BE1006920A3

BE1006920A3 - Werkwijze voor het behandelen van afvalstoffen.

Info

Publication number: BE1006920A3
Application number: BE9300247A
Authority: BE
Original assignee: Natdevco N V
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1995-01-24

Abstract

Werkwijze voor het behandelen van afvalstoffen waarbij de afvalstoffen in een eerste respectievelijk en tweede groep worden gescheiden waarvan de pH waarde ten hoogste respectievelijk groter is dan 7. De afvalstoffen van de eerste respectievelijk tweede respectievelijk tweede groep worden verder zuur respectievelijk base gemaakt door toevoegen van een zuur respectievelijk een base ten einde een pH waarde van ten hoogste 5 respectievelijk ten minste 8 te verkrijgen. Verder worden aan de eerste groep afvalstoffen en oxidans en een metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagenten toegevoegd. De aldus behandelde afvalstoffen worden samengevoegd tot een mengsel dat base is, wat vervolgens in een polymeermatrix wordt opgenomen door de toevoeging van reactiecomponenten tot het vormen van een polymeermatrix.

Description

"Werkwijze voor het behandelen van afvalstoffen"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van afvalstoffen, waarbij vloeibare en vaste afvalstoffen van elkaar gescheiden worden en daarna hieraan reactiecomponenten tot het vormen van een polymeermatrix worden toegevoerd om in de keten van de polymeermatrix te worden opgenomen.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de octrooiaanvrage PCT/EP 89/00525. Bij de bekende werkwijze wordt een vulmiddel dat uit twee componenten, de ene met N-groepen en de andere met OHgroepen als kunstharsmassa aan de afvalstof toegevoegd ten einde deze in een polymeermatrix op te nemen. Hierdoor worden eventuele schadelijke stoffen gebonden zodat zij moeilijker uitspoelbaar zijn en dus beter op te slaan zijn, dan wel als grondstof voor een opnieuw te gebruiken produkt bruikbaar zijn.

Een nadeel van de bekende werkwijze is echter dat schadelijke stoffen alleen als het ware ingekapseld worden zonder echt te worden afgebroken. Verder is de mate waarin de te verwerken afvalstoffen ingekapseld worden te veel afhankelijk van de aard van de afvalstoffen zodat niet altijd een afdoende deelname aan de polymeerketenvorming geschiedt.

De uitvinding heeft tot doel een betere deelname aan de polymeerketenvorming te realiseren zodat de opname van de afvalstoffen in de polymeermatrix minder afhankelijk is van aard van de te verwerken afvalstoffen.

Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de vloeibare afvalstoffen verder gescheiden worden in een eerste groep vloeistoffen met een pH waarde van ten hoogste 7 en een tweede groep vloeistoffen met een pH waarde groter dan 7, en waarbij na te zijn gescheiden de afvalstoffen worden voorbehandeld, welke voorbehandeling de volgende stappen bevat :
a) vormen van een eerste mengsel door :

(i) nagaan voor de vloeistof uit genoemde eerste groep

of de pH een waarde van ten hoogste 5 bedraagt en de vloeistof uit die eerste groep wordt aangezuurd tot een waarde die ten hoogste 5 bedraagt indien vastgesteld werd dat de pH waarde hoger was dan 5 ;

(ii) toevoegen aan de vloeistof uit de eerste groep van

een oxydans ;

(iii) nagaan of in de vloeistof uit de eerste groep

een vooraf bepaalde eerste hoeveelheid aan metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia aanwezig zijn en toevoegen van zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia aan de vloeistof uit de eerste groep indien genoemde eerste hoeveelheid niet aanwezig is ; b) vormen van een tweede mengsel van de vaste afvalstoffen en de vloeistof uit genoemde tweede groep, en nagaan of het tweede mengsel een pH-waarde van ten minste 8 bedraagt en toevoegen van een base aan het tweede mengsel om een pH-waarde van ten minste 8 te verkrijgen indien deze pH-waarde kleiner was dan 8 ; c) vormen van een derde mengsel door samenvoegen en laten samen reageren van eerste en tweede mengsel en nagaan of het derde mengsel een pH-waarde heeft die groter is dan 7 en toevoegen van een base aan het derde mengsel indien de pH-waarde kleiner is dan 7 om een pH-waarde groter dan 7 te bekomen ;

d) toevoegen aan het derde mengsel van genoemde reactiecomponenten tot het vormen van de polymeermatrix.

