CZ169098A3

CZ169098A3 - Vodná křemičitanová kompozice

Info

Publication number: CZ169098A3
Application number: CZ981690A
Authority: CZ
Inventors: Jorgen Molgaard Christensen
Original assignee: Kafton Peter
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-11-11
Also published as: PL327329A1; DE69621039D1; EP0863781A1; AP878A; HUP9901062A3; NO982480L; ATE216907T1; NO982480D0; EA000714B1; CA2238180A1; EA199800503A1; BR9611674A; EP0863781B1; CN1211197A; WO1997020600A1; NZ323881A; AU1092397A; AU708426B2; KR19990071845A; HUP9901062A2

Description

Vodn0 křemičitanov^ kompozice

Oblast techniky

Vynález se týká kompozic ve formě vodných roztoků obsahujících křemičitan, které jsou použitelné pro zapouzdřování nečistot a stejně tak pro další účely.

Dosavadní stav techniky

Německá patentová přihláška 159797 popisuje použití kompozic obsahujících vodní sklo, určených pro zneškodnění olejů nebo olejových nečistot, avšak popsané kompozice představují dvousložkové systémy, které vyžadují odměření jednotlivých složek a jejich smísení v místě použití. Německá přihláška 1248197 popisuje kompozice určené pro adsorbování olejů nebo rozpouštědel, přičemž těmito kompozicemi jsou suché kompozice, tvořené směsí práškového vodního skla, pevných solí a pevných nosičů absorbentů.

Podstata vynálezu

Nyní se zjistilo, že je možné připravit jednosložkové kompozice ve formě vodného roztoku obsahující rozpuštěné křemičitany a stejně tak další složky, přičemž tyto kompozice umožňují zneškodnit znečišťující látky zapouzdřením. Tyto kompozice jsou navíc stabilní a nevyžadují žádné rozpouštění, odměřování nebo směšování složek kompozice v místě použití.

• · · · · ·· · · · · • · · · ♦ · · · · · · • · · · · · · · · · · ·

Vynález se tedy týká kompozice ve formě vodného roztoku, která obsahuje

a) 10 % hm./hm. až 50 % hm./hm. křemičitanové sloučeniny, zvolené z křemičitanu sodného a křemičitanu draselného nebo směsi těchto křemičitanových sloučenin;

b) 1 % hm./hm. až 5 % hm./hm. soli, jejíž kationty se zvolí ze sodných a draselných iontů a jejichž anionty se zvolí z halogenových síranových a uhličitanových iontů nebo směsi těchto solí;

c) 0,25 % hm./hm. až 5 % hm./hm. ethylenglykolu; a

d) vodu.

Z ekonomických důvodů a vzhledem k dostupnosti je výhodnou křemičitanovou sloučeninou křemičitan sodný. Jak je dobře známo odborníkům v daném oboru, rozpustné křemičitany, jako například křemičitan sodný, existují v několika formách, které závisí na jedné straně na průměrném počtu křemíkových atomů, přítomných v křemičitanovém aniontu a na druhé straně na průměrném stupni tvorby solí mezi dostupným počtem hydroxyskupin kyseliny orthokřemičité. V případě křemičitanu sodného se tento vztah často vyjadřuje jako molární poměr Na₂0:Si0₂, přičemž kvalita jednotlivých komerčně dostupných křemičitanových produktů se může poměrně dost lišit. Molární poměr Na₂O:SiO₂ křemičitanu sodných, které jsou použitelné v rámci vynálezu, se může pohybovat v rozmezí přibližně od 4:1 do 1:4, výhodně v rozmezí přibližně od 1:1 do 1:4. V tomto kontextu tedy konkrétní příklady křemičitanu sodného, použitelné v kompozici podle vynálezu, odpovídají přibližně obecným vzorcům Na2SiO3, NagSi₂O7, Na₂SÍ3C>7 nebo Na₂SÍ4O9, nebo jejich směsi, a nejvýhodněji odpovídají zejména Na₂SÍ3O7.

Je výhodné, pokud je křemičitanová sloučenina, zejména křemičitan sodný, přítomna v kompozici v množství 13 až 31 % hm./hm., výhodně 15 až 31 % hm./hm., výhodněji 18 až 31 % hm./hm. a nej výhodně ji 21 až 31 % hm./hm., například 27 % hm./hm..

