重金屬離子具有最小溶解度的范圍，從而實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定化。常用的pH調(diào)整劑有石灰[CaO或Ca（OH）2]、蘇打(Na2CO3)、氫氧化鈉(NaOH)等，另外，除了這些常用的強(qiáng)堿外，大部分固化基材，如普通水泥，石灰窯渣、硅酸鈉等也都是堿性物質(zhì)，它們?cè)诠袒瘡U物的同時(shí)，也有調(diào)整pH值的作用。另外，石灰及一些類型的黏土可用作pH緩沖材料。第66頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、氧化還原解毒原理（1）技術(shù)原理某些金屬元素的不同價(jià)態(tài)離子具有不同毒性，因此為了使某些重金屬離子更易于沉淀且毒性最小，常常需要將其還原或者氧化為最有利的價(jià)態(tài)，最典型的是將6價(jià)鉻（Cr6+）還原為3價(jià)鉻（Cr3+）、3價(jià)砷（As3+）氧化為五價(jià)砷（As5+）。而對(duì)于氰化物和一些有機(jī)物，可以采用強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化處理，或者強(qiáng)氧化劑結(jié)合UV、臭氧、催化劑、加熱等進(jìn)行處理，達(dá)到解毒的目的。常用的還原劑有硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫等，常用的氧化劑有臭氧、過氧化氫、氯氣等。第67頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）氧化法氰化物廢物大都來自電鍍車間的電鍍槽漂洗污泥，因此通常含有有毒重金屬。常用的處理方法是在堿性溶液中用氯或者次氯酸鹽氧化，其反應(yīng)可用下式表示：

(6-9a）

（6-9b）式（6-9a）反應(yīng)產(chǎn)生的CNCl毒性比氰化物強(qiáng)，必須在強(qiáng)堿性條件下（pH值大于10）使之迅速轉(zhuǎn)化為氰酸鹽[見式（6-9b）]。第68頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四上述反應(yīng)生成的氰酸鹽被過量氯進(jìn)一步氧化：

（6-9c）由上述反應(yīng)式可用提供計(jì)算所需要氯量的方法。但是由于在廢物中還含有相當(dāng)數(shù)量的其他物質(zhì)，例如金屬和還原劑等，它們會(huì)消耗一定數(shù)量的氯。當(dāng)氰化物以鐵或鎳的絡(luò)合物的形式存在時(shí)，對(duì)氰化物的破壞就有一定困難。亞鐵氰酸鹽{[Fe(CN)6]4-}會(huì)轉(zhuǎn)化為鐵氰酸鹽{[Fe(CN)6]3-}，此時(shí)，氧化效率是很低的。當(dāng)存在鎳時(shí)情況要好一些，例如，可以增加20%氯的投量來得到解決。第69頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四砷渣是一種毒性較大的物質(zhì)，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，可以采用氧化法把三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷，然后利用沉淀方法使其解毒，也可以結(jié)合固化法對(duì)此進(jìn)行處理，常采用的氧化劑有過氧化氫和MnO2。用H2O2氧化處理砷渣的反應(yīng)如下：第70頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四用MnO2氧化處理砷渣的反應(yīng)如下：另外，對(duì)于一些被有機(jī)物污染的土壤，用過氧化氫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理可以取得很好的效果。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，當(dāng)土壤被五氯酚污染時(shí)，利用過氧化氫作為氧化劑，可以使99.9%的五氯酚得到降解。第71頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（3）還原法鉻酸是一種廣泛用于金屬表面處理及鍍鉻過程的有腐蝕性的極毒物質(zhì)，鉻酸在化學(xué)上可被還原成毒性較低的三價(jià)鉻狀態(tài)。許多種化學(xué)品均能作為有效地還原劑，其中包括：二氧化硫（SO2）、亞硫酸鹽（SO32-）、酸式亞硫酸鹽類（HSO32-）以及亞鐵鹽類（Fe2+）。其典型的還原反應(yīng)過程如下式所示：2Na2CrO4+6FeSO4+8H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+2Na2SO4+8H2O（6-12a）第72頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四此反應(yīng)在pH值為2.5～3.0之間進(jìn)行，然后可溶性鉻（Cr3+）一般按下式通過堿性沉淀法除去：Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2→2Cr(OH)3+3CaSO4(6-12b)Cr6+經(jīng)化學(xué)還原后再進(jìn)行堿性沉淀會(huì)產(chǎn)生大量殘?jiān)?。按Cr(OH)3得化學(xué)計(jì)量計(jì)算，每處理1KgCr6+預(yù)計(jì)會(huì)產(chǎn)生2Kg污泥。

