NL9200430A - Fixeermiddel voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal, werkwijze voor het fixeren van dergelijk materiaal alsmede een synthetisch kleimateriaal. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Fixeermiddel voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal, werkwijze voor het fixeren van dergelijk materiaal alsmede een synthetisch kleimateriaal.

De uitvinding heeft betrekking op een fixeermiddel voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal, tenminste omvattende een organofiel kleimateriaal.

Een dergelijk fixeermiddel is bekend en omvat een organofiele klei zoals een smectiet, en meer in het bijzonder een gemodificeerde klei, welk materiaal in het bijzonder in staat is om de slecht in water oplosbare organische verontreinigingen te binden. Door daarnaast in het fixeermiddel een hoeveelheid niet-gemodifeerde klei op te nemen, kunnen eveneens de aanwezige anorganische verontreinigingen worden gebonden. Een dergelijk verontreinigingen bevattend materiaal kan vervolgens onder toepassing van een cement worden omgezet in een produkt dat de karakteristieken van uitgehard beton bezit.

Opgemerkt wordt dat door de steeds strenger wordende eisen, zoals neergelegd in diverse wetten en verordeningen, die betrekking hebben op de verwerking en het hergebruik van giftig afval, er een groeiende behoefte bestaat aan middelen en processen om giftige stoffen, zowel van anorganische als van organische aard, zodanig te binden dat uitloging praktisch onmogelijk is. Daarnaast verdienen middelen die een in-situ immobilisatie mogelijk maken steeds meer de voorkeur.

Op verrassende wijze is nu een fixeermiddel voor het fixeren van organisch en anorganisch afval gevonden, dat aan deze behoefte van in-situ immobilisatie kan voldoen.

Het fixeermiddel volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat het voorts een klei-aangroeiingsmiddel omvat. De aanwezigheid van het klei-aangroeiingsmiddel heeft tot gevolg dat een bestaande kleimatrix in omvang kan toenemen waardoor meer verontreinigingen kunnen worden gebonden aan de kleimatrix en derhalve geïmmobiliseerd kunnen worden.

Bij voorkeur omvat het klei-aangroeiingsmiddel tenminste een magnesiumverbinding alsmede een initiator voor kleivorming. De aanwezigheid van een dergelijke initiator biedt het mogelijkheid om het aangroeien van de kleimatrix op een geko2en, willekeurig tijdstip te laten plaatsvinden.

Doelmatig bestaat de initiator voor kleivorming uit een siliciumhoudend materiaal, bij voorkeur een glas of een siliciumhoudend gesteente. In verband met de werking als initiator moet het siliciumhoudende materiaal zo fijn mogelijk zijn.

Indien als initiator voor kleivorming een siliciumhoudend gesteente wordt toegepast verdient het de voorkeur dat dit gesteente een hoog Si02-gehalte bezit. Voorbeelden van een dergelijk materiaal zijn puimsteen, basalt of andasiet. Deze opsomming is echter niet beperkend; andere minerale stoffen kunnen eveneens als initiator voor kleivorming worden toegepast mits het Si02-gehalte daarvan maar voldoende hoog is.

Het fixeermiddel volgens de uitvinding bevat bij voorkeur ongeveer 1 tot 6 gew.% siliciumhoudend materiaal als initiator, waarbij deze hoeveelheid is berekend als het Si02-gehalte

De in het fixeermiddel aanwezige magnesiumverbinding is bij voorkeur afkomstig uit gegranuleerde hoogovenslakken, of is magnesiumoxyde.

Doelmatig omvat het klei-aangroeiingsmiddel voorts een oxydatiemiddel, bij voorkeur een persulfaat, in het bijzonder kaliumpersulfaat. Hoewel het effect van een oxydatiemiddel voor de kleivorming niet geheel duidelijk is, wordt verondersteld dat het min of meer werkt als reactieversneller doordat het in staat is om de in glas en in natuurlijk gesteente met hoog Si02-gehalte aanwezige latente energie vrij te maken en deze aan te wenden voor de kleivorming.

Voorts omvat het fixeermiddel volgens de uitvinding bij voorkeur een ijzerverbinding, in het bijzonder ijzer (III)-sulfaat. Desgewenst kan het fixeermiddel eveneens een man-gaanverbinding zoals mangaansulfaat bevatten.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal aan een tenminste gedeeltelijk organofiel kleimateriaal in waterig milieu, en desgewenst harden van het verkregen materiaal onder toepassing van een anorganisch reagens en eventueel een hardingsactivator.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8901240. Het daarbij toegepaste kleimine-raal is een gemodificeerde kleisoort waardoor tevens organische verbindingen aan de klei kunnen worden geabsorbeerd.

Het bezwaar van deze bekende werkwijze is echter dat de aan de klei te absorberen hoeveelheid materiaal afhankelijk is van de aanwezige hoeveelheid klei. In praktijk is men er daardoor vaak toe gedwongen om een voldoende overmaat kleimateriaal toe te passen om er zeker van te kunnen zijn dat het materiaal na opname in een cementmatrix voldoet aan diverse uitloogtests.