Solí, uvedenou pod písmenem b) chlorid sodný, bromid sodný, jodid uhličitan sodný, chlorid draselný, draselný, síran draselný nebo směsi těchto solí.

například síran sodný, jodid nebo může být sodný, bromid draselný, uhličitan draselný, Nicméně vzhledem k dostupnosti je výhodné, pokud je použitou sůl, zejména chlorid sodný, může až 4 % hm./hm., výhodně 2 a výhodněji přibližně 3 % hm./hm..

ekonomických důvodů chlorid sodný. Tato ; přítomna v množství 1 4 % hm./hm.

solí být až ethylenglykolu, uvedeného že tato složka má stabilizační pod se, že v obsahuj ící naznačuj ící výhodného provedení

0,5 až 4 % hm. /hm., dlouhodobé stability. Zjistilo bude kompozice, sraženinu,

Pokud jde o přítomnost písmenem c), předpokládá se, účinek ve smyslu poskytnutí nepřítomnosti ethylenglykolu křemičitan, postupně tvořit pevnou možný začátek nežádoucí křemičitanové reakce. U množství

0,5 až 2 % hm./hm. například 0,7 % hm./hm..

je ethylenglykol výhodněji 0,5 až nejvýhodněj i přítomen v % hm./hm.,

0,5 až 1 % zejména hm./hm., přibližně přibližně

Výhodné provedené hm./hm.

% kompozice podle vynálezu křemičitanu sodného,

Na₂O: SiO₂

Na₂SÍ3O₇ (zpravidla přibližně 0,7 % hm./hm.

% hm./hm. chloridu sodného, obecný vzorec obsahuje maj ícího je molární poměr

1:3,1) , ethylenglykolu a přičemž zbytek přibližně představuje voda.

Pro určité aplikace může být žádoucí zahrnout do kompozice některá specifická aditiva, například povrchově aktivní činidla, zejména neiontová povrchově aktivní činidla, například ethoxylované mastné kyseliny; odpěňovací činidla, například silikonové oleje (zejména dimethylpolysiloxan) nebo polyethylenoxid nebo polypropylenoxid; pěnicí činidla pro generováni stabilní pěny (kompozice, určené pro hašeni ohně nebo pro ohnivzdorné kompozice), například pěnici činidla na bázi syntetických povrchově aktivních činidel. Množství těchto činidel v kompozici se mohou lišit v závislosti na typu a funkci, ale zpravidla se pohybuji v rozmezí od 0,1 do 5 % hm./hm..

Jedním z použití, pro která jsou použití podle vynálezu zvláště vhodná, je ošetřeni znečištěných pevných látek, například půdy nebo písku, kontaminovaných oleji nebo dalšími uhlovodíkovými zbytky, uhelným dehtem nebo průmyslovými chemikáliemi (například Aldrinem, Endrinem nebo Pentachloroplendem), částice znečištěné těžkými kovy, například poletavý popílek, půda ze starých průmyslových aglomerací, struska ze spaloven, zbytky ze zářivek apod.. Zjistilo se, že pokud se tyto materiály ošetří kompozicemi podle vynálezu jsou kompozice bez dalšího ošetřeni schopny vytvořit sklené gely, které velmi účinně zapouzdři znečišťující látku a/nebo kontaminovaný materiál a tím podstatnou měrou redukují nebo eliminuji možnost následného vyluhováni materiálu do okolí, což dává možnost skladovat znečišťující látky a kontaminované materiály, zapouzdřené v křemičitanu, na nekontrolovaných nebo pouze zběžně kontrolovaných skládkách bez jakéhokoliv vážnějšího nebezpečí a bez obav, že by se znečišťující látky dostaly do okolí, například ke zdrojům pitné vody.

Rovněž se zjistilo, že pokud se.materiál, který má být zapouzdřen ošetří vodou rozpustnými látkami, obsahujícími dvojmocné kationty, jakými jsou látky obsahující vápník, například hašené vápno, vedle kompozice podle vynálezu, potom je zapouzdření účinnější. Aniž bychom se vázali na některou konkrétní teorii, dá se předpokládat, že tento efekt lze připsat známému faktu, že dvojmocné kationty, například vápenaté kationty, urychlují gelaci vodných skelných roztoků.