Cr3+不用石灰而用氫氧化鈉沉淀時(shí)產(chǎn)生的污泥較少。第73頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、沉淀原理利用沉淀技術(shù)對(duì)危險(xiǎn)廢物進(jìn)行穩(wěn)定化處理是目前應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于溶解度較低的化合物可以采用沉淀方法進(jìn)行穩(wěn)定化處理（典型難溶化合物的溶解積見附錄2）。常用的沉淀技術(shù)包括氫氧化物沉淀、硫化物沉淀、硅酸鹽沉淀、磷酸鹽沉淀、共沉淀、無機(jī)絡(luò)合物沉淀和有機(jī)絡(luò)合物沉淀等。第74頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四4、吸附原理作為處理重金屬?gòu)U物的常用吸附劑有：活性炭、黏土、金屬氧化物（氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁等）、天然材料（鋸末、沙、泥炭等）、人工材料（飛灰、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物等）。研究發(fā)現(xiàn)，一種吸附劑往往只對(duì)某種或某幾種污染物具有優(yōu)良的吸附性能，而對(duì)其他污染物成分則效果不佳。例如，活性炭對(duì)吸附有機(jī)物最有效，活性氧化鋁對(duì)鎳離子的吸附能力較強(qiáng)，而其他吸附劑對(duì)金屬離子卻表現(xiàn)出無能力。第75頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四5、離子交換原理最常見的離子交換劑是有機(jī)離子交換樹脂、天然或人工合成的沸石、硅膠等。用有機(jī)樹脂和其他的人工合成材料去除水中的重金屬離子通常是非常昂貴的，而且和吸附一樣，這種方法一般只適用于給水和廢水處理。另外，還需要注意的是，離子交換和吸附都是可逆的過程，如果逆反應(yīng)發(fā)生的條件得到滿足，污染物將會(huì)重新逸出?？梢源笠?guī)模應(yīng)用的重金屬穩(wěn)定化的方法是比較有限的，但由于重金屬在危險(xiǎn)廢物中存在形態(tài)的千差萬別，具體到某一種廢物，根據(jù)所需達(dá)到的處理效果，處理方法和實(shí)施工藝的選擇是很值得研究的。第76頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.3氫氧化物化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)1、技術(shù)原理

圖6-10表示不同重金屬在不同pH值下的氫氧化物和硫化物的溶解度情況（更多的重金屬化合物的溶度積見附錄2），從圖中可以看出，不同的金屬在不同pH值下具有最低的溶解度。因此，通過投加堿性藥劑來調(diào)節(jié)溶液的pH值來去除溶液中的重金屬。第77頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、應(yīng)用實(shí)例表6-7顯示了用NaOH溶液浸出后的飛灰浸出液和飛灰殘?jiān)兄亟饘貾b和Cd的濃度。隨著NaOH濃度的增加，Pb的浸出量也在增加。第78頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四Pd的無機(jī)鹽，特別是氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽、砷酸鹽等在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的溶液中都會(huì)溶解，但是Cd的提取濃度卻不隨NaOH的濃度改變而改變。與表6-8的數(shù)據(jù)作對(duì)比，Cd的浸出濃度在pH值為9mol/L和5mol/L的NaOH溶液是一致的。第79頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四綜合表6-7和表6-8可以明顯看出，隨著pH值或NaOH濃度的增加，Pb的浸出濃度顯著增加，而Cd的濃度卻減小了。

第80頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

浸出液殘?jiān)蠵b和Cd的濃度為628mg/kg和20.19mg/kg，甚至用5mol/L的NaOH來浸出。通過表6-7和表6-8可以看出，大約16.42%的Pb和49.2%的Cd可能被浸出。殘?jiān)慕鲆簼舛戎蠵b的濃度為10.3mg/L，Cd的濃度為0.998mg/L，接近了浸出濃度標(biāo)準(zhǔn)。因此，NaOH溶液處理更適合Pb和Zn的萃取和修復(fù)，而不適用于飛灰的最終處置。第81頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、用途與限制這種方法可以使某些不溶于水的重金屬變?yōu)榭扇埽ǔ?huì)由于逆反應(yīng)的存在而無法使浸出殘?jiān)_(dá)到浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)，甚至使污染物重新釋放。第82頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.4硫化物化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)在重金屬穩(wěn)定化技術(shù)中，有三類常用的硫化物沉淀劑，即可溶性無機(jī)硫沉淀劑，不可溶性無機(jī)硫沉淀劑和有機(jī)硫沉淀劑（見表6-9）。第83頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四1、無機(jī)硫化物沉淀除了氫氧化物沉淀外，無機(jī)硫沉淀可能是應(yīng)用最廣泛的一種重金屬化學(xué)穩(wěn)定法。與前者相比，其優(yōu)勢(shì)在于大多數(shù)重金屬硫化物在所有pH值下的溶解度大大低于其氫氧化物（見圖6-9）。第84頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四

