«Σύνθεση γεωπολυμερών από ιπτάμενη τέφρα ιατρικών αποβλήτων»

Transcript

1 «Σύνθεση γεωπολυμερών από ιπτάμενη τέφρα ιατρικών αποβλήτων» Μιμιλίδου Αλίκη Μηχανικός Περιβάλλοντος MSc Ομάδα συνεργασίας MSc Τζανάκος Κων/νος Dr Αναστασιάδου Καλιόπη Καθ. Γιδαράκος Ευάγγελος Πολυτεχνείο Κρήτης, Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος, Εργαστήριο Τοξικών και Επικίνδυνων Αποβλήτων

2 Ιατρικά Απόβλητα Τέφρα Ιατρικών Αποβλήτων Γεωπολυμερές

3 Θεωρητικό Μέρος Πειραματική Διαδικασία Αποτελέσματα Συμπεράσματα

4

5 Ορισμός : Το λεπτόκοκκο κλάσμα των στερεών παραπροϊόντων της αποτέφρωσης, το οποίο αποτελείται κυρίως από σφαιρικά και υαλώδη σωματίδια. Υπολειμματική τέφρα Ιπτάμενη τέφρα

6 Χαρακτηριστικά εξαρτώνται από: παράμετροι λειτουργίας του αποτεφρωτήρα σύνθεση των αποβλήτων χημικές αντιδράσεις και οι φυσικές διεργασίες αποτέφρωσης Φυσικά Χαρακτηριστικά Κοκκομετρία: μm Γεωμετρική ειδική επιφάνεια: 0,4 m2/g Περιεχόμενη υγρασία: 0,35% Ορυκτολογικά Χαρακτηριστικά Ασβεστίτης Χαλαζίας Ανυδρίτης Αλίτης

7 Ποσοστά οξειδίων SiO2 CaO Na2O Fe2O3 MgO Λοιπά

8 1 Διεργασίες Διαχωρισμού 2 Θερμικές Διεργασίες 3 Στερεοποίηση/Σταθεροποίηση

9 Στερεοποίηση/Σταθεροποίηση Στόχος: Η ελαχιστοποίηση της διαλυτότητας και της τοξικότητας των ρύπων Η δημιουργία ενός στερεού μέσου για τον εγκλωβισμό των αποβλήτων Συνηθέστερα υλικά που χρησιμοποιούνται: τσιμέντο υλικά με ποζολανικές ιδιότητες διάφορες σκωρίες άσβεστος άσφαλτος θερμοπλαστικά υλικά

10 Ορισμός Τρισδιάστατες αργιλοπυριτικές δομές που σχηματίζονται σε χαμηλή θερμοκρασία (μικρότερη από C) και σε σύντομο χρονικό διάστημα από φυσικά αργιλοπυριτικά υλικά, με σκοπό την απόκτηση ιδιαίτερων χαρακτηριστικών όπως, σκληρότητα, θερμική σταθερότητα και μεγάλη διάρκεια ζωής.

11 Αργιλοπυριτικά Ορυκτά Ποζολάνες Κλάσματα Καολινίτη Βιομηχανικά απόβλητα Γεωπολυμερή Πληρωτικά Υλικά Καολινίτης Μετακαολινίτης Διαλύματα Ενεργοποίησης NaOH ή ΚΟΗ Na 2 SiO 3

12

13 Πρώτες ύλες Ιπτάμενη τέφρα Καολινίτης Προέλευση Αποτεφρωτήρας ΑΕ S&B Βιομηχανικά ορυκτά ΑΕ NaOH Na 2 SiO 3 Fluka ALDRICH

14 Πέτρωμα Σιαγωνοτός Σπαστήρας τύπου FRITSCH pulverisette 1 < 1 mm Σφαιρόμυλο ασυνεχούς λειτουργίας τύπου Sepor < 100 μm Κόσκινο Μετακαολινίτης Έψηση στους C για 4 ώρες

15 Παρασκευή Διαλύματος NaOH Παρασκευή Διαλύματος Na 2 SiO 3 Ανάμιξη των δύο διαλυμάτων Προσθήκη Ιπτάμενης τέφρας Προσθήκη Μετακαολινίτη Χύτευση σε χαλύβδινη κυβική μήτρα

16 Σειρά Συγκέντρωση FLY ASH (%) Συγκέντρωση ΝaOH (M) Χρόνος έψησης (h) Θερμοκρασία έψησης (C) Χρόνος επώασης (h) Χρόνος Γήρανσης (d) Α1 20,30, A2 20,30, B1 20,30, B2 20,30, C1 20,30, C2 20,30, D1 20,30, D2 20,30,

17 Μέθοδος ακτινών Χ περιθλασιμετρίας-xrd Δοκιμές Μονοαξονικής θλίψης Προσδιορισμός Συγκεντρώσεων Βαρέων Μετάλλων (TCLP)