Dále se zjistilo, že stejně jako čisté vodné skelné roztoky lze kompozice podle vynálezu rovněž použít pro udělení žáruvzdornosti různým materiálům, absorpčním materiálům, například textiliím, zejména papíru, lepence, materiálu na výrobu doškové, slaměné, případně rákosové střechy a stejně tak odpadu z domácností. Po ošetření kompozicemi podle vynálezu bude tento materiál a veškeré jeho složky, například vlákna, zapouzdřen ve skelném křemičitanovém gelu. Výhodou oproti původním skelným roztokům je to, že účinek kompozice je velmi rychlý, pokud jde o vytvoření gelu poskytujícího žáruvzdorný efekt. Další výhodou oproti čistým vodným skelným roztokům je to, že kompozice podle vynálezu znečišťující látky nebo kontaminovaný materiál zcela nevysušuje. Žáruvzdorný účinek lze dále umocnit současným ošetřením materiálu pryskyřicí, jejímž cílem je zabránit nebo redukovat jakoukoliv migraci kompozice, zejména v případě, kdy je ošetřovaný objekt vystaven přímému postřiku. Těmito pryskyřicemi by mohly být běžně vodné pryskyřicové disperze, například komerčně dostupné disperze fenolových, akrylových nebo styrenových pryskyřic.

Podobně se zjistilo, že kompozice podle vynálezu lze rovněž použít pro hašení ohňů v materiálech, které lze • · hasit vodou pouze obtížně nebo vůbec. Zjistilo se, že hořící automobilové pneumatiky, které za normálních podmínek nelze uhasit vodným postřikem, mohou být účinně uhašeny pomocí kompozice podle vynálezu.

Dále se ukázalo, že kompozice podle vynálezu jsou schopny zabránit vznícení materiálům, jejichž hořeni nevyžaduje vnější přívod vzduchu, například bezdýmné prachové výmetné výbušniny pro střelné zbraně, a tento účinek lze rovněž rozšířit na výbušné látky pro výbušniny nebo trhaviny, například plastické trhaviny. Kompozice podle vynálezu mohou tedy sloužit při likvidaci nebo zneškodnění přebytků vojenských válečných zásob těchto materiálů. Podobně lze kompozice podle vynálezu použit ke zneškodnění vysoce hořlavých látek, například válečné munice, zejména napalmových látek (typ směsi plasty zgelovatělého rozpouštědla a benzinu).

Pokud se použijí kompozice podle vynálezu pro ošetření kontaminovaných látek, mohou se tyto kompozice aplikovat v množstvích, která se mohou vzájemně značně lišit v závislosti na typu znečišťující látky, přičemž přesné množství může odborník v daném oboru snadno určit na základě rutinních testů. Nicméně jako obecné vodítko lze uvést, že vhodným množství kompozice podle vynálezu může být 1 až 50 hm. dílů na 100 dílů kontaminované pevné látky, výhodně 2 až 10 hm. dílů. Kompozici lze aplikovat přímo, jednoduchým nalitím nebo rozprašováním kompozice na znečištěný materiál, například na půdu kontaminovanou olejem, pokud se kontaminace omezuje pouze na povrchové části materiálu, například půdy. V případě hlubší kontaminace se aplikace provádí trubic do kontaminované půdy prostřednictvím těchto trubic zavrtáním perforovaných a vháněním kompozice do půdy. V případě • Φ φ φ • · ·· φ φ • · φ · · φ * · φ φ φφ φφ

Φφφ φφφφ φφφ •· φφφ φφ φ» φφ φφ částicových materiálů, například poletavého popílku, může být kompozice podle vynálezu nastříkána na materiál, případně za současného provádění krátké směšovací operace, například v rotačním válcovém směšovací, který je podobný betonové míchačce.

Pokud se kompozice podle vynálezu použije pro udílení žáruvzdornosti, mohou se použitá množství rovněž značně lišit, přičemž konkrétní množství se zvolí na základě takových faktorů, jakými jsou hořlavost materiálu a schopnost materiálu absorbovat vodné roztoky. Množství kompozice, aplikované v těchto případech, se může pohybovat v rozmezí od 2 do 70 hm. dílů na 100 dílů materiálu, který se má stát žáruvzdorným. Kompozice se může (v případě textilií nebo papíru) aplikovat postřikem na materiál nebo se může (v případě objemnějších materiálů, například odpadu) vstřikovat do materiálu o sobě známým způsobem.