但是需要強(qiáng)調(diào)的是，為了防止H2S的逸出和沉淀物的再溶解，仍需要將pH值保持在8以上，也正是因?yàn)樵撛颍行﹪?guó)家(如日本)已經(jīng)明確限制使用無機(jī)硫化物作為穩(wěn)定化藥劑處理重金屬?gòu)U物。我國(guó)也正在制定類似的標(biāo)準(zhǔn)來限制無機(jī)硫化物特別是硫化鈉在危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定化方面的應(yīng)用。另外，由于易與硫離子反應(yīng)的金屬種類很多，硫化劑的添加量應(yīng)根據(jù)所需達(dá)到的要求由實(shí)驗(yàn)確定。而且硫化劑的加入要在固化基材的添加之前。這是因?yàn)閺U物中的鈣、鐵、鎂等會(huì)與重金屬競(jìng)爭(zhēng)硫離子。第85頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、有機(jī)硫化物沉淀

從理論上講，有機(jī)硫穩(wěn)定劑有很多無機(jī)硫化劑不具備的優(yōu)點(diǎn)。由于有機(jī)含硫化合物普遍具有較高的分子量，因而與重金屬形成的不可溶性沉淀具有相當(dāng)好的工藝性能，易于沉降、脫水和過濾等操作。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，它們顯示了其獨(dú)特的優(yōu)越性，例如，可以將廢水和固體廢物中的重金屬濃度降低到很低，而且適應(yīng)的pH范圍較大等。在美國(guó)，這種穩(wěn)定劑主要應(yīng)用于處理含汞廢物，在日本，主要用于處理含重金屬的粉塵（焚燒灰及飛灰），我國(guó)也已經(jīng)成功開發(fā)有機(jī)硫化物螯合劑，并已取得好的應(yīng)用效果。相對(duì)于其他的穩(wěn)定化藥劑而言，用高分子有機(jī)硫化物作為穩(wěn)定化試劑處理危險(xiǎn)廢物，其運(yùn)行成本高出數(shù)倍。第86頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四用硫脲來處理飛灰，也可以沉淀其中的重金屬，形成一種有機(jī)沉淀，硫脲處理飛灰中重金屬的結(jié)果見表6-10。當(dāng)硫脲的量增加到0.076g（0.76%的飛灰質(zhì)量）和0.046g的飛灰質(zhì)量），穩(wěn)定化產(chǎn)品的浸出性能指標(biāo)值已經(jīng)低于標(biāo)準(zhǔn)限值了。當(dāng)達(dá)到同樣穩(wěn)定化效果時(shí)，硫脲的用量要小于硫化鈉。第87頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四研究表明，5%的Na2S·H2O（每10g飛灰中加入0.00208mol）與（0.76%的硫脲（每10g飛灰中加入0.001mol的H2NCSMH2）對(duì)飛灰中Cd和Pb的處理效果達(dá)到一致。因此，硫脲的穩(wěn)定化能力要強(qiáng)于硫化鈉。硫脲和重金屬之間的化學(xué)反應(yīng)推理為以下過程（以Pb為例）。第88頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.5硅酸鹽化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)1、技術(shù)原理這種技術(shù)反應(yīng)原理并不是溶液中的重金屬與硅酸根發(fā)生反應(yīng)而生成鹽，而是生成一種可看作由水合金屬離子與二氧化硅或硅膠按不同比例結(jié)合形成的混合物。這種混合沉淀在很寬的pH值范圍內(nèi)（2～11）有較低的溶解度。但也有部分重金屬是以硅酸鹽沉淀的方式穩(wěn)定下來的。若采用的是硅酸鹽礦物（如沸石），則技術(shù)原理主要是以離子交換和離子吸附為主。第89頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、應(yīng)用實(shí)例（1）改性沸石對(duì)焚燒飛灰中Pb2+的穩(wěn)定化處理首先對(duì)處理劑進(jìn)行前期制備，工藝為：原料—選別—粉碎—化學(xué)處理—焙燒。先將沸石粉碎至100目以下，再進(jìn)行化學(xué)處理和焙燒?；瘜W(xué)處理一般采用無機(jī)酸（如硫酸）對(duì)礦物浸漬，再用水沖洗至中性并干燥，焙燒溫度一般在300～600℃。經(jīng)過處理后的礦物以一定比例加入到飛灰中，再加入一定量的水，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝箪o置5～7d，使反應(yīng)充分進(jìn)行，即得到穩(wěn)定化產(chǎn)物。第90頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）硅酸鈉對(duì)垃圾焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定化處理首先根據(jù)飛灰中重金屬的濃度情況，將硅酸鈉與水按一定比例混合，得到硅酸鈉水溶液，再與飛灰按照一定的比例混合，充分?jǐn)嚢枰允蛊浠旌暇鶆?，靜置24h后即得到穩(wěn)定化合物。具體步驟見圖6-11。第91頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四第92頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、用途與限制改性沸石法主要以離子交換和吸附為主，存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性問題，而且前處理過程比較復(fù)雜，加藥量較大，使得廢物處理后增重大，增大填埋成本。而且固定重金屬比較單一，不能對(duì)所有的重金屬元素固定，總體效果不好。硅酸鈉穩(wěn)定重金屬法對(duì)各種重金屬離子均有較好的穩(wěn)定效果，但同樣需要較大的加藥量，存在著經(jīng)濟(jì)性問題。