Door eerst de afvalstoffen uit de eerste groep voor te behandelen met een zuur wordt de cellulaire structuur van de te verwerken afvalstoffen eerst ten minste gedeeltelijk afgebroken waardoor later een betere opname in de polymeermatrix mogelijk is. Het toevoegen van een oxydans stimuleert eveneens deze cellulaire afbraak waardoor het eindprodukt een stabielere structuur verkrijgt. De zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia dragen er zorg voor dat een neerslag wordt gevormd en er zodoende minder oplosbare complexen worden gevormd, waardoor de opname in de polymeermatrix weer beter wordt. Bovendien leveren deze zouten nog een bijdrage aan het oxydatie proces en werken zodoende als katalysator voor het oxydans.

Het basisch maken van de vaste afvalstoffen biedt het voordeel dat exotherme reacties plaats zullen vinden waardoor een temperatuurtoename zal plaatsvinden die verdere reacties zal stimuleren. Verder heeft het toevoegen van een base een gunstig effect op het derde mengsel omdat het zure eerste mengsel zal reageren met een tweede mengsel dat base is. Een betere binding zal hierdoor ontstaan tussen de verschillende bestanddelen van het mengsel.

Doordat het derde mengsel een pH-waarde heeft die basisch is, is een betere deelname aan de polymeerketenvorming mogelijk. Hierdoor zijn de schadelijke stoffen beter gebonden in de polymeermatrix en dus minder uitspoelbaar. Door de afvalstoffen verder voor te behandelen is het eindprodukt aanzienlijk minder afhankelijk geworden van de toegeleverde afvalstof en is de opname in de polymeermatrix aanzienlijk verbeterd.

Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwij ze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het derde mengsel wordt samengeperst onder een druk van ten minste 25 bar alvorens genoemde eerste reactiecomponenten worden toegevoegd. Het samenpersen geschiedt bij voorkeur door middel van de tijdens de reacties zelf opgebouwde druk en levert een compacter eindprodukt. Daarenboven nemen door het samenpersen de intermoleculaire krachten toe, wat dan weer de moleculaire bindingen ten gunste komt.

Een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwij ze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het derde mengsel op de aanwezigheid van niet-gebonden zware metalen wordt getoetst, en indien de aanwezige hoeveelheid zware metalen een voorafbepaalde grenswaarde overschrijdt er aan het derde mengsel complexvormende en precipitaat veroorzakende reagentia worden toegevoegd. Omdat niet-gebonden zware metalen zeer schadelijk zijn dienen zij zorgvuldig te worden gebonden. Door het toevoegen van complexvormende en precipitaat veroorzakende reagentie wordt het neerslaan van deze zware metalen verbeterd waardoor zij gemakkelijker in de polymeermatrix op te nemen zijn.

Het is gunstig dat de vloeistof uit genoemde eerste groep wordt aangezuurd met een sterk anorganisch zuur. Dit beïnvloedt gunstig de afbraak van de moleculaire structuur en versnelt het proces.

Het is gunstig dat als precipitaat veroorzakende reagentia een ijzerhoudende chloride of sulfaat wordt gebruikt. Deze reagentia zijn prijsgunstig en leveren een verwaarloosbare contaminatie.

Het is verder gunstig dat ten minste één

wordt gebruikt. Deze reagentia beïnvloeden het oxydatie proces gunstig.

Een derde voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwij ze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat als genoemde base een oxyde of carbonaat uit de groep Ia en IIa wordt gebruikt. Deze keuze biedt het voordeel dat de bij het derde mengsel nog aanwezige oplosbare metaalzouten geconverteerd worden in een oplosbare metaal hydroxyde.

Het is gunstig dat een calcium houdende base wordt gebruikt. Dit is een goedkoop produkt en de na reactie gevormde calcium zouten zijn zeer waterabsorberend wat de waterregulatie van het proces ten gunste komt.

Het is gunstig dat fase overgang katalysatoren naast genoemde base worden toegevoegd. Hierdoor wordt de overdracht van een anion van een waterige naar een oliefase gestimuleerd.

Een vierde voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwij ze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat het derde mengsel wordt samengeperst bij overgang naar een reactievat waar de opname in de polymeermatrix plaatsvindt. Transport en samenpersen geschieden zodoende simultaan.

Een vijfde voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwij ze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat als reactiecomponent polyurethaan wordt gebruikt. Dit is een prijsgunstige stof voor dit doeleinde.

Het is gunstig dat als polymerisatie katalysator één der stoffen bevattende etheramine, cycloalifatische amine of hydroxyl houdende amine wordt gebruikt. Deze stoffen zijn soms in het afval zelf aanwezig.