Vynález bude dále podrobněji popsán pomocí příkladů provedení vynálezu, které mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Kompozice se připravila z následujících složek:

1. 410 kg 33% hm./hm. vodného roztoku křemičitanu sodného, majícího molární poměr Na2O:SiC>2 1:3,1.

2. 3,5 kg ethylenglykolu.

3. 100 kg 15% hm./hm. vodného roztoku chloridu sodného.

9

9·

999

99

9 *9 •99

99999 * 99 9

99 • ·♦·· • 9 9· • »99

999

9999

9 99

999 »99 99

9· ··

Kompozice se připravila umístěním roztoku křemičitanu sodného do osmisetlitrové směšovací nádoby a postupným přidáváním ethylenglykolu za intenzivního mícháni pomocí vrtulového míchadla. Potom se stejným způsobem za stálého míchání přidal roztok chloridu sodného. Výsledný čirý roztok měl hustotu přibližně 1,3 g/ml.

Příklad 2

Tento příklad se týká provádění testů, zjišťujících změny vyluhovatelnosti organických kontaminujících látek z půdy, k nimž dochází v důsledku ošetření kompozicí podle vynálezu, konkrétně kompozicí připravenou v příkladu 1. Test je označen jako test schopnosti kompozice imobilizovat motorovou naftu a polychlorované bifenyly (PCB) , které se nacházejí jako kontaminující látky v půdě.

Obecný popis testů

Materiály:

Volba kontaminujících látek se provedla na základě celé řady faktorů. Motorová nafta se zvolila zejména proto, že je nej rozšířenějším typem látky znečišťující půdu, a PCB se zvolily zejména pro jejich vysokou toxicitu. Jako zjednodušený model půdní matrice se použil písek. Důvodem pro volbu tohoto typu půdy bylo jeho relativně jednoduché složení. Cílem použití písku bylo redukovat celou řadu faktorů, které by mohly mít vliv na výsledky testu. Na druhé straně je třeba říci, že složitější typy půdy budou mít pravděpodobně pozitivní vliv na navázání kontaminujících látek na matrici, takže test, prováděný na

pisku, by měl vykazovat vysoký stupeň vyluhováni kontaminujících látek v porovnání s dalšími typy půdy a lze ho tedy považovat za přísnější.

Příprava testovaného materiálu:

Kontaminující látky se v laboratoři aplikovaly rozpuštěním motorové nafty a PCB v methylenchloridu a smísením roztoku se suchým pískem. Methylenchlorid se odpařil za současného míchání písku. Tímto způsobem se 1 500 g písku kontaminovalo 758 mg motorové nafty a další vsádka 1 500 g písku se kontaminovala 785 mg PCB, což odpovídalo 505 ppm motorové nafty, resp. 523 ppm PCB.

Po kontaminaci se z každé vsádky odebraly tři malé vzorky, u nichž se analyzovala homogenita.

Ošetření kompozicí z příkladu 1:

Po potvrzení homogenity kontaminovaných vsádek se každá ze vsádek rozdělila na dva díly. Jeden díl se použil pro ošetření kompozicí a druhý se použil jako kontrolní vzorek. Ošetření se provádělo ošetřením pískových vsádek na hliníkových táců postřikováním těchto vsádek kompozicí podle vynálezu až do okamžiku, kdy došlo ke zvlhčení celé vsádky. Na každou z obou 750 g testovaných pískových vsádek se použilo 13 g kompozice z příkladu 1, což odpovídalo 1,7 % hm./hm. kompozice, vztaženo na hmotnost vzorků písku.

Po ukončení postřiku se písek sušil 3 hodiny při pokojové teplotě. Z každé vsádky se odebraly dva vzorky, u nichž se analyzovala homogenita.