改性沸石法對(duì)含有Pb2+較多而含其他重金屬離子較少的污染物會(huì)有較好的出來效果。Pb2+與其他重金屬污染物的相對(duì)含量是設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。第93頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.6碳酸鹽化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)

碳酸鹽與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，從而去除其中的可溶性重金屬離子。以二價(jià)金屬使用碳酸鹽進(jìn)行沉淀的反應(yīng)方程式說明如下：

對(duì)某些金屬如Cd及Pb等，碳酸鹽沉淀方式可獲得較氫氧化物沉淀方式更佳的效果。較低的pH值或濃度及更具滲透力的污泥也可以用這種方法使其沉淀。例如pH及Cd的沉淀以氫氧化物法處理其pH值要達(dá)到10以上方可沉淀，但是以碳酸鹽法pH值只要7.5～8.5即可沉淀。第94頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四這種方法比起氫氧化物沉淀法，雖然不需要較高的pH值，但其對(duì)Zn和Ni的處理效果并不如氫氧化物沉淀處理技術(shù)效果好。

一些重金屬，如鋇、鎘、鉛的碳酸鹽的溶解度低于其氫氧化物，但傳統(tǒng)的碳酸鹽沉淀法并沒有得到廣泛應(yīng)用。原因在于，當(dāng)?shù)陀诔恋硐拗档膒H值時(shí)，二氧化碳會(huì)逸出，即使最終pH很高，最終產(chǎn)物也只能是氫氧化物而不是碳酸鹽沉淀。第95頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.7利用CO2的加速碳酸化技術(shù)1、加速碳酸化作用加速碳酸化技術(shù)來源于人們對(duì)水泥的重金屬固化作用的研究，它模仿了自然界中CO2的礦物吸收過程，即CO2與含有堿性或堿土金屬氧化物的礦石反應(yīng)，生成永久的、更為穩(wěn)定的碳酸鹽這樣一系列過程，但在自然界中，碳酸化過程是自然發(fā)生的，過程非常緩慢。加速碳酸化應(yīng)用于CO2固定需要通過過程強(qiáng)化，加速CO2氣體與廢物之間的化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到工業(yè)上可行的反應(yīng)速率并使工藝流程更加節(jié)能。第96頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、碳酸化體系的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，含鈣化合物具有較高的反應(yīng)活性，其反應(yīng)速率一般大于含鎂化合物，因而更多的機(jī)理研究在于含鎂化合物，特別是含鎂硅酸鹽礦石的濕法碳酸化過程的研究。第97頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、加速碳酸化反應(yīng)的影響因素CO2含量：反應(yīng)氣氛中CO2含量是加速碳酸化技術(shù)中最重要的影響因素，根據(jù)已有研究經(jīng)驗(yàn)，純CO2可以使碳酸化反應(yīng)速度最快，并且可以用來快速確定焚燒飛灰對(duì)CO2的吸附容量；對(duì)于一般焚燒廠產(chǎn)生煙氣中CO2含量約為12%，利用這個(gè)濃度的二氧化碳可以模擬利用延期對(duì)焚燒飛灰進(jìn)行酸化處理的效果；由于空氣中CO2的含量很低，通常為0.03%～0.06%，所以在空氣條件下的碳酸化進(jìn)程是很緩慢的。第98頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度是化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)鍵控制因素，對(duì)于加速碳酸化反應(yīng)這種吸熱反應(yīng)來說，溫度越高，反應(yīng)越快，但是過高的反應(yīng)溫度是需要消耗大量能量的。反應(yīng)壓力：反應(yīng)壓力也是化學(xué)反應(yīng)中重要的影響因素，對(duì)加速碳酸化反應(yīng)這種體積減小的反應(yīng)來說，反應(yīng)壓力越大，反應(yīng)速率越快。含水率：水是一種重要的反應(yīng)物，在加速碳酸化反應(yīng)過程中，水可以幫助CO2電離出CO32-，也可以幫助重金屬電離出相應(yīng)的陽離子與CO32-，加速反應(yīng)進(jìn)程，但是，添加過量的水又會(huì)增加處理成本。第99頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四4、利用加速碳酸化技術(shù)進(jìn)行廢物穩(wěn)定化處理的應(yīng)用目前，國(guó)外已有一些學(xué)者用CO2固定底灰和飛灰中的重金屬，并研究CO2與重金屬反應(yīng)影響因素和反應(yīng)機(jī)理。同時(shí)，研究者還發(fā)現(xiàn)，加速碳酸化的效果還與CO2在氣體中的分壓、底灰/飛灰的吸附表面積、反應(yīng)時(shí)間、溫度以及含水率有著密切的聯(lián)系。第100頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.8磷酸鹽化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)1、技術(shù)原理磷酸鹽沉淀技術(shù)是利用磷酸根與可溶的重金屬離子反應(yīng)，生成不溶的金屬磷酸鹽，如Pb3(PO4)2、Cd3(PO4)2，或者具有較高穩(wěn)定性的磷灰石族礦物，如Pb5(PO4)3Cl、Pb5(PO4)3OH，從而達(dá)到穩(wěn)定化重金屬的目的。（1）可溶性磷酸鹽。對(duì)于二價(jià)重金屬穩(wěn)定化，可溶性磷酸鹽是一種有效的穩(wěn)定劑。第101頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）磷灰石。