Het is gunstig dat als complexvormende en precipitaat veroorzakende reagenten één der reagentia fosforzuur, boorzuur, humuszuur, urinezuur, azijnhoudende alcohol, polysaccharide, polyvinylalcohol of aluminiumzout wordt gebruikt. Zodoende ontstaat een produkt dat eventueel voor substraatteelt bruikbaar is.

Een zesde voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat er nagegaan wordt alvorens aan de behandeling te beginnen of het afval veel metalen bevat, en indien het afval veel metalen bevat, het behandelde afval onder hoge temperatuur wordt gebracht voor het laten oxyderen van de metalen en vervolgens tot waterstofrijke blokken wordt samengeperst. Het verwerkte afval bevat zodoende een hoge calorische waarde, waardoor het uitermate geschikt is voor energieopslag. Doordat de ingekapselde afvalstoffen onschadelijk zijn gemaakt is verbranding op milieuvriendelijke wijze mogelijk.

De uitvinding zal nu meer in detail worden beschreven.

Bij het verwerken van afvalstoffen volgens de werkwijze volgens de uitvinding is de aard van de afvalstof onbelangrijk. Afvalstoffen van verschillende aard en oorsprong zijn te behandelen. Gezien echter met een dergelijke verscheidenheid aan afvalstoffen wordt gewerkt is het belangrijk deze afvalstoffen nauwkeurig voor te behandelen en hiertoe uit elkaar te scheiden ten einde de juiste chemische reacties te laten plaats vinden en ongecontroleerde reacties te vermijden.

De te behandelen afvalstoffen worden, afhankelijk van hun aard, eerst van elkaar gescheiden. Zo worden eerst de vaste stoffen van de vloeistoffen gescheiden. De vloeistoffen worden op hun beurt gescheiden in een eerste groep vloeistoffen met een pH-waarde van ten hoogste 7 en een tweede groep vloeistoffen met een pH-waarde groter dan 7. Een fijnere verdeling is verder mogelijk door uit de vloeistof de in water niet oplosbare stoffen af te scheiden alsook de in water gesuspendeerde stoffen. De vaste stoffen worden bij voorkeur gescheiden in explosieve en niet-explosieve stoffen, waarbij dit laatste in hoofdzaak uit veiligheidsoverweging wordt uitgevoerd.

Wanneer de te behandelen afvalstoffen vliegas bevatten, wordt van deze bij voorkeur een gesuspendeerde oplossing gemaakt alvorens verder te worden behandeld.

Nadat deze scheiding heeft plaatsgevonden kan de uiteindelijke behandeling starten. Het is bij de behandeling van de afvalstoffen niet wezenlijk of nu eerst diegene uit de eerste of de tweede groep worden behandeld dan wel eerst de vaste stoffen. Desgewenst is ook een parallelle behandeling mogelijk.

Bij de behandeling van de vloeistoffen uit de eerste groep wordt eerst nagegaan door meting van de pH-waarde of die vloeistof uit de eerste groep een pHwaarde van ten hoogste 5 heeft. Bedraagt de pH-waarde meer dan 5, dan wordt de vloeistof uit de eerste groep aangezuurd tot een waarde die ten hoogste 5 bedraagt. Wanneer verder een scheiding naar in water niet oplosbare of gesuspendeerde stoffen heeft plaatsgevonden, dan wordt ook hier, indien nodig, aangezuurd. Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een sterk anorganisch zuur omdat hierdoor een snellere reactie kan plaatsvinden. Zo zijn bij voorbeeld salpeterzuur, zwavelzuur, perchloorzuur of een mengsel daarvan zeer geschikt.

Het dient te worden opgemerkt dat voor deze zuren en andere bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding te gebruiken reagentia het niet noodzakelijk is dat deze een hoge graad van zuiverheid bezitten. Zij kunnen bovendien reeds in de te behandelen afval aanwezig zijn zodat het slechts nodig is hun concentratie enigszins aan te passen.

Vloeibaar organisch afval komt meestal voor onder de vorm van emulsies waarbij een microcellulaire structuur als beschermde laag fungeert. Het gebruik van een zuur heeft hoofdzakelijk als doel deze emulsies af te breken. Door deze voorbehandeling worden de stoffen gemakkelijker te behandelen. Verder dient het aanzuren voor een partiële hydrolyse van de hydrolyseerbare organische bestanddelen waardoor complexe esters en ether- achtige moleculen tot kleinere bestanddelen worden afgebroken. Tijdens deze reacties ontstaan soms zuurstofachtige complexen.