• · · · · · · ·· ·· • · · · · · · ···· • · · · ···· · ··· • 9 · · · ·· ·· ···· · • · · · · · · ···

Vyluhovací postup:

Pro každou složku (t j. motorovou naftu nebo PCB) se provedlo šest nezávislých experimentů, tři s ošetřeným pískem a tři s neošetřeným pískem. U každého experimentu se k 50 g suchého pískového vzorku přidalo 100 ml tekutiny, simulující dešťovou vodou (pH 4,0). Směs se 16 hodin mechanicky protřepávala. Po separaci se vodná fáze izolovala pro další analýzu.

Chemická analýza:

Po přidání vnitřních standardů se výše zmíněné vodné fáze extrahovaly methylenchloridem a získané extrakty se analyzovaly pomocí GC-MS. Testy, stanovující homogenitu přímo z pískových vzorků před a po ošetření kompozicí podle vynálezu, se prováděly odebráním 50 g písku, přidáním vnitřních standardů a 5 až 10 ml užitkové vody a extrahovaly se methylenchloridem po dobu dvou hodin.

Výsledky

Testy homogenity:

Analýza rovnoměrnosti kontaminace před, tak po ošetření kompozicí, trojího stanovení jsou uvedeny v zachycují nehomogenitu ve vsádkách chemických výsledků.

se prováděla jak Standardní odchylky tabulce 1. Výsledky a rovněž neurčitost

Tabulka 1: Nehomogenita v testovaných vsádkách (relativní standardní odchylky)
	Motorová nafta	PCB
Před ošetřením	8,3 %	11,8 %
Po ošetřeni	6,3 %	7,6 %

Zapouzdřeni kontaminujících látek:

Analýza pískových vsádek, provedená před a po ošetření ukázala množství kontaminujících látek, které je možno extrahovat analytickou metodou. Část látky, která byla po ošetřeni kompozici neextrahovatelná, by mohla být považována za zapouzdřenou. Tabulka 2 ukazuje množství zapouzdřených kontaminujících látek.

Tabulka 2: Neextrahovatelné množství kontaminující látky po ošetřeni
	Motorová nafta	PCB
Zapouzdřený	61 %	44 %

Motorová nafta:

Tabulka 3 ukazuje výsledky vyluhovaciho testu pro motorovou naftu. Na 50 g pisku se přidalo 25 mg motorové nafty.

Tabulka 3: Louhovatelnost motorové nafty z písku
Vzorek č.	Ošetření	μg výluhu	střední μα	standard μα	O. *0 standard, relativní
1	Ano	306
2	Ano	245	255	47	18
3	Ano	214
4	Ne	987
5	Ne	700	854	145	17
6	Ne	874

PCG výluh:

Tabulka 4 uvádí výsledky vyluhovaciho testu pro PCB.

Na 50 g písku se přidalo 26 mg PCB.

Tabulka 4: Louhovatelnost PCB z písku
Vzorek č.	Ošetření	μg výluhu	střední μα	standard μα	o, *0 standard, relativní
1	Ano	499	777	243	31
2	Ano	884
3	Ano	948
4	Ne	2064	1495	590	39
5	Ne	1534
6	Ne	886

Závěr

V případě ošetřeni písku kompozicí z příkladu 1 se vyluhování motorové nafty z písku snížilo o 70 %. Podobně se vyluhování PCB z písku snížilo o 48 %.

Experimenty rovněž ukázaly snížení extrahovatelného množství kontaminujících látek po ošetření kompozicí. Množství motorové nafty se snížilo o 61 %, zatímco množství PCB se snížilo o 44 %.

Příklad 3

Cílem testů, prováděných v tomto příkladu, bylo porovnat výluhy z poletavého popílku a strusek před a po ošetřeni kompozicí podle vynálezu, zapouzdřit kontaminující složky, jakými jsou například těžké kovy v odpadních materiálech, například v poletavém popílku a struskách, a tak redukovat kontaminaci spodní vody. Testy se prováděly podle European Prestandard CEN/TC292/WG2 Doc 25, desátá revize: „Compliance test for leaching of granular waste materials and sludges.

Jako indikátor louhovatelnosti se zvolilo pět prvků: nikl, med’, zinek, olovo a kadmium. Důvodem pro tuto volbu bylo zejména to, že zvolené prvky vážně ohrožují životni prostředí. Zinek se zvolil vzhledem k jeho vysokému obsahu v poletavém popílku a ve struskách.

