Fcus p antimn Prf. Dr. Carl Vandecasteele Dr. Ing. Bram Verbinnen KU Leuven Departement Chemische Ingenieurstechnieken Dr. Ing. J Van Caneghem KU Leuven - Grep T Internatinal Engineering Schl
Kathlieke Universiteit Leuven Gesticht in 1425 Oudste universiteit der Lage landen 40 000 studenten 14 faculteiten 50 departementen Faculteit Ingenieurswetenschappen Departement Chemische Ingenieurstechnieken Afdeling Prcess Engineering fr Sustainable Systems
Deel van de PrcESS afdeling Mmenteel Prf. Carl Vandecasteele 1 gastprfessr 2 pst-dcs 1 dctraatsstudent masterstudenten 25 jaar nderzek ivm afvalstffen Verbranden Strten Recycleren In samenwerking met industrie Hieraan verbnden milieuprblematiek
Speelt rl bij strten, slidificeren, recyclage afvalstffen Bestudeerd vr materialen en afvalstffen Experimenteel Fysic-chemische achtergrnd Mdelleren Del: terugdringen uitlging tt beneden wettelijke nrmen Vr recyclage Vr strten Veel aandacht aan xyaninvrmende cmpnenten: As, Sb, Cr, M,...
Stabilisatie/Slidificatie van ketelas en rkgaszuiveringsresidu znder cement (Keppel-Seghers) kg 1,4-DB eq./t FA+APC 40 Leachate emissins Emissins frm cement prductin 30 20 10 FA+APC +CEM+water L/S = 2 FA+APC+water L/S = 10 FA+APC +CEM+water L/S = 10 FA+APC+water L/S = 2 0
Optimalisatie van bdemasreiniging (Indaver):
Recyclage als lichtgewicht aggregaten van slib verntreinigd met zware metalen (Grndreinigingscentrum Limburg) 30 Cr leached (mg/kg) 25 20 15 10 0.5 h 1 h 2 h 3 h 4 h 6 h 5 0 400 500 600 700 800 900 Temperature ( C)
Fcus p antimn
Twee xidatietestanden Sb(III) en Sb(V) Ander chemisch gedrag Txiciteit van Sb Chrnische effecten (ng) nbekend In prefdieren Inademing: hartprblemen, lngkanker Ingestie: leverschade, lagere levensverwachting Ectxiciteit: Predicted N-Effect Cncentratin (PNEC) vr ppervlaktewater: 0.11 mg/l US EPA: emerging pllutant
Waar kmt Sb in bdemas vandaan? (Paletti et al., 2001) Afval bevat 10-60 mg Sb/kg Vrnamelijk Sb-xiden in cmbinatie met gehalgeneerde rganische verbindingen als vlamvertrager in plastics, textiel en WEEE 25% van Sb in afval blijft in bdemas Rkgas Rkgasreinigingsresidu Ketelas Bdemas Belevi & Mench, Envirnmental Science & Technlgy 2000
Waarm is Sb uitlging een prbleem? Nrmen vr uitlging IBC-nrm: 0,7 mg/kg ds N-nrm: 0,32 mg/kg ds Typische uitlgwaarden: 0,15 0,65 mg Sb/kg ds
Resultaten schudtest (L/S = 10) ph V Cr C Ni Cu Zn As Se M Cd Sn Sb Ba Pb mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Zand 11,41 0,10 0,13 < 0.01 0,060 2,28 0,53 < 0.01 < 0.01 0,39 < 0.01 < 0.01 0,62 1,23 0,11 Grind 10,45 0,016 < 0.01 < 0.01 < 0.01 0,16 0,11 < 0.01 < 0.01 0,092 < 0.01 < 0.01 0,32 1,6 < 0.01 50/50 11,29 0,069 0,054 < 0.01 0,043 1,47 1,01 < 0.01 < 0.01 0,28 < 0.01 < 0.01 0,61 1,24 0,039 Nrm 1,8 0,63 0,54 0,44 0,9 4,5 0,9 0,15 1 0,04 0,4 0,32 22 2,3 Recyclage bdemas als niet vrmgegeven buwstf niet mgelijk, vlgens nieuwe nrm
Stabilisatie van zware metalen in bdemas Fcus p antimn Del: Sb uitlging verminderen tt beneden nrm. 2 mgelijkheden Sb blijft in bdemas, maar lgt niet uit Neerslag met additief, bv. CaO: Ca 3 (AsO 4 ) 2 Adsrptie bv. HFO;... Sb wrdt afgescheiden