Naast het aanzuren, indien nodig zoals hiervoor beschreven, wordt verder aan de vloeistof uit de eerste groep een oxydans toegevoegd ten einde een eerste mengsel te vormen. Als oxydans wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van een moleculair halogeen, 02 of 03, die sterke oxydansen zijn.

Onder bepaalde omstandigheden kan het nuttig zijn om eerst aan te zuren en daarna een oxydans toe te voegen. Zo zal bij voorbeeld wanneer het afval amine- of alcoholachtige stoffen bevat, deze tot koolstof-koolstof bindingen of koolstof-heteronucleaire dubbele bindingen worden herleid die gevoeliger zijn voor oxiderende agentia.

Het toevoegen van het oxydans heeft tot gevolg dat het aldus gevormde eerste mengsel stabieler zal worden doordat het oxydatie proces wordt gestimuleerd. Verder worden stabiele onoplosbare complexen gevormd die met verder toe te voegen reagentie zullen reageren zoals verderop zal worden beschreven. Bovendien kan vluchtig chloorhoudend afval zoals PCB's, chloorhoudende dioxine en benzofuraan behandeld worden middels oxydatieve ontchlooring.

Ofschoon het toevoegen van een zuur in eerste instantie ongebruikelijk is met het oog op conservatie van het eindprodukt, heeft, zeker in combinatie met het toevoegen van een oxydans, het toevoegen van zo'n zuur een gunstige werking omdat het een afbraak van de afvalstof mogelijk maakt, waardoor latere verwerkingen mogelijk worden die leiden tot een stabieler eindprodukt.

Bij voorkeur wordt een stof toegevoegd die zowel een zuur als een oxyderend middel is waardoor deze beide in één operatie uit te voeren zijn. Zo wordt bij voorbeeld gebruik gemaakt van salpeterzuur of perchloorzuur. De zuur concentratie is bij voorkeur gelegen tussen 1 en 10 % per volume.

De vloeistof uit de eerste groep wordt eveneens onderzocht ten einde na te gaan of een voorafbepaalde eerste hoeveelheid aan metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia aanwezig zijn. Wordt de door deze eerste hoeveelheid gestelde drempel niet gehaald, dan wordt aan de vloeistof uit de eerste groep zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia toegevoegd. Bij voorkeur worden ijzer(I) of (II) chloride of sulfaat toegevoegd met een concentratie gelegen tussen 1 en 10 % per volume. Verder zijn ook

zij bovendien een oxiderende agens bevatten.

Ofschoon dergelijke zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentie tot een contaminatie kunnen leiden, dragen zij ertoe bij complexen te vormen waarbij liganden via zuurstof aan metalen worden gebonden. Op deze wijze worden minderoplosbare complexen alsook stabielere zouten gevormd die dus gemakkelijker neerslaan waardoor zij in een verder stadium gemakkelijker te isoleren en te verwerken zijn. Deze zouten fungeren als katalysatoren om onder meer de oxydatie te stimuleren van de organische bestanddelen uit de afvalstoffen. Bij voorkeur worden meerwaardige transitiemetalen gebruikt omdat hierdoor het vormen van complexeren gunstig beïnvloed wordt.

De zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia worden bij voorkeur pas toegevoegd nadat de vloeistof uit de eerste groep is aangezuurd omdat wanneer het zuur later zou toegevoegd worden dit minder goed de reeds gevormde emulsies zou aantasten.

De zouten van genoemde reagentia vormen thermodynamisch stabiele zouten en complexen met de behandelde afvalstoffen, zo worden onder meer bindingen met zuurstofmoleculen gevormd. Het feit dat de meeste van deze zouten niet in water oplosbaar zijn zal tot gevolg hebben dat neerslag zal ontstaan wat latere opname ten gunste komt. Een aantal van deze reacties zal reeds bij kamertemperatuur geschieden, maar er zullen ook nog verdere reacties hierdoor ontstaan die pas in een later stadium van de behandeling zullen plaats vinden wanneer de temperatuur en de druk zal zijn toegenomen.

De te behandelen afvalstof kan sterk vervuild zijn met zware metalen. Wanneer dit het geval is, dient zij op een daartoe geschikte wijze te worden voorbehandeld ten einde een adequate opname van deze zware metalen in het te verkrijgen eindprodukt te bewerkstelligen. Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden deze zware metalen, die meestal onder de vorm van ionen aanwezig zijn, eerst omgezet in weinig oplosbare zouten of complexen door toevoeging van precipitaat veroorzakende reagentia. Zo wordt, bijvoorbeeld, fosforzuur toegevoegd om onoplosbare fosfaten te laten neerslaan, of boorzuur om de metaal ionen in kristallijne polymerische boorhoudende substantie om te zetten. Verder kan eveneens humuszuur worden toegevoegd om chelaten te vormen, of polysaccharides, polyvinylalcohol of tannines.

