Alkaliczna obróbka i immobilizacja odpadów wtórnych ze spalania odpadów

• Autorzy: Mierzwiński D. , Łach M. , Mikuła J.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/68329

Warianty tytułu

EN

Alkaline treatment and immobilization of secondary waste from waste incineration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była sprawdzenie możliwości wykorzystania matrycy geopolimerowej do immobiliazacji metali ciężkich z popiołów i żużli pochodzących ze spalania odpadów. W pracy wykorzystano odpady z polskich spalarni oraz popiół lotny z pochodzący ze spalania węgla w jednej z polskich elektrociepłowni. Scharakteryzowano badane materiały pod kątem możliwości ich zastosowania w procesie alkalicznej aktywacji. Przygotowano mieszanki geopolimerowe zawierające 60, 50 i 30% popiołów i żużli ze spalania odpadów komunalnych oraz popiołów pochodzących ze spalania osadów ściekowych. Resztę mieszanki stanowił popiół lotny ze spalania węgla. Alkaliczna aktywacja przeprowadzona została z wykorzystaniem 14M roztworu NaOH i szkła wodnego sodowego. Próbki o wymiarach zgodnych z normą PN-EN 206–1 poddane zostały procesowi wygrzewania w temperaturze 75°C przez 24h. Uzyskane rezultaty wskazują na możliwość immobilizacji metali ciężkich w matrycy geopolimerowej przy zachowaniu właściwości na ściskanie zbliżonej do betonu.

EN

This paper regards the possibility of using geopolymer matrix to immobilize heavy metals present in ash and slag from combustion of waste. In the related research one used the fly ash from coal combustion in one Polish CHP plant and the waste from Polish incineration plants. It was studied if the above-named waste materials are useful in the process of alkali-activation. Therefore, three sets of geopolymer mixtures were prepared containing 60, 50 and 30% of ash and slag from the combustion of waste and fly ash combustion of sewage skudge. The remaining content was fly ash from coal combustion. The alkali-activation was conducted by means of 14M solution of NaOH and sodium water glass. The samples, whose dimensions were in accordance with the PN-EN 206–1 norm, were subjected to 75°C for 24h. According to the results, the geopolymer matrix is able to immobilize heavy metals and retain compressive strength resembling that of concrete.

Słowa kluczowe

PL

pył lotny; żużle; geopolimer; odpad

EN

fly ash; slags; geopolymer; waste

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 2
• Strony: 102--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mierzwiński D.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

autor

Łach M.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

autor

Mikuła J.

• Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Materiałowej, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

Bibliografia

• 1. Ahmari S., Zhang L., „Durability and leaching behavior of mine tailings-based geopolymer bricks,” Construction and Building Materials, vol. 44, p. 743–750, 2013.
• 2. Álvarez-Ayuso E., Querol X., Plana F., Alastuey A., Moreno N., Izquierdo M., Font O., Moreno T., Diez S., Vázquez E., Barra M., „Environmental, physical and structural characterisation of geopolymer matrixes synthesised from coal (co-) combustion fly ashes,” Journal of Hazardous Materials, vol. 154, no. 1–3, p. 175–183, 2008.
• 3. Bothe J. V., Brown P. W., „Arsenic Immobilization by Calcium Arsenate Formation,” Enviromental Science & Technology, vol. 33, no. 21, pp. 3806–3811, 1999.
• 4. Chindaprasirt P., Chareerat T., Sirivivatnanon V., „Workability and strength of coarse high calcium fly ash geopolymer,” Cement and Concrete Composites, vol. 29, no. 3, p. 224–229, 2007.
• 5. Chindaprasirt P., Jaturapitakkul C., Chalee W., Rattanasak U., „Comparative study on the characteristics of fly ash and bottom ash geopolymers,” Waste Management, tom 29, nr 2, p. 539–543, 2009.
• 6. Chindaprasirt P., Jaturapitakkul C., Sinsiri T., „Effect of fly ash fineness on microstructure of blended cement paste,” Construction and Building Materials, tom 21, nr 7, p. 1534–1541, 2007.
• 7. Chindaprasirt P., Rattanasak U., „Utilization of blended fluidized bed combustion (FBC) ash and pulverized coal combustion (PCC) fly ash in geopolymer,” Waste Management, vol. 30, no. 4, p. 667–672, 2010.
• 8. Davidovits J., „Geopolymers: inorganic polymeric new materials,” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, tom 37, nr 8, pp. 1633–1656, 1991.
• 9. Diaz-Loya I. E., Allouche E. N., Eklund S., Joshi A. R., Kupwade-Patil K., „Toxicity mitigation and solidification of municipal solid waste incinerator fly ash using alkaline activated coal ash,” Waste Management, vol. 32, no. 8, p. 1521–1527, 28 April 2012.
• 10. Jung C. H., Matsuto T., Tanaka N., Okada T., „Metal distribution in incineration residues of municipal solid waste (MSW) in Japan,” Waste Management, vol. 24, no. 4, pp. 381–391, 2004.
• 11. Król A., Release of heavy metals from mineral composites considering environmental impact, Opole: Opole University of Technology, 2012.
• 12. Lancellotti I., Ponzoni C., Barbieri L., Leonelli C., „Alkali activation processes for incinerator residues management,” Waste Management, vol. 33, no. 8, p. 1740–1749, 4 June 2013.
• 13. Li X., Chen Q., Zhou Y., Tyrer M., Yu Y., „Stabilization of heavy metals in MSWI fly ash using silica fume,” Waste Management, vol. 34, no. 12, p. 2494–2504, 29 September 2014.
• 14. Ma Q. Y., Traina S. J., Logan T. J., Ryan J. A., „In situ lead immobilization by apatite,” Environmental Science and Technology, vol. 27, no. 9, pp. 1803–1810, 1993.
• 15. Magalhães M. C. F., „Arsenic. An environmental problem limited by solubility,” Pure and Applied Chemistry, vol. 74, no. 10, pp. 1843–1850, 2002.
• 16. Manecki M., Maurice P. A., Traina S. J., „Kinetics of aqueous Pb reaction with apatites,” Soil Science, vol. 165, no. 12, pp. 920–933, 2000.
• 17. Ogundiran M. B., Nugteren H. W., Witkamp G. J., „Immobilisation of lead smelting slag within spent aluminate–fly ash based geopolymers,” Journal of Hazardous Materials, p. 29–36, 15 March 2013.
• 18. Rajor A., Kunal G., „Bio-Medical Waste Incinerator Ash: A Review With Special Focus On Its Characterization, Utilization And Leachate Analysis,” International Journal Of Geology, vol. 1, p. 2277–2081, 2011.
• 19. Tzanakos K., Mimilidou A., Anastasiadou K., Stratakis A., Gidarakos E., „Solidification/stabilization of ash from medical waste incineration into geopolymers,” Waste Management, vol. 34, no. 10, p. 1823–1828, 29 April 2014.
• 20. van der Sloot H. A., „Comparison of the characteristic leaching behavior of cements using standard (EN 196–1) cement mortar and an assessment of their long-term environmental behavior in construction products during service life and recycling,” Cement and Concrete Research, vol. 30, no. 7, p. 1079–1096, 2000.
• 21. Wang X., Li A., Zhang Z., „The effects of water washing on cement-based stabilization of MWSI fly ash,” Procedia Environmental Sciences, vol. 31, p. 440–446, 2016.
• 22. Wielgosiński G., „Spalanie odpadów – emisja zanieczyszczeń,” Politechnika Łódzka, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska, Łódź, 2010.
• 23. Wielgosiński G., „Wtórne odpady ze spalania odpadów komunalnych. Bariery i perspektywy ich wykorzystania,” Politechniak Łódzka, Łódź, 2011.
• 24. Wielgosiński G., Wasiak D., „Metody oceny zagrożeń stwarzanych przez wtórne odpady z procesu termicznego przekształcania odpadów,” Politechnika Łódzka, Łódź, 2014.
• 25. Yliniemi J., Pesonen J., Tiainen M., Illikainen M., „Alkali activation of recovered fuel–biofuel fly ash from fluidised-bed combustion: Stabilisation/solidification of heavy metals,” Waste Management, vol. 43, p. 273–282, 2015.
• 26. Zheng L., Wang C., Wang W., Shi Y., Gao X., „Immobilization of MSWI fly ash through geopolymerization: Effects of water-wash,” Waste Management, vol. 31, no. 2, p. 311–317, February 2011.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).