18

19 Ιπτάμενη Τέφρα FLY ASH 4000 Ασβεστίτης 3000 Lin (Counts) 2000 Αλίτης 1000 Ανυδρίτης Χαλαζίας Theta - Scale FLY ASH - File: d raw - Type: 2Th/Th locked - Start: End: Step: Step time: 31.8 s - Temp.: 25 C (Room) - Time Started: 23 s - 2-Theta: Theta: Chi: Phi: (D) - Quartz, syn - SiO (C) - Calcite - CaCO (*) - Halite, syn - NaCl (C) - Anhydrite - Ca(SO4) (C) - Defernite - Ca6Si0.26C1.74O5.8(OH) (D) - Thermonatrite, syn - Na2CO3(H2O)

20 Γεωπολυμερή Ιπτάμενης Τέφρας

21 Βαρέα μέταλλα Cr Ni Zn Cd Ba Pb (mg/l) Όρια TCLP Ιπτάμενη Τέφρα 1,19 <DL 11,8 <DL 1,8 6,02 ποσοστό τέφρας Σειρά Α-1Μ ΝaOH 20% 0,0913 <DL 0,034 <DL 0,0974 0, % 0,1451 <DL 0,1823 <DL 0,2760 0, % 0,1525 <DL 0,31 <DL 1,321 0,0055 ποσοστό τέφρας Σειρά B-2Μ ΝaOH 20% 0,0742 <DL 0,0349 <DL 0,603 0, % 0,0969 <DL 0,0527 <DL 0,0722 0, % 0,1062 <DL 0,081 <DL 0,0942 0,0020 ποσοστό τέφρας Σειρά C-4Μ ΝaOH 20% 0,719 <DL 0,0112 <DL <DL 0, % 0,557 <DL 0,0403 <DL <DL 0, % 0,5835 <DL <DL <DL <DL 0,0016 ποσοστό τέφρας Σειρά D-6Μ ΝaOH 20% 0,081 <DL <DL <DL <DL 0, % 0,0827 <DL <DL <DL <DL 0, % 0,0973 <DL <DL <DL <DL 0,0013

22 Αντοχή (Mpa) Αντοχή (ΜPa) Πειραματική Σειρά Σειρά Α-1Μ ΝaOH Σειρά Β-2Μ ΝaOH Μετρήσεις αντοχής σε μονοαξονική θλίψη (Mpa) Ποσοστό ιπτάμενης τέφρας (%) Χρόνος ωρίμανσης: 7 ημέρες Χρόνος ωρίμανσης: 28 ημέρες 20 3, ,1 5,4 50 5,8 5,8 20 3,2 4,7 30 4,8 5, Δοκίμια 7 ημερών Ποσοστό (%) Σειρά Α Σειρά Β Σειρά C Σειρά D 50 6,23 7 Δοκίμια 28 ημερών Σειρά C-4Μ ΝaOH Σειρά D-6Μ ΝaOH 20 2,06 2, ,3 2, , ,66 1,5 30 2,56 1, ,6 2, Ποσοστό (%) Σειρά Α Σειρά Β Σειρά C Σειρά D

23

24 Ορυκτολογική ανάλυση XRD Αποτελείται κυρίως από: Ασβεστίτη (Ca(CO 3 )) Αλίτη (NaCl) Χαλαζία (SiO 2 ) Ανυδρίτη (CaSO 4 ) Ανάλυση Βαρέων Μετάλλων (TCLP) Αποτελεί επικίνδυνο απόβλητο, συνεπώς χρήζει επεξεργασίας πριν την απόθεσή της σε κάποιο χώρο διάθεσης αποβλήτων.

25 Ορυκτολογικές αναλύσεις XRD Ο γεωπολυμερισμός δεν ενίσχυσε σε μεγάλο βαθμό τη δημιουργία νέων κρυσταλλικών σχηματισμών. Ανάλυση Βαρέων Μετάλλων (TCLP) Η σταθεροποίηση της ιπτάμενης τέφρας ιατρικών αποβλήτων με χρήση της τεχνολογίας του γεωπολυμερισμού κατέστη εφικτή.

26 Αντοχή σε Μονοαξονική Θλίψη Κατέστη δυνατή η στερεοποίηση της ιπτάμενης τέφρας ιατρικών αποβλήτων σε γεωπολυμερικές μήτρες > 0,414 Mpa Υψηλότερες αντοχές παρατηρήθηκαν για τα γεωπολυμερή με περιεκτικότητα ιπτάμενης τέφρας 50% Αύξηση CaO Αύξηση συγκέντρωσης ΝaOH από 1 σε 6 Μ Μείωση της Αντοχής

27 Ευχαριστώ για την Προσοχή σας!