De vloeistof uit de tweede groep, dat zijn diegene met een pH-waarde groter dan 7 , wordt gemengd met de vaste afvalstoffen ten einde een tweede mengsel te vormen. Bij voorkeur worden de vaste afvalstoffen eerst fijn gemalen, bijvoorbeeld door middel van een maalmachine. Om overhitting van deze maalmachine te voorkomen wordt deze bij voorkeur gekoeld door middel van stikstof die vrijkomt in de verdere stappen van de werkwijze. Op deze wijze is het toevoeren van externe stikstof niet nodig en wordt de geproduceerde stikstof op voordelige wijze gebruikt. Deze geproduceerde stikstof kan ook nog in verdere stadia van het proces worden gebruikt eveneens als neutraliserend en koelend middel.

De pH van het aldus gevormde tweede mengsel wordt nu gemeten. Indien deze pH-waarde minder is dan 8, wordt een base aan het tweede mengsel toegevoerd ten einde een pH-waarde van ten minste 8 te verkrijgen voor dat tweede mengsel. Bij voorkeur wordt calciumoxyde in droge niet gebluste poedervorm als base toegevoegd. Een pH-waarde van 8 is een minimale waarde en bij voorkeur wordt het mengsel dermate basisch gemaakt dat de pHwaarde 10 a 14 bedraagt. Andere te gebruiken alkalische reagentia zijn oxydes of carbonaten uit de Ia en IIa groep der element zoals kaliumhydroxyde en calciumcarbonaat. Calcium houdende reagentia genieten de voorkeur omdat de bij reactie gevormde calciumzouten in hoge mate hygroscopisch zijn en dus waterabsorptie regelend werken. Hierdoor worden deels in water oplosbare zouten oververzadigd en zullen snel uitkristalleren.

Het toevoegen van een base zal eveneens een temperatuurtoename tot gevolg hebben ten gevolge van de exotherme natuur van de reactie.

Het eerste mengsel (datgene verkregen na voorbehandeling van de vloeistof uit de eerste groep) wordt nu gemengd met het tweede mengsel ten einde een derde mengsel te vormen. Het derde mengsel moet een pHwaarde hebben die hoger is dan 7. Hiertoe wordt na het vormen van het derde mengsel nagegaan of het alkalisch is en indien niet wordt een base toegevoegd. Het pas op dit stadium mengen van eerste en tweede mengsel heeft het voordeel dat het zure eerste mengsel nu zal werken over een alkalisch tweede mengsel waardoor zoutvorming wordt gestimuleerd. Tevens zal het exotherm karakter van het tweede mengsel gunstig werken op het eerste mengsel waardoor, zoals reeds vermeld, verdere reacties in het eerste mengsel zullen plaats vinden die precipitatie in de hand zullen werken.

De alkalische natuur van het tweede mengsel zal conversie van oplosbare metaalzouten uit het eerste mengsel in onoplosbare metaal hydroxydes stimuleren. De vaste stof uit het tweede mengsel heeft een polyelectrisch karakter die ad- en absorbtie van organische moleculen en andere precipitaten in de hand werken.

Bij voorkeur wordt nog gebruik gemaakt van fase overdracht katalysatoren die er zorg voor dragen dat een anion van een waterige naar een oliefase wordt overgebracht. Als katalysator wordt bijvoorbeeld gebruikt gemaakt van fosfoniumzout, amines of polyethers.

De reacties die op dit stadium zullen plaats vinden zijn vergelijkbaar met diegene die plaats vinden bij het maken van beton. Het is verder mogelijk om additieven zoals hardmakers of waterreductiesubstanties toe te voegen ten einde solidificatie van de te behandelen stoffen te stimuleren.

Afhankelijk van de aard van de afvalstoffen en de gebruikte reagentie zal tijdens de reactie een druk opgebouwd worden die de intermoleculaire krachten gunstig zal beïnvloeden en zodoende de moleculaire bindingen. Deze druk kan nog opgevoerd worden door het derde mengsel samen te persen onder een druk van ten minste 25 bar. Dit samenpersen geschiedt bij voorkeur tijdens het transport van het derde mengsel naar een ander reactievat waar verdere reacties zullen plaats vinden. Hierdoor worden transport en samenpersen tijdens eenzelfde operatie uitgevoerd. Wanneer echter de opgebouwde druk ten gevolge van de reactie voldoende is, is het mogelijk om het transport onder invloed van deze opgebouwde druk te laten plaats vinden, zonder toevoer van een externe druk. Ten gevolge van deze drukopbouw wordt een stabiel taai-vloeibaar mengsel opgebouwd.