• · * · · · · »· · · • · · · · · · · · · « * · · · · ··· · ··· • · · *··· · · · • · · · β ·· · · ·· · ·

Postupy

Testované materiály:

Testy se prováděly jak na ošetřených, tak na neošetřených vzorcích poletavého popílku a strusek. Vzorky se odebraly z obecní spalovny. Výsledky chemické analýzy, ukazující složení materiálu, jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 5. Tyto výsledky ukazují dobrou snášenlivost s typickým poletavým popílkem a struskami (Niels Thygesen a kol., Risikoscreening af forureningskomponenter udvasket fra slagger. Vandkvalitetsinstituttet (VKI), Denmark, 1992).

Vzhledem k povaze testu je nezbytné materiál vysušit a následně rozemlet v hmoždíři tak, aby velikost většiny částic dosáhla 2 mm.

* * ·

1(

Tabulka 5: Složení laboratorních vzorků poletavého popílku a strusek, použitých v louhovacích testech

WDXRF-analýza poletavého popílku a strusek před louhovacím testem
Prvek	Jednotka	Poletavý popílek	Strusky
Mg	g/kg	12	9
Al	g/kg	63	49
Si	g/kg	268	308
P	g/kg	8	9
S	g/kg	41	24
Cl	g/kg	33	6
K	g/kg	20	11
Ca	g/kg	167	148
Fe	g/kg	15	51
Zn	g/kg	23	4
Ti	g/kg	15	9
V	mg/kg	210	120
Cr	mg/kg	770	500
Mn	mg/kg	1230	1220
Co	mg/kg	22	67
Ni	mg/kg	150	130
Cu	mg/kg	1300	1700
As	mg/kg	130	20
Sr	mg/kg	480	380
Mo	mg/kg	30	40
Cd	mg/kg	120	<20
Sn	mg/kg	1240	200
W	mg/kg	<20	30
Pb	mg/kg	6800	750

• · ·· ·· · · • · · ♦ · · · • · · · · · · · · • · · · · · · · · 99

9 9 9 9 99

9 9 9 9 9 9··

Ošetřeni kompozicí z příkladu 1:

Část suchých vzorků poletavého popílku a strusek se odebrala a ošetřila kompozicí. Ošetření se provedlo tak, že se na tác rozprostřela rovnoměrná vrstva odpadního materiálu o tloušťce přibližně 1 cm a postříkala se kompozicí z přikladu 1 dokud se celá nemáčela. Množství kompozice použité pro postřik představovalo 470 ml/kg pro poletavý popílek a 240 ml/kg pro strusku. Po ukončení postřiku se materiál sušil na vzduchu tři dny a následně se použil v louhovacích testech.

Louhovací testy:

Louhovací testy se prováděly podle

CEN/TC292/WG2 DOC 25, desátá revize, postup C. To znamená dvoustupňový test při L/S = 2 a L/S = 2-10. L/S znamená zkratku pro poměr kapaliny ku pevné látce, který vyjadřuje poměr mezi shromážděným množstvím kapaliny (L v litrech), která byla v libovolném časovém okamžiku v kontaktu s pevnou látkou (S v kilogramech suché hmoty). L/S je vyjádřen v 1/kg.

Testy se prováděly na čtyřech různých materiálech:

poletavém popílku, ošetřeném kompozicí;

vysušeném poletavém popílku;

strusce, ošetřené kompozicí;

vysušené strusce.

Detaily, týkající se testovací metody, jsou popsány ve standardním popisu CEN. Při použití této metody byly provedeny některé malé změny. Princip modifikované metody je tedy následující:

Ií

200 ml umělé dešťové vody (20 mg/1 NaCl, nastaveného na pH 3,0 pomoci kyseliny chlorovodíkové) se přidalo do 100 g odpadního materiálu. Po půlhodinové suspendaci se pH hodnota materiálu nastavila pomocí kyseliny chlorovodíkové opět na hodnotu 3. Po šestihodinovém protřepáváni se suspenze odstředila a odstředěný podíl se přefiltroval a analyzoval.

