Modyfikacja popiołu z komunalnych osadów ściekowych poprzez zeolityzację : wybrane zagadnienia (Modification of municipal sewage sludge ash by zeolitization : selected issues)

Latosińska, Jolanta (2019)
Modyfikacja popiołu z komunalnych osadów ściekowych poprzez zeolityzację : wybrane zagadnienia (Modification of municipal sewage sludge ash by zeolitization : selected issues).
Monografie, Studia, Rozprawy (M111).
Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.
ISBN 978-83-65719-49-2
stron: 225

Preview

Tekst Latosinska_Modyfikacja_M111.pdf Download (1MB) | Preview

Streszczenie

Oczyszczaniu ścieków towarzyszy powstawanie osadów ściekowych, które wymagają unieszkodliwiania. Jedną z metod jest obróbka termiczna. Właściwości popiołu po spaleniu osadów są podobne do popiołów lotnych z węgli. Odpady z energetyki zawodowej wykorzystuje się do produkcji zeolitów syntetycznych. Zeolity będące sorbentami stosowane są między innymi w inżynierii środowiska. O rodzaju powstającego zeolitu decydują właściwości surowca oraz parametry konwersji chemicznej. W prezentowanej pracy proponuje się wykorzystanie zeolityzacji do modyfikacji właściwości popiołów z osadów ściekowych. Literatura dostarcza zaledwie nieliczne przykłady badań z tego zakresu. Popioły z osadu otrzymane w warunkach laboratoryjnych poddano zeolityzacji metodą hydrotermalną oraz metodą fuzji. Przyjętymi parametrami konwersji był: stosunek popiół: NaOH, stężenie NaOH, temperatura aktywacji, temperatura i czas krystalizacji. Charakterystyka otrzymanego materiału obejmowała analizę jakościową składu fazowego, pojemność wymiany kationowej (CEC), obraz struktury oraz wymywalność metali ciężkich. Ponadto dla próbek o 72-godzinnym oraz 720-godzinowym okresie krystalizacji i stosunku popiół:NaOH = 1:1,8 określono powierzchnię właściwą, objętość porów oraz rozmiar porów. W wyniku konwersji metodą hydrotermalną w części prób powstał (hydroksy)sodalit oraz zeolit X. Wprowadzenie fuzji z jednoczesnym zachowaniem tych samych parametrów reakcji hydrotermalnej spowodowało, że również w części prób powstał (hydroksy)sodalit, zeolit X oraz zeolit Y, zeolit P, kankrynit, (hydroksy)kankrynit. Bez względu na metodę zeolityzacji, parametry procesu oraz temperaturę obróbki termicznej osadu nie otrzymano monomineralnych zeolitów. Intensywność pików otrzymanych zeolitów była mała. Po konwersji metodą fuzji w większej liczbie prób zidentyfikowano zeolity niż metodą hydrotermalną. Próby po konwersji metodą fuzji charakteryzowały się większymi wartościami CEC niż popioły surowe oraz próby po konwersji metodą hydrotermalną. Temperatura obróbki termicznej osadu była parametrem wpływającym istotnie statystycznie na efekt zeolityzacji oraz właściwości otrzymanego materiału, lecz zmiany jej wartości miały niewielki wpływ na badane cechy zmodyfikowanych popiołów. Na podstawie wymywalności metali ciężkich z prób po konwersji metodą fuzji stwierdzono, że wyższa temperatura obróbki termicznej osadu sprzyja powstawaniu trwałych struktur. Zmodyfikowany chemicznie popiół wykazał większą skuteczność usuwania Ni, Cu, Cd, Pb z monoroztworów niż popiół surowy oraz większą skuteczność usuwania metali ciężkich z monoroztworów niż z odcieków składowiskowych. (The treatment of municipal sludge is accompanied by the formation of sewage sludge, which requires utilization. One of such methods is the thermal treatment. The properties of ash after the combustion of sludge are similar to fly ashes from coal. The wastes from power industry are used for the production of synthetic zeolites. Zeolites due to their properties are used, among others, in the environmental engineering. The type of the obtained zeolite is determined by the properties of the raw material and the chemical conversion parameters. The presented study suggests the use of zeolitization for the modification of properties of sewage sludge ash (SSA). The domestic and foreign literature does not offer many examples of research in this field. SSA obtained in the laboratory conditions was conversed by the zeolitization with the hydrothermal and fusion methods. The applied parameters of conversion were: ash:NaOH ratio, concentration of NaOH, activation temperature, crystallisation time and temperature. The characterisation of the obtained material covered the quality analysis of the phase composition, the cation exchange capacity (CEC), structure layout and heavy metals leaching. Moreover, for samples of 72-hour and 720-hour crystallisation period, as well as for the ratio of ash:NaOH = 1:1,8, the following properties were defined: specific surface area, the volume of pores and the size of pores. As a result of conversion with the hydrothermal method, (hydroxy) sodalite and zeolite X were formed in some of the samples. The introduction of fusion with the simultaneous retainment of the same hydrothermal reaction parameters resulted in the formation of (hydroxy) sodalite, zeolite X and zeolite Y, zeolite P, cancrinite and (hydroxy) cancrinite in some of the samples. Zeolites were identified in a higher number of samples after the conversion with the fusion method than in the samples after the conversion with the hydrothermal method. Regardless of the zeolitization method, the parameters of the process and the temperature of the thermal treatment of sludge, no monomineral zeolites were obtained. The intensity of peaks in the obtained zeolites was small. Samples after the conversion with the fusion method were characterised with higher values of CEC than raw ashes and samples after the conversion with the hydrothermal method. The temperature of the sludge treatment was the parameter having a significant statistical influence on the effect of zeolitization and the properties of the obtained material but the change of its value had a small influence on the tested properties of the modified ashes. On the basis of the results of heavy metals leaching from samples after the zeolitization with the fusion method, it was stated that higher temperature of the thermal treatment of sludge is favourable for the formation of durable structures. The modified ash had higher effectiveness in the removal of Ni, Cu, Cd and Pb from monosolutions than the raw ash and a higher effectiveness in the removal of heavy metals from monosolutions than from the landfill leachate.)

Biblioteka Cyfrowa

Podgląd