Wanneer de te behandelen afvalstof sterk vervuild is met zouten van zware metalen, die na de hiervoor beschreven voorbehandeling nog steeds oplosbaar zijn, zoals bijvoorbeeld zink, cadmium of kwik, dient een verdere voorbehandeling te worden toegepast ten einde opname hiervan in het eindprodukt te verzekeren. Het derde mengsel wordt dus onderzocht op de aanwezigheid van niet-gebonden zware metalen. Indien een vooraf bepaalde grenswaarde wordt overschreden, wordt aan het derde mengsel complexvormende en precipitaat veroorzakende reagentia toegevoegd zoals bijvoorbeeld humuszuur of urinezuur. De dosering van de toegevoegde reagentia wordt bepaald in functie van de hoeveelheid waarmee genoemde voorafbepaalde grenswaarde is overschreden. De bepaling van de aanwezigheid van dergelijke verontreiniging geschiedt bij voorbeeld door middel van een uitspoeltest.

Zoals reeds beschreven is het uit de voorbehandeling ontstane derde mengsel naar een ander reactievat overgepompt om aldaar te worden verder behandeld. Deze verdere behandeling omvat in hoofdzaak het aan het derde mengsel toevoegen van reactiecomponenten tot het vormen van een polymeermatrix. Deze reactiecomponenten zijn gevormd door polyol- en isocyanaathoudende materialen, in hoofdzaak polyurethaan en isocyanaten, eventueel ook de toevoeging van een polymerisatie katalysator. Zo wordt bijvoorbeeld een polyisocyanaat toegevoegd zoals tolueen-2,4-diisocyanaat, difenylmethaan-4,4'-diisocyanaat, polyalcohol of polyamines die polysaccharides bevatten. Als katalysator wordt gebruik gemaakt van etheramine-achtige, cyclo-alifatische amineachtige of hydroxylhoudende amine achtige, alsook dimethylaminopyridine.

Bij voorkeur wordt, na het toevoegen van deze reactiecomponenten, de druk binnen genoemd andere reactievat opgevoerd, althans indien de intern opgebouwde druk te laag is, ten einde de deelname aan de polymeerketenvorming te stimuleren en tot een stabiel eindprodukt te komen. Onder hoge druk van bijvoorbeeld 200 Bar, worden ionische en radicalaire reacties tussen de organische en anorganische bestanddelen gunstig beinvloed. Tevens geschiedt deze reactie onder hoge temperatuur, van bijvoorbeeld 200[deg.]C[deg.], ten gevolge van de exothermische polycondensatie. Deze hoge temperatuur maakt het mogelijk om de voor het vormen van de polymeermatrix noodzakelijke potentiaal brug te overschrijden.

De voorbehandeling die op de afvalstoffen werd toegepast had in het algemeen tot doel gunstiger voorwaarden te scheppen voor de deelname in de polymeerketenvorming die op dit stadium van de werkwijze moet geschieden. Het gevormde alkalische derde mengsel heeft een pH-waarde van nagenoeg 9 en de buffercapaciteit van de in het mengsel aanwezige stoffen is optimaal gebruikt waardoor het derde mengsel stabieler is en reeds beter voor opname in de polymeermatrix geschikt is.

De ionen van de toegevoegde of reeds aanwezige transitiemetalen gaan als katalysator fungeren in de reactie. Dit laatste zal nu aan de hand van een voorbeeld worden toegelicht. Veronderstel dat als reactiecomponent tot het vormen van de polymeermatrix een chloorhoudend bifenyl wordt gebruikt waarvan de structuur hieronder is weergegeven :

De ionen van de transitiemetalen dragen er toe bij dat een elektron in het chloorhoudend bifenyl wordt geïnjecteerd. Door deze elektron-injectie wordt een chloor-ion afgescheiden waardoor een radicaal ontstaat. Door de aanwezigheid van het oxydans en de hoge druk in het derde mengsel en het base karakter van dit mengsel zal het aldus gevormde radicaal gemakkelijk oxyderen door opname

De aldus gevormde alcolholachtige structuur is stabieler en milieuvriendelijker. Wanneer deze structuur nu komt te reageren met een polymeerketen zoals O=C=N-MATRIX wordt door urethaancondensatie een nieuwe structuur gevormd die hieronder is weergegeven :

Zoals blijkt uit de hierboven gegeven nieuwe structuur is het molecuul opgenomen in de polymeermatrix en is het rechtstreeks verbonden met de polymeerketen zodat een stabiel en inert eindprodukt wordt verkregen. Uitspoeltesten met het aldus verkregen eindprodukt hebben bovendien uitgewezen dat sterke bindingen werden gevormd omdat de hoeveelheid uitgespoelde materiaal minimaal was.