Zbývající odpadní materiál se resuspendoval ve 300 ml uměle připravené dešťové vody a protřepával dalších 18 hodin. Po protřepání se suspenze odstředila a eluát se přefiltroval a analyzoval. Míchání se provádělo v pětisetmililitrových skleněných nádobách s teflonovými šroubovacími uzávěry. Teplota při míchání byla 22°C, každý test se opakoval dvakrát.

Chemická analýza:

Všechny eluáty z louhovacích testů se analyzovaly ICP (Inductively Coupled Plasma) emisní spektrometrii, jejímž úkolem bylo zjistit pH hodnotu, vodivost a obsah kovů v eluátech:

pH;
vodivost; obsah chrómu	(Cr) ;
obsah	niklu	(Ni) ;
obsah	mědi (Cu);
obsah	zinku	(Zn) ;
obsah	olova	(Pb) ;
obsah	kadmia	(Cd) .

Analýza chrómu ukázala ve všech případech hodnoty nižší, než je minimální detekovatelná hodnota 0,02 mg/kg.

Výsledky

Pokud jde o vodivost a pH hodnotu, poskytly jednotlivé eluáty ze vzorků následující výsledky:

Neošetřený poletavý popílek:
První eluát: Vodivost,	25°C:	131 mS/cm
pH:		4,08
Druhý eluát: Vodivost,	25°C:	55,3 mS/cm

pH: 5,26

Ošetřený poletavý popílek:

První	eluát:	Vodivost,	25°C:	121 mS/cm
		pH:		5,94
Druhý	eluát:	Vodivost,	25°C:	38 mS/cm
		pH:		6,32
Neošetřená struska:
První	eluát:	Vodivost,	20°C:	72,5 mS/cm
		pH:		5,49
Druhý	eluát:	Vodivost,	20°C:	17,2 mS/cm

pH: 6,48

Ošetřená struska:

První	eluát:	Vodivost,	20°C:	76,8	mS/cm
		pH:		6,10
Druhý	eluát:	Vodivost,	20°C:	25, 6	mS/cm
		pH:		6, 52

Koncentrace každého z pěti prvků, jejichž výčet je uveden výše, se měřily ve dvou eluátech, které se postupně uvedly do kontaktu s odpadním materiálem.

Získané analytické výsledky jsou shrnuty v níže uvedených tabulkách 6 a 7.

Celkové množství každého prvku se vypočetlo jako celkové množství získané ze dvou eluátů, vztaženo k množství vzorku.

Tabulka 6 uvádí celková množství prvků, vymytých jak z ošetřeného, tak neošetřeného poletavého popílku. Tabulka rovněž ukazuje snížení vyluhovatelnosti po ošetření kompozicí z příkladu 1.

Tabulka 7 uvádí celková množství prvků, vymytých jak z ošetřené, tak neošetřené strusky. Tabulka rovněž ukazuje snížení vyluhovatelnosti po ošetření kompozicí z příkladu 1.

Tabulka 6: Celková množství,	vymytá z poletavého popílku
Prvek	Neošetřený mg/kg	Ošetřený mg/kg	Redukce %
Nikl	14	5	62
Měď	190	91	51
Zinek	12600	2800	77
Olovo	590	60	90
Kadmium	120	61	49

Tabulka 7: Celková množství, vymytá ze strusky
Prvek	Neošetřená mg/kg	Ošetřená mg/kg	Redukce %
Nikl	4,6	2,6	45
Měď	10,3	9,9	4
Zinek	560	150	72
Olovo	0,24	0,17	29
Kadmium	0,62	0,59	5

·♦ · ·· ·· ·· ·· • ••to ··· · · · · to · to · ···· · to·· • · · ·· ·· · ♦ ···· · ··· ···· ··· ·· ··· ·· ·· ·· · ·

Závěr

Porovnáním vyluhovacích vlastností odpadního materiálu před a po ošetření kompozicí z příkladu 1 se zjistilo, že v případě poletavého popílku vede ošetření k poměrně účinné redukci vylouhování těžkých kovů, konkrétně k 50 až 90% snížení, v závislosti na konkrétním kovu.

V případě strusky byl rozsah této redukce podstatně širší, od relativně malé redukce pár procent do více než

%. To lze do značné míry vysvětlit použitým způsobem ošetření, při kterém povlaková vrstva nepokryla celý povrch a dutiny ve struskových granulích.