Gevonden is nu een werkwijze die dit bezwaar ondervangt.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat men het organische en anorganische materiaal tevens fixeert aan en/of insluit in in situ te vormen kleimateriaal. De in situ vorming van klei bezit het bijkomende voordeel dat de kleiraatrix als het ware om het te fixeren materiaal heen wordt gevormd waardoor een uitstekende fixatie wordt verkregen, en uitloging, ook na verloop van tijd, praktisch onmogelijk is. In het bijzonder bij aanwezigheid van grote organische moleculen die alleen aan het oppervlak van een kleimatrix worden geadsorbeerd is dit van groot belang.

Bij voorkeur vormt men het kleimateriaal in situ onder toepassing van een klei-aangroeiingsmiddel dat tenminste een magnesiumverbinding alsmede een initiator voor kleivorming omvat.

Doelmatig bestaat de initiator voor kleivorming uit een siliciumhoudend materiaal, in het bijzonder een glas of een siliciumhoudend gesteente, dat bijvoorbeeld kan worden gekozen uit puimsteen, basalt of andasiet. Een ander gesteente kan echter eveneens worden toegepast, mits het silicium- oxydegehalte daarvan voldoende hoog is.

Gevonden is dat toepassing van 1 tot 6 gew.% silicium-houdend materiaal, berekend als het sio2-gehalte daarvan, goede resultaten geeft.

De toegepaste magnesiumverbinding bestaat bij voorkeur uit magnesiumoxyde. Een voordelig alternatief vormt een uit gegranuleerde hoogovenslakken te verkrijgen magnesiumverbinding. Opgemerkt wordt dat gegranuleerde hoogovenslakken tot ongeveer 12% magnesiumoxyde kunnen bevatten, zodat de toepassing van dergelijke slakken enerzijds leidt tot een uitbreiding van de kleimatrix, en anderzijds de vorming van een cementmatrix mogelijk kan maken.

Meer in het bijzonder vormt men het kleimateriaal in aanwezigheid van een oxydatiemiddel, bij voorkeur een persul-faat zoals kaliumpersulfaat, alsmede een ijzerverbinding bij voorkeur ijzer(III)-sulfaat. Aangenomen wordt dat het oxydatiemiddel een versnelling van de kleivormingsreactie tot gevolg heeft.

Tenslotte heeft de uitvinding eveneens betrekking op een synthetisch kleimateriaal, te vormen uit een mengsel van een magnesiumverbinding, een ijzerverbinding, een oxydatiemiddel alsmede een initiator voor kleivorming, waarbij het oxydatiemiddel bij voorkeur bestaat uit kaliumpersulfaat, terwijl de initiator voor kleivorming een siliciumoxydebevattend materiaal is, zoals een glas. Doelmatig is het kleimateriaal te verkrijgen uit een mengsel van 15-25 delen ferrisulfaat, 15-28 delen magnesiumoxyde, 10-25 delen kaliumpersulfaat, 1-6 delen siliciumoxyde, en eventueel 15-25 delen mangaansulfaat en/of 10-20 delen aluminiumsulfaat.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende niet-beperkende voorbeelden.

Voorbeeld 1

Een met alkylammoniumgroepen gemodificeerde bentoniet-klei werd fijngemalen tot een deeltjesgrootte van ongeveer 200 mesh. Daarna werd deze bentonietklei opgenomen in een fixeermiddelsamenstelling waaraan tevens een hardingsmiddel was toegevoegd, met de volgende samenstelling en concentratie: 2,5% magnesiumoxyde 2,0% kaliumpersulfaat 2,5% ferrisulfaat 6% gips 50% Portlandcement 31% gegranuleerde hoogovenslakken

Aan het aldus gevormde mengsel werd als initiator voor kleivorming 3 gew.% zeer fijngemalen glas toegevoegd.

Dit mengsel wordt toegepast voor de immobilisatie van vloeibaar industrieel afval dat een grote hoeveelheid verzadigde koolwaterstoffen met lange ketens bevatte. De totale concentratie van de organische verbindingen bedroeg ongeveer 12%.

Uit het bovenstaande mengsel, bestaande uit fixeermiddel, hardingsmiddel en industrieel afval, werd een waterige suspensie verkregen die men 28 dagen liet harden.

De met het geharde materiaal uitgevoerde uitloogtests toonden geen waarneembare organische verbindingen aan.

Ter vergelijking werd bovenstaande proef herhaald, doch zonder toevoeging van het fijngemalen glas.

De met het daarna verkregen geharde materiaal uitgevoerde uitloogtests toonden organische verbindingen in een totale concentratie van ongeveer 3% aan.

Microscopisch onderzoek van het in beide gevallen geharde materiaal toonde op verrassende wijze aan dat in het eerste, hierboven beschreven materiaal de kleimatrix aanzienlijk groter was.

Opgemerkt wordt dat de aanwezigheid van gips leidt tot een vertraagde uitharding van de cementmatrix. Dit mechanisme is op zichzelf overigens bekend. In het onderhavige proces is het daardoor echter tevens mogelijk om, bij aanwezigheid van voldoende gips, de aangroeiing van de kleimatrix eveneens reeds voor de uitharding waar te kunnen nemen.