Bij deze werkwij ze treedt een combinatie op van organische en anorganische polymerisatie omdat tijdens de voorbehandeling zowel bij de vaste stoffen als vloeistoffen anorganische en organische stoffen werden behandeld en tot reactie gebracht.

Verder komt op dit stadium van de reactie ook stikstofgas vrij, namelijk ten gevolge van de kraking processen die hier optreden. De in het voornamelijk organisch afval aanwezige stikstof verbindingen worden gekraakt en afgebroken waardoor stikstofgas vrij komt dat, zoals reeds vermeld, op andere stadia van de werkwijze wordt gebruikt voor koel- of veiligheidsdoeleinden.

De werkwijze volgens de uitvinding geschiedt bij voorkeur in een gesloten lus systeem, zodanig dat verwerkte afvalstoffen die nog onvoldoende tot reactie zijn gekomen opnieuw door het proces worden gehaald ten einde verder te reageren. Het opnieuw laten reageren wordt bijvoorbeeld besloten na visueel onderzoek van het gevormde eindprodukt dat bijvoorbeeld te veel oneffenheden vertoont die wijzen op onvoldoende reacties.

Het eindprodukt verkregen door toepassing van de werkwij ze volgens de uitvinding kan diverse vormen aannemen. Zo kan het eindprodukt bijvoorbeeld bestaan uit platen die voor bodemstabilisatie of geluidswerende schermen kunnen worden gebruikt. Het eindprodukt zal ook enigszins afhankelijk zijn van de aard van de afvalstoffen die werden toegeleverd. Zo zal bijvoorbeeld wanneer de afvalstof hoog calorische stoffen bevat zoals plastic, rubbers of oplosmiddelen, dat eindprodukt als energiehouder kunnen fungeren. De werkwijze kan zelfs zodanig aangepast worden dat een hoog calorisch eindprodukt wordt verkregen dat bijzonder geschikt is als brandstof voor hoogovens of andere processen waar hoge temperaturen nodig zijn. Wanneer het te verwerken afval veel metalen bevat, zal het eindprodukt veel waterstof bevatten ten gevolge van de oxydatie die optreedt tijdens de verwerking.

Dit waterstof fungeert dan als brandbaar hoog calorisch materiaal. Door de verbranding bij hoge temperatuur zal het in het materiaal aanwezige water vrijkomen, reageren met de vrije metalen, waarbij de oxydatie van deze vrije metalen tot de vorming van waterstof zal leiden.

Doordat een goede opname in de polymeermatrix heeft plaats gevonden, dankzij de voorbehandeling " is het eindprodukt ook geschikt om te worden opgeslagen zonder dat risico's van door uitspoeling ontstane bezoedeling optreedt. Ook radioactieve materialen kunnen worden opgenomen, in het bijzonder wanneer de afvalstof rijk is aan metalen die dan als absorptiescherm voor radioactieve straling fungeren.

De voorbehandeling die op de afvalstoffen werd toegepast heeft er toe bijgedragen dat de opname in de polymeerketen succesvoller kan geschieden zodat er een daadwerkelijke opname in de polymeermatrix geschiedt en er niet alleen maar sprake is van een inkapseling van de afvalstoffen. Het eindprodukt verkregen door toepassing van de uitvinding is daardoor aanzienlijk stabieler en de kans dat de opgenomen afvalstof wordt uitgespoeld is gering.

Claims

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het behandelen van afvalstoffen, waarbij vloeibare en vaste afvalstoffen van elkaar gescheiden worden en daarna hieraan reactiecomponenten tot het vormen van een polymeermatrix worden toegevoerd om in de keten van de polymeermatrix te worden opgenomen, daardoor gekenmerkt, dat de vloeibare afvalstoffen verder gescheiden worden in een eerste groep vloeistoffen met een pH-waarde van ten hoogste 7 en een tweede groep vloeistoffen met een pH-waarde groter dan 7, en waarbij na te zijn gescheiden de afvalstoffen worden voorbehandeld, welke voorbehandeling de volgende stappen bevat :

a) vormen van een eerste mengsel door :