Příklad 4

V tomto příkladu se produkt z příkladu 1 použil pro ošetření kontaminované půdy izolované z průmyslového místa, ve které byla hlavní znečišťující látkou automobilová paliva, zejména motorová nafta.

Pro každé měření se připravil vzorek odvážením 500 g půdy do pětilitrového umělohmotného kbelíku. Pokud jde o vzorky, do kterých se přidalo hašené vápno, přidání vápna se provedlo v tomto okamžiku a potom následovalo ruční míchání, které zajistilo dobré vmíchání vápna do půdního vzorku. Množství uvedené v následující tabulce je vyjádřeno jako hmotnostní podíly na 100 dílů půdy.

Půdní vzorek s přidaným vápnem nebo bez něho, se následně ošetřoval naznačeným množstvím kompozice, připravené v příkladu 1 po dobu uvedenou pro jednotlivé případy, v tabulce postřikováním půdního vzorku pomocí • · · ručně poháněného zahradního rozprašovače a za stálého mícháni. Po ukončeni postřiku se vzorek nechal vysušit tak, že se nechal stát dvě hodiny při pokojové teplotě za mírného proudění vzduchu z digestoře.

Ošetřené vzorky se následně analyzovaly analytickou metodou Danish Oliebranchens Miljopulje (Oil Industry Environmental Comittee) , jejímž cílem bylo určit obsah nafty v půdních vzorcích. Základem použité analytické metody byla extrakce a plynová chromatografie, prováděné podle následujícího obecného postupu:

Půdní vzorek se suspendoval ve 20 ml 0,05M roztoku pyrofosforečnanu sodného a získaná směs se extrahovala 20 ml pentanu 2 hodiny na protřepávacim stole. Použitý pentan obsahoval vnitřní standard, tvořený dvěmi sloučeninami, konkrétně bromobenzenem (vysoce těkavý standard) a o-terfenylem (nizkotěkavý standard).

Plynová chromatografie se prováděla při relativně nízké teplotě (cca 35°C) a výpočet obsahu naftových složek se provedl standardním postupem, tj. integrací oblastí křivky složek, majících retenční časy odpovídající alkanové řadě C₆ až Cio, alkanové řadě Ci₀ až C₂8 a alkanové řadě C₂₈až C35·

Analytický program rovněž zahrnoval referenční vzorek neošetřené půdy a vzorek ošetřený pouze vodou, aby se stanovily veškeré účinky vody obsažené v kompozici, připravené v příkladu 1.

Získané výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 8.

♦ · • · ·

Tabulka 8

	Ošetřený (%)
Vzorek	Kompozice	Vápno	Voda	Doba ošetření [min]	Nafta [mg/kg]	% redukce
A	11			10	460	80
B	8			10	660	71
C	10			10	500	78
D			5	10	1700	26
E	5	5		5	640	72
F	5	10		5	120	95
G	10	5		5	720	69
H	10	10		5	19	99
J				-	2300	reference

Ze získaných výsledků je patrné, že ačkoliv voda a ruční ošetření nezpůsobily ani minimální snížení extrahovatelné organické látky kompozice podle vynálezu, pokud se použila sama, přinesla s sebou poměrně vysoké snížení extrahovatelné organické látky, konkrétně 80%, přičemž toto snížení mělo určitou závislost na množství použité kompozice. Navíc, pokud se kontaminovaná půda předem ošetřila vápnem, potom se dosáhlo až 99% snížení extrahovatelné organické látky. Aniž bychom se vázali na konkrétní teorii, dá se předpokládat, že hašené vápno přidává do systému rozpustné vápenaté ionty, a protože se polymerace a gelace rozpuštěných křemičitanů v přítomnosti těchto iontů zlepší, bude hašené vápno pravděpodobně přispívat k zapouzdření kontaminujících látek právě zlepšením gelační reakce.

Příklad 5

Tento přiklad se zaměřuje na vlastnosti kompozic podle vynálezu, s ohledem na udílení žáruvzdornosti hořlavým objektům a materiálům, v tomto případě různým typům papírové lepenky.

Experiment a)

Přibližně 100 g jemně natrhaného novinového papíru se ošetřilo dostatečným množstvím kompozice z příkladu 1 tak, aