Determination of the diffusion parameters of solidified fly ash-water mixtures

• Autorzy: Łączny J. M. , Dąbrowska L. , Płoszaj J.

Warianty tytułu

PL

Określenie parametrów dyfuzji z zestalonych mieszanin popiołowo-wodnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents method for determining effective diffusion coefficients of ions released from solidified fly-ash structures. For that purpose tank method and solution of the diffusion equation were used. The diffusion equation took into account desorption of ions in the conditions of saturation of the porous structure. Fly ash from two hard coal power plants: Rybnik and Łagisza was used for studies. Experiments were carried out using samples air-dried for 28 days. Regression functions were drawn to obtain the curves of ions release. Based on the regression functions, parameters of diffusion into finite solution were calculated from the equation. The obtained values are comparable to ions diffusing in loamy soils.

PL

Bezpieczne dla naturalnego środowiska składowanie odpadów wymaga, aby lokowanie ich w różnych warunkach terenowych spełniało określone kryteria dotyczące m.in. grubości i przepuszczalności bariery ochronnej, wysokości jej położenia ponad poziom wody, odpowiedniego układu odbierającego odcieki itd. Na ogół za bezpieczne kryterium przyjmuje się przepuszczalność rzędu 109 m/s. Przy tak dużym ograniczeniu przepływu wody ruch zanieczyszczeń odbywa się głównie drogą dyfuzji. A zatem, przy ograniczeniu czy też braku procesów przepływu, najlepszą, jaką można wykonać, naturalną barierą ochronną jest taka, dla której dyfuzja decyduje o transporcie zanieczyszczeń. W rezultacie pomiary współczynników dyfuzji efektywnej zarówno w gruntach stosowanych jako bariery ochronne, jak i w składowiskach odpadów stają się niezbędnym składnikiem oceny oddziaływania odpadów na środowisko wodne. W artykule omówiono sposób wyznaczania współczynników dyfuzji efektywnej jonów uwalnianych z zestalonych struktur popiołów lotnych. Do tego celu wykorzystano metodę zbiornikową oraz rozwiązanie równania dyfuzji do roztworu ograniczonego, uwzględniające desorpcję jonów z materiału badawczego w warunkach pełnego nasycenia struktury porowej. Wykorzystano popioły lotne pochodzące z Elektrowni "Rybnik" oraz popioły z produktami odsiarczania spalin z Elektrowni "Łagisza". Badania przeprowadzono na próbkach sezonowanych w warunkach powietrzno-suchych przez 28 dni. Dla uzyskanych krzywych uwalniania się jonów wyznaczono funkcje regresji oraz w oparciu o nie wyliczono parametry procesu dyfuzji. Najwyższe wartości współczynnika dyfuzji efektywnej uzyskano dla jonów sodowych i potasowych, wynoszące odpowiednio 6,1ź10(10) i 2,4ź10(10) m2/s dla produktów poreakcyjnych z Elektrowni "Łagisza" oraz 1,4ź10(10) i 1,6ź10(10)m2/s dla popiołów z Elektrowni "Rybnik". Najniższą wartość współczynnika dyfuzji otrzymano dla wapnia (1,2ź10(11) i 2,9ź10(12) m2/s), co w zestawieniu z wysoką wartością współczynnika podziału świadczy o tym, że wapń po zestaleniu odpadów zostaje związany w ich strukturze. Przedstawione w literaturze modele procesu dyfuzji substancji pojedynczej, wyodrębnionej, nie uwzględniają obecności innych jonów mogących mieć wpływ na zmianę stężeń równowagowych w czasie. Jednak tzw. procesowe podejście do zagadnienia, które zaprezentowano w niniejszym artykule, uwzględnia fakt oddziaływań dodatkowych, bowiem estymowany współczynnik dyfuzji efektywnej oparty o pomiary roztworów rzeczywistych w pewnym stopniu jest już obciążony tymi wpływami.

Słowa kluczowe

EN

fly ash; diffusion; diffusion coefficient; fly ash disposal; contaminants transport

PL

popiół lotny; składowanie; dyfuzja; współczynniki dyfuzji; transport zanieczyszczeń

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 5, nr 3-4
• Strony: 199--211
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łączny J. M.

• Institute for Ecology of Industrial Areas,6 Kossutha Street, 40-833 Katowice, Poland

autor

Dąbrowska L.

• Technical University of Częstochowa, Department of Water and Sewage Technology and Environmental Chemistry, 69 Dąbrowskiego Street, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Płoszaj J.

• Technical University of Częstochowa, Department of Water and Sewage Technology and Environmental Chemistry, 69 Dąbrowskiego Street, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Status Report, By - product utilization and waste management from fuel treatment and combustion. Conference papers, vol. 4, Austrian Federal Environmental Agency 1991.
• [2] Shackelford Ch.D., Laboratory diffusion testing for waste disposal - a review, Journal of Contaminant Hydrology 1991, 7, 177-217.
• [3] Crank J., The mathematics of diffusion, Clarendon Press, Oxford 1989.
• [4] Barone F.S., Yanful E.K., Quigley R.M., Rowe R.K., Effect of multiple contaminant migration of diffusion and adsorption of some domestic waste contaminants in a natural clayey soil, Canadian Geotechnical Journal 1989, 26, 189-198.
• [5] Crooks V.E., Quigley R.M., Saline leachate migration through clay, A comparative laboratory and field investigation, Canadian Geotechnical Journal 1984, 21, 349-362.
• [6] Rowe R.K., Caers C.J., Barone F., Laboratory determination of diffusion and distribution coefficients of contaminants using undisturbed clayey soils, Canadian Geotechnical Journal 1988, 25, 108-118.
• [7] Stropnik B., Jużnić К., Thick suspension technology for fly ash transportation and disposal at a coal power plant, International Journal of Environmental Studies 1988,7, 11-15.