(i) nagaan voor de vloeistof uit genoemde eerste groep

of de pH een waarde van ten hoogste 5 bedraagt en de vloeistof uit die eerste groep wordt aangezuurd tot een waarde die ten hoogste 5 bedraagt indien vastgesteld werd dat de pH-waarde hoger was dan 5; (ii) toevoegen aan de vloeistof uit de eerste groep van

een oxiderende agens ;

(iii) nagaan of in de vloeistof uit de eerste groep een

vooraf bepaalde eerste hoeveelheid aan metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia aanwezig zijn en toevoegen van zouten van metaalhoudende precipitaat veroorzakende reagentia aan de vloeistof uit de eerste groep indien genoemde eerste hoeveelheid niet aanwezig is ;

b) vormen van een tweede mengsel van de vaste afvalstoffen en de vloeistof uit genoemde tweede groep, en nagaan of het tweede mengsel een pH-waarde van ten minste 8 bedraagt en toevoegen van een base aan het tweede mengsel om een pH-waarde van ten minste 8 te verkrijgen indien deze pH-waarde kleiner was dan 8 ; c) vormen van een derde mengsel door samenvoegen en laten samen reageren van eerste en tweede mengsel en nagaan of het derde mengsel een pH-waarde heeft die groter is dan 7 en toevoegen van een base aan het derde mengsel indien de pH-waarde kleiner is dan 7 om een pH-waarde groter dan 7 te bekomen ;

2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat het derde mengsel wordt samengeperst onder een druk van ten minste 25 bar alvorens genoemde eerste reactiecomponenten worden toegevoegd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2-, daardoor gekenmerkt, dat het derde mengsel op de aanwezigheid van niet-gebonden zware metalen wordt getoetst, en indien de aanwezige hoeveelheid zware metalen een voorafbepaalde grenswaarde overschrijdt er aan het derde mengsel complexvormende en precipitaat veroorzakende reagentia worden toegevoegd.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 3, daardoor gekenmerkt, dat de vloeistof uit genoemde eerste groep wordt aangezuurd met een sterk anorganisch zuur.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 4, daardoor gekenmerkt, dat als oxiderende agens een moleculair halogeen, 02 of 03 wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 5, daardoor gekenmerkt, dat als precipitaat veroorzakende reagentia een ijzerhoudende chloride of sulfaat wordt gebruikt.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 4, daardoor gekenmerkt, dat als precipiterende reagentia zouten van transitiemetalen worden gebruikt met een concentratie gelegen tussen 1 en 10 % volume.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor <EMI ID=7.1>

9. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 8, daardoor gekenmerkt, dat als genoemde base een oxyde of carbonaat uit de groep Ia en IIa wordt gebruikt.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt, dat een calcium houdende base wordt gebruikt.

11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, daardoor gekenmerkt, dat fase overgang katalysatoren naast genoemde base worden toegevoegd.

12. Werkwij ze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt, dat het derde mengsel wordt samengeperst bij overgang naar een reactievat waar de opname in de polymeermatrix plaatsvindt.

13. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 12, daardoor gekenmerkt, dat als reactiecomponenten een polyol- en isocyanaathoudend materiaal wordt gebruikt.

14. Werkwijze volgens één der conclusie 1 tot en met 12, daardoor gekenmerkt, dat een di- of polyisocyanaat of een polyalcohol of polyamine alsmede een isocyanaat wordt gebruikt als eerste reactiecomponent.

15. Werkwijze volgens conclusie 13 of 14, daardoor gekenmerkt, dat een polymerisatie katalysator wordt toegevoegd.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt, dat als polymerisatie katalysator één der stoffen bevattende etheramine, cycloalifatische amine of hydroxyl houdende amine wordt gebruikt.

17. Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt, dat als complexvormende en precipitaat veroorzakende reagenten één der reagentia fosforzuur, boorzuur, humuszuur, urinezuur, azijnhoudende alcohol, polysaccharide, polyvinylalcohol of aluminiumzout wordt gebruikt.

18. Werkwijze volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de polymerisatie ten gevolge van het toevoegen van de reactiecomponent op organische en anorganische wijze geschiedt.

19. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 18, daardoor gekenmerkt, dat na opname in de polymeermatrix de behandelde afvalstof tot een plaat wordt geperst.

20. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 19, daardoor gekenmerkt, dat er nagegaan wordt alvorens aan de behandeling te beginnen of het afval veel metalen bevat, en indien het afval veel metalen bevat, het behandelde afval onder hoge temperatuur wordt gebracht voor het laten oxyderen van de metalen en vervolgens tot waterstofrijke blokken wordt samengeperst.