磷灰石用于去除重金屬離子的作用機(jī)理，目前普遍認(rèn)為存在以下三種：離子吸附和離子交換機(jī)理、溶解-沉淀機(jī)理、表面絡(luò)合與無定形物質(zhì)的形成機(jī)理。離子吸附和離子交換機(jī)理：在金屬濃度較低時(shí)，磷灰石會(huì)快速吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+和Zn2+等重金屬離子。而離子交換是指磷灰石晶格中陽離子與重金屬離子發(fā)生離子交換，重金屬離子進(jìn)入磷灰石晶格形成新的物相。如：Ca10(PO4)6(OH)2+xPb2+→Ca10-xPbx(PO4)6(OH)2+XCa2+(6-30)第102頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四溶解-沉淀機(jī)理：隨著金屬濃度的增加，磷灰石表面會(huì)生成金屬磷酸鹽沉淀物（這個(gè)過程主要是針對(duì)Pb2+，而較少發(fā)生在Cd2+和Zn2+上）。當(dāng)Pb2+濃度繼續(xù)增高時(shí)，Ca5(PO4)OH就會(huì)溶解，并形成更穩(wěn)定的沉淀Pb5(PO4)3OH。表面絡(luò)合機(jī)理：如Cd2+與磷灰石表面的官能團(tuán)進(jìn)行絡(luò)合，形成表面絡(luò)合作用，化學(xué)式為：

≡POH+Cd2+

→≡POCd++H+(6-31)≡PO-+Cd2+

→≡POCd+(6-32)≡CaOH+Cd2+

→≡CaOCd++H+(6-33)第103頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、用磷酸鹽處理焚燒飛灰焚燒飛灰中由于含有大量的重金屬而被列為危險(xiǎn)廢物名錄，規(guī)定在進(jìn)行填埋之前必須經(jīng)過一定的處理。在垃圾焚燒飛灰處理中，正磷酸鹽被證明可有效控制其中的金屬溶解性，在實(shí)現(xiàn)廢物的少增容甚至不增容的同時(shí)，將飛灰中可溶的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀唤缰虚L(zhǎng)期穩(wěn)定存在的礦物質(zhì)以及不溶的金屬磷酸鹽，從而大大降低了重金屬的滲濾特性。第104頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四WES-Phix技術(shù)即為通過添加正磷酸鹽與重金屬形成不溶的金屬磷酸鹽，如Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3Cl、Pb5(PO4)3OH，控制飛灰中重金屬的浸出。在美國(guó)和日本都有相當(dāng)數(shù)量的焚燒廠使用WES-Phix技術(shù)處理其產(chǎn)生的飛灰。第105頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、用途與限制磷酸鹽沉淀技術(shù)通過將可溶性的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗艿慕饘倭姿猁}或者穩(wěn)定的磷灰石族礦物，從而達(dá)到穩(wěn)定化目的。并且，在處理過程中，不會(huì)產(chǎn)生有毒有害的氣體，與硫化物沉淀技術(shù)相比，更加安全。但是這種方法受到金屬磷酸鹽沉淀溶解度以及所產(chǎn)生礦物穩(wěn)定性的限制。同時(shí)，對(duì)于不同的重金屬離子，其處理效果有一定差異。一般來說，對(duì)鉛離子的去除效果優(yōu)于其他金屬離子。磷酸鹽沉淀技術(shù)可以用于含重金屬?gòu)U水的處理、鉛污染土壤的修復(fù)和焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定化。第106頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.9亞鐵鹽化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)在非二價(jià)重金屬離子與Fe2+共存的溶液中，投加等量的堿調(diào)節(jié)pH值，則有反應(yīng)：生成暗綠色的混合氫氧化物，再用空氣氧化使之再溶解，經(jīng)絡(luò)合：而生成黑色的尖晶石型化合物（鐵氧體）