Preliminair nderzek Opzeken en interpreteren literatuur Eigen ervaring vb Geert Crnelis Del: welke mechanismen bepalen de (niet)uitlging van Sb uit bdemas? Vervlg: praktisch nderzek Op basis van resultaten preliminair nderzek Testen van additieven die ingrijpen p mechanismen m z Sb uitlging te verlagen
4 mechanismen bepalen mgelijk de stabilisatie/uitlging van Sb De vrming van calciumantimnaten Adsrptie aan ijzer(hydr)xyden De vrming van ijzerantimnaat Incrpratie van Sb in ettringiet mineraal Elk mechanisme is ph afhankelijk Verschil in mechanismen vr Sb(III) en Sb(V)
Uitlging van Sb bepaald dr beschikbaarheid van Ca in de matrix He hger de Ca cncentratie in de rmeïet structuur, he lager de plsbaarheid Ca[Sb(OH) 6 ] 2 Ca 1.13 Sb 2 O 6 (OH) 0.26.0.74H 2 O Crnelis et al., 2012
Uitlging van Sb bepaald dr incrpratie [Sb(OH) 6 ] - in ettringiet bij ph> 11 Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 (OH) 12.26H 2 O Crnelis et al., 2008
Uitlging van Sb bepaald dr aanwezigheid van Fexides f hydrxides Adsrptie van Sb(OH) 3 f [Sb(OH) 6 ] - Leuz et al., 2006
Uitlging van Sb bepaald dr vrming van FeSbO 4 (tripuhiet) met zeer lage plsbaarheid, traag prces 4 6 8 lg a Sb(OH) 6-10 12 14 Sb(OH) 6 - FeSbO 4 16 18 Okkenhaug et al., 2013 25 C 20 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 lg a Fe +++
Grillig verlp Sb uitlging (mg/kgdm) 10 1 0.1 ph 4.0 7.5 Sb(III): geadsrbeerd Sb(V): adsrptie daalt met tenemende ph Sb(OH) 5 H + [Sb(OH)2] + 2 [Sb(OH) 6 ] - Sb(OH) 3 OH - 2 4 6 8 10 12 14 4 Sb(OH) 3 Sb(OH) 4 - [Sb(OH) 6 ] - [Sb(OH) 6 ] - ph > 11 Sb(III): negatief geladen Sb(V): incrpratie in ettringiet? ph 1 ph < 4.0 Sb(III): cmpetitie met H + ; adsrbens psitief geladen Sb(V): geadsrbeerd 3 ph 7.5 10.5 Sb(III): geadsrbeerd Sb(V): gecntrleerd dr Precipitatie van Ca[Sb(OH) 6 ] 2 (McCmb et al., 2007); (Sari et al., 2012) (Crnelis et al. 2006; 2012); (Tella and Pkrvski., 2012)
Dr ph van bdemas aan te passen Dr additieven aan bdemas te te vegen Effect p uitlging? Sb Andere elementen
Sb 10 Uitlgcnc (mg/kg) 1 Sb Nrm 0,1 0 2 4 6 8 10 12 14 ph Uitlging kmt niet nder de nrm dr enkel ph variatie
Gunstige invled van aantal geteste additieven 10 Sb Uitlgcnc (mg/kg) 1 0,1 Sb Additief 1 Additief 2 Additief 3 Additief 4 Additief 5 Nrm 0,01 0 2 4 6 8 10 12 14 ph
Opgelet! Sms nadelig effect p uitlging andere elementen, bv. Pb dr verhging ph, vb additief 1; ph van 11,4 naar 12,7 100 Pb 10 Uitlgcnc (mg/kg) 1 0,1 0,01 Pb Additief 1 Additief 2 Additief 3 Additief 4 Additief 5 Nrm 0,001 0 2 4 6 8 10 12 14 ph
Dr tevegen van geselecteerde additieven Sb uitlging nder nrm Uitlging andere gereglementeerde metalen stijgt niet Hergebruik bdemas in niet vrmgegeven tepassingen mgelijk Tevens vastleggen van sulfaat
Optimaliseren van te te vegen heveelheden Effect tevegstffen p lange termijn? Weken Maanden Jaren Selectie van stffen die in de praktijk (grte heveelheden) kunnen gebruikt wrden