Voorbeeld 2

Men herhaalde voorbeeld 1, doch paste slechts 1,5% magnesiumoxyde, alsmede 2,5% mangaansulfaat toe.

De resultaten van de met het gevormde materiaal uitgevoerde uitloogtests waren volledig vergelijkbaar met die van het volgens voorbeeld 1 verkregen produkt. Vergelijkend microscopisch onderzoek van het gevormde, geharde materiaal en materiaal verkregen zonder toevoeging van glas toonde ook hier dat de toevoeging van glas de vorming van een grotere kleimatrix tot gevolg had.

Voorbeeld 3

Men herhaalde voorbeeld 1, doch paste in plaats van 3 gew.% glas een ten aanzien van het Si02-gehalte equivalente hoeveelheid puimsteen in fijngemalen toestand toe.

De resultaten waren gelijk aan die van de voorbeelden 1 en 2.

Vervanging van puimsteen door basalt of andansiet gaf dezelfde resultaten.

Claims (19)

1. Fixeermiddel voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal, tenminste omvattende een organofiel kleima-teriaal, met het kenmerk. dat het fixeermiddel voorts een klei-aangroeiingsmiddel omvat.

2. Fixeermiddel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het klei-aangroeiingsmiddel tenminste een magnesiumverbinding alsmede een initiator voor kleivorming omvat.

3. Fixeermiddel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de initiator voor kleivorming bestaat uit een silicium-houdend materiaal.

4. Fixeermiddel volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat het siliciumhoudende materiaal bestaat uit een glas of een siliciumhoudend gesteente.

5. Fixeermiddel volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat het siliciumhoudende gesteente bestaat uit puimsteen, basalt of andasiet.

6. Fixeermiddel volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat het fixeermiddel 1-6 gew.% siliciumhoudend materiaal, berekend als het Sio2-gehalte van het materiaal bevat.

7. Fixeermiddel volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de magnesiumverbinding afkomstig is uit gegranuleerde hoog-ovenslakken, of magnesiumoxyde is.

8. Fixeermiddel volgens conclusie 1-7, met het kenmerk, dat het klei-aangroeiingsmiddel voorts een oxydatiemiddel omvat, bij voorkeur een persulfaat, in het bijzonder kaliumpersul- faat.

9. Fixeermiddel volgens conclusie 1-8, met het kenmerk, dat het klei-aangroeiingsmiddel voorts een ijzerverbinding omvat, bij voorkeur ijzer(III)-sulfaat.

10. Werkwijze voor het fixeren van organisch en anorganisch materiaal aan een tenminste gedeeltelijk organofiel kleimate-riaal in waterig milieu, en desgewenst harden van het verkregen materiaal onder toepassing van een anorganisch reagens en eventueel een har dings activator, met het kenmerk, dat men het organische en anorganische materiaal tevens fixeert aan en/of insluit in in situ te vormen kleimateriaal.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat men het kleimateriaal in situ vormt onder toepassing van een klei-aangroeiingsmiddel dat tenminste een magnesiumverbinding alsmede een initiator voor kleivorming omvat.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de initiator voor kleivorming bestaat uit een silicium-houdend materiaal, in het bijzonder een glas of een silicium-houdend gesteente.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het siliciumhoudende gesteente wordt gekozen uit puimsteen, basalt of andasiet.

14. Werkwijze volgens conclusie 10-13, met het kenmerk, dat men het kleimateriaal vormt onder toepassing van 1-6 gew.% siliciumhoudend materiaal, berekend als het Si02-gehalte van het materiaal.

15. Werkwijze volgens conclusie 10-14, met het kenmerk, dat men de magnesiumverbinding verkrijgt uit gegranuleerde hoogovenslakken, of bestaat uit magnesiumoxyde.

16. Werkwijze volgens conclusie 10-14, met het kenmerk, dat men het kleimateriaal vormt in aanwezigheid van een oxydatie-middel, bij voorkeur een persulfaat zoals kaliumpersulfaat, alsmede een ijzerverbinding, bij voorkeur ijzer(III)-sulfaat.

17. Synthetisch kleimateriaal, te vormen uit een mengsel van een magnesiumverbinding, een ijzerverbinding, een oxydatie-middel alsmede een initiator voor kleivorming.

18. Synthetisch kleimateriaal volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het oxydatiemiddel kaliumpersulfaat is en de initiator voor kleivorming een siliciumoxyde bevattend materiaal, in het bijzonder een glas, is.

19. Synthetisch kleimateriaal volgens conclusie 17 of 18, met het kenmerk. dat het kleimateriaal te verkrijgen is uit een mengsel van: 15 - 25 delen ferrisulfaat, 15 - 28 delen magnesiumoxyde, 10-25 delen kaliumpersulfaat, 1 - 6 delen siliciumoxyde, en eventueel 15 - 25 delen mangaansulfaat en/of 10-20 delen aluminiumsulfaat.