。第107頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四在鐵氧體中，三價(jià)鐵離子和二價(jià)金屬離子（也包括二價(jià)鐵離子）之比是2:1，故可試以鐵氧體的形式投加Mn2+、Zn2+、Ni2+、Mg2+、Cu2+。該技術(shù)實(shí)際是利用了二價(jià)重金屬和Fe2+、Fe3+發(fā)生共沉淀而達(dá)到穩(wěn)定化的目的。第108頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.4.10無機(jī)和有機(jī)螯合物化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)所謂螯合物，是指多齒配體以兩個(gè)或者兩個(gè)以上配位原子同時(shí)和一個(gè)中心原子配位所形成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)合物。如乙二胺與Cu2+反應(yīng)得到的產(chǎn)物即為螯合物。絡(luò)合劑的種類有磷酸酯、檸檬酸鹽、葡萄糖酸、氨基乙酸、EDTA及許多天然有機(jī)酸等。第109頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.5固化/穩(wěn)定化產(chǎn)物性能的評(píng)價(jià)方法6.5.1概述廢物在經(jīng)過固化、穩(wěn)定化處理以后是否真正達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)其進(jìn)行有效測(cè)試，以檢驗(yàn)經(jīng)過穩(wěn)定化的廢物是否會(huì)再次污染環(huán)境，或者固化以后的材料是否能夠被用作建筑材料等等。對(duì)穩(wěn)定化的效果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題。需要通過對(duì)固化、穩(wěn)定化處理后的廢物進(jìn)行物理、化學(xué)和工程方面的測(cè)試。第110頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四為了達(dá)到無害化的目的，要求固化、穩(wěn)定化的產(chǎn)物必須具備一定的性能，這些性能包括：①抗浸出性；②抗干—濕性、抗凍融性；③耐腐蝕性、不燃性；④抗?jié)B透性（固化產(chǎn)物）；⑤足夠的機(jī)械強(qiáng)度（固化產(chǎn)物）。第111頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.10.2固化/穩(wěn)定化處理效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)固化/穩(wěn)定化的基本要求是：①所得到的產(chǎn)品應(yīng)該是一種密實(shí)的、具有一定幾何形狀和較好的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的固體；②處理過程必須簡(jiǎn)單，應(yīng)有有效措施減少有毒有害物質(zhì)的逸出，避免工作場(chǎng)所和環(huán)境的污染；③最終產(chǎn)品的體積盡可能小于摻入的固體廢物的體積。第112頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四④產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的水分或其他指定浸提劑所浸析出的量不能超過容許水平（或浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)）；⑤處理費(fèi)用低廉；⑥對(duì)于固化放射性廢物的固化產(chǎn)品，還應(yīng)該有較好的導(dǎo)熱性和熱穩(wěn)定性，以便用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法就可以防止放射性衰變熱使固化體溫度升高，避免產(chǎn)生自熔化現(xiàn)象，同時(shí)還要求產(chǎn)品具有較好的耐輻照穩(wěn)定性。第113頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四1、浸出率固化體在浸泡時(shí)的溶解性能，即浸出率，是鑒別固化體產(chǎn)品性能最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。2、體積變化因數(shù)體積變化因數(shù)定義為固化/穩(wěn)定化處理前后危險(xiǎn)廢物的體積比，即：(6-36)式中，

