Stabilizace/solidifikace nebezpečných odpadů pomocí silikonových polymerů

Bc. Ing. Štěpán Vinter

Doctoral thesis

Stabilization/solidification of hazardous wastes using silicone polymers

Abstract:

Doktorská práce se zabývá stabilizací/solidifikací nebezpečného odpadu pomocí silikonových polymerů. Vzorek odpadu pochází z průmyslového procesu pokovování ocelových dílů, vyznačuje se vysokým obsahem zinku a rozpustných sloučenin (chloridů). Jako pojiva byly vybrány komerčně dostupné výrobky obsahující různé silikonové polymery s rozdílným mechanismem polymerizační reakce (adiční a 1 nebo 2-složková kondenzační). Byla studována imobilizace polutantů v matrici silikonového polymeru při použití jak mikroenkapsulace, tak makroenkapsulace. Pro srovnání účinnosti studovaného postupu byl odpad v této studii také stabilizován/solidifikován s použitím hydraulických pojiv, která se pro účely fyzikálně-chemické úpravy odpadu běžně používají. Účinnost použitých postupů stabilizace/solidifikace byla testována vyluhovacími testy v destilované vodě a ve zředěné kyselině octové. Výsledky vyluhovacích testů byly porovnávány s limitními hodnotami pro skládky nebezpečného odpadu pro posouzení skládkovatelnosti. Dále byly vzorky solidifikovaného odpadu studovány metodou rentgenové difrakční analýzy, za účelem zjištění změn struktury odpadu v průběhu stabilizace. Vliv sledovaných parametrů (obsah pojiva a vody) jednotlivých solidifikačních směsí byl vyhodnocen statistickou metodou faktorového plánu. Jako nejúčinnější se jevil postup založený na stabilizaci odpadu hydraulickým pojivem a mikroenkapsulací adičním silikonovým polymerem, přičemž tímto postupem bylo dosaženo limitů umožňující uložení solidifikátu na skládku nebezpečného odpadu.

Abstract:

The doctoral thesis dealt with the stabilization and solidification of hazardous waste using silicone polymers. The waste sample came from the industrial process of plating steel parts and it was characterized by a high content of zinc and soluble compounds (chlorides). Commercially available products containing different silicone polymer with different polymerization reaction mechanisms (addition and 1 or 2-components condensation) were used as binders. Immobilization of pollutants in the silicone polymer matrix was studied using both microencapsulation and macroencapsulation methods. For comparison of the efficiency of the studied process, the waste was also stabilized/solidified using hydraulic binders commonly used for the physico-chemical treatment of waste. The effectiveness of the stabilization/solidification procedure used was tested by leaching tests in distilled water and dilute acetic acid. The results obtained from the leaching tests were compared with the limit values for hazardous waste landfills. Additionally, samples of solidified waste were studied by X-ray diffraction analysis to identify changes in the structure of the waste during the stabilization process. The influence of observed parameters (binder and water content) of the individual solidification mixtures was evaluated by the design of experiment statistical method. The most efficient method was based on the stabilization of the waste using Portland cement and microencapsulation using the silicone polymer vulcanized using the addition reaction.

Keywords

Stabilizace/solidifikace, silikonové polymery, zinkový nebezpečný odpad, vyluhovací testy, statistická analýza.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 7. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Vratislav Bednařík, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Chemistry and Materials Technology