為體積變化因數(shù)；V1為固化前危險(xiǎn)廢物體積，V2為固化后產(chǎn)品體積。第114頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四3、抗壓強(qiáng)度為使危險(xiǎn)廢物能安全貯存，它們必須具有起碼的抗壓強(qiáng)度，否則會(huì)出現(xiàn)破碎和散裂，從而增加暴露的表面積和污染環(huán)境的可能性。對(duì)于一般的危險(xiǎn)廢物，經(jīng)固化處理后得到的固化體，如進(jìn)行處置或裝桶貯存，對(duì)其抗壓強(qiáng)度的要求較低，控制在10～50kgf/cm2便可；如用作建筑材料，則對(duì)其抗壓強(qiáng)度要求較高，應(yīng)大于100kgf/cm2。對(duì)于放射性物質(zhì)，其固化產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度，前蘇聯(lián)要求＞50kgf/cm2，英國(guó)要求達(dá)到200kgf/cm2。第115頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.10.3固體廢物的浸出機(jī)理影響廢物中污染物分子擴(kuò)散的化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素主要有：①顆粒表面孔隙溶液廢物的積累；②顆粒表面孔隙溶液中反應(yīng)組分的濃度（例如H+、絡(luò)合劑）;③浸出孔隙溶液或固化體中廢物或反應(yīng)組分的總體化學(xué)擴(kuò)散;④浸泡溶液和固化體的極性；⑤氧化/還原條件以及并行反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性。第116頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室浸出試驗(yàn)經(jīng)常利用標(biāo)準(zhǔn)水溶液（中性溶液、緩沖溶液或者稀酸溶液）而不是現(xiàn)場(chǎng)溶液。因此，實(shí)驗(yàn)室結(jié)果不能直接代表現(xiàn)場(chǎng)浸出情況。如前所述，利用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室浸出試驗(yàn)在相似的試驗(yàn)條件下并且采用相似的浸取溶液時(shí)可以比較廢物組分的相對(duì)浸出率。第117頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四浸出試驗(yàn)大都采用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)的方法，通過強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)條件，使廢物中的有害物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)溶入溶劑中，然后根據(jù)浸出液中有害物質(zhì)的濃度，判斷其浸出特性。這些方法都需要將試樣破碎到一定尺寸，并且以溶液的最終濃度表示，與時(shí)間無關(guān)。但實(shí)際的浸出過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，其浸出速率與時(shí)間有關(guān)，往往開始時(shí)速度快，隨著時(shí)間的推移，其浸出速率漸漸減小。此外，在實(shí)際處置場(chǎng)中，固化體不可能破碎得很小。第118頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四6.10.4浸出率的定義和浸出實(shí)驗(yàn)1、浸出率的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)定義（1）國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）關(guān)于浸出率的定義國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）把標(biāo)準(zhǔn)比表面積的樣品每日浸出放射性物質(zhì)的質(zhì)量（即污染物質(zhì)量）定義為浸出率，即：

（6-40）式中：

為浸出率，cm/d；

為第n個(gè)浸提劑更換內(nèi)浸出的污染物質(zhì)量，g；

為樣品中原有的污染物質(zhì)量，g；F為樣品暴露出來的表面積，cm2；V為樣品體積，cm3；

為第n個(gè)浸提劑更換期的時(shí)間歷時(shí)，d。第119頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四IAEA定位的浸出率實(shí)際上是“遞增浸出率”，它能反映浸出率的實(shí)際變化趨勢(shì)，即固化體中污染物的浸出率通常不是恒定的，它取決于固化體與水接觸的持續(xù)時(shí)間。固化體開始與水接觸時(shí)浸出率最大，然后漸漸降低，最后幾乎趨于恒定。浸出率降低量及其達(dá)到恒定值所需要的時(shí)間，不同的固化體是不一樣的。由于浸出率通常隨時(shí)間變化，因此表示為浸泡數(shù)據(jù)與時(shí)間的關(guān)系，通常以增值浸出率對(duì)時(shí)間繪圖。第120頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四IAEA推薦的浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果的另一種表達(dá)法是用樣品累計(jì)的浸出分?jǐn)?shù)對(duì)總的浸泡時(shí)間作圖，即：

對(duì)或?qū)θ绻芍本€關(guān)系，則說明污染物質(zhì)的浸出規(guī)律可用費(fèi)克（Fick）擴(kuò)散定律來近似。對(duì)半無限情況，擴(kuò)散系數(shù)D可表示為：第121頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四在研究固化體的浸泡性能時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)D的主要用途是：它是一個(gè)重現(xiàn)性很好的常數(shù)，與樣品的浸泡面積或有效體積無關(guān)，僅與溫度有關(guān)，因此可將其應(yīng)用于外推計(jì)算各種幾何形狀的危險(xiǎn)廢物固化體長(zhǎng)期浸泡時(shí)的性能情況。假定污染物質(zhì)固化體中的浸出為擴(kuò)散控制機(jī)理，便可推導(dǎo)出污染物質(zhì)長(zhǎng)期累計(jì)釋放的數(shù)學(xué)模型。第122頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）關(guān)于浸出率的定義及表示要求固化體中各組分i的浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果以增量浸出率與累計(jì)浸出時(shí)間t的關(guān)系來表示，即：式中，

為第i組分的增量浸出率，kg·m2/s；

為第n次浸出周期浸出的i組分的質(zhì)量，kg；

為原始樣品中i組分的質(zhì)量濃度，kg/kg；F為樣品被浸泡的表面積，m2;為第n個(gè)浸出周期延續(xù)時(shí)間，s；n為浸出周期序號(hào)。第123頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6-13表示了浸取溶液的速率對(duì)發(fā)生在顆粒表面的污染物浸出速率的影響。浸取溶液速率（ν）為單位時(shí)間（T）內(nèi)單位表面積（）上與廢物接觸的浸出溶液的體積（V）：第124頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四第125頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四圖6-13中浸出曲線的斜率為浸出液中廢物的浸出濃度，即M/V。如圖6-13所示，在浸取溶液高流速時(shí)（通過固化體的流動(dòng)較快），浸出速率接近最大值Lr。而且，如果該種廢物的浸出是由擴(kuò)散控制的，浸出液的濃度就非常低（接近0），在浸出溶液高流速時(shí)，顆粒表面產(chǎn)生高浸出速率和低浸出液濃度，這是因?yàn)轭w粒表面保持了不平衡條件。在實(shí)驗(yàn)室研究中，當(dāng)不斷用新溶液補(bǔ)充浸出溶液時(shí)，就會(huì)得到高浸出速率。第126頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四在浸取溶液低流速時(shí)（即靜水條件下），浸出的廢物量接近飽和極限SI，或最大浸出溶液濃度。當(dāng)浸取溶液得不到補(bǔ)充時(shí)，浸取溶液便與廢物達(dá)到平衡，因而形成浸取溶液的低流速和最大浸出溶液濃度。浸出液濃度和浸泡溶液流速之間的這些關(guān)系對(duì)于理解并解釋浸出試驗(yàn)結(jié)果很重要，因?yàn)殡S浸出溶液流速、接觸表面積、浸取溶液體積以及浸出時(shí)間的不同，浸出試驗(yàn)情況也大不相同。浸取溶液的化學(xué)成分變化范圍也很廣，既可能是中性溶液，也可能是強(qiáng)酸性溶液或強(qiáng)堿性溶液。第127頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四2、幾種不同的浸出試驗(yàn)方法（1）提取（或間歇提?。┰囼?yàn)提取（或間歇提?。┰囼?yàn)是指一種浸出試驗(yàn)，在這個(gè)浸出試驗(yàn)中，一般要在浸取溶液中對(duì)粉狀的廢物進(jìn)行攪拌。浸取溶液是酸性的或是中性的，而且在整個(gè)提取試驗(yàn)過程中可以變化。提取試驗(yàn)包括一次提取和多次提取。對(duì)每一種情況，都假定在提取結(jié)束時(shí)浸出達(dá)到平衡，因此，浸出試驗(yàn)一般被用來確定在給定的試驗(yàn)條件下的最大或飽和浸出液的濃度。第128頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（2）浸泡試驗(yàn)浸泡試驗(yàn)是另一種類型的浸出試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中沒有攪拌。這些試驗(yàn)是評(píng)價(jià)整塊（非壓碎的）廢物的浸出性質(zhì)。浸出可以在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行，這取決于浸取溶液更新的速率。在靜態(tài)浸出試驗(yàn)中，不更換浸取溶液，因此，浸出實(shí)在靜水條件下進(jìn)行的（低浸取液流速，浸出液濃度達(dá)到最大）。在動(dòng)態(tài)浸出試驗(yàn)中，浸取溶液定期以新溶液更換，因此這個(gè)試驗(yàn)?zāi)M了在不平衡條件下對(duì)整塊廢物進(jìn)行的浸出。在這個(gè)試驗(yàn)中，浸出速率很高，而浸出液沒有達(dá)到最大飽和極限。因此說來，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)指的是浸取溶液的流速，而不是其化學(xué)組分。第129頁，共150頁，2023年，2月20日，星期四（3）動(dòng)態(tài)浸出試驗(yàn)動(dòng)態(tài)浸出試驗(yàn)的結(jié)果通常以流量或質(zhì)量遷移參數(shù)（即浸出速率）來表達(dá)，而提取試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是用浸出溶液或總浸出質(zhì)量占總含量的份額來表達(dá)。這兩種浸出試驗(yàn)之間的另一個(gè)重要的區(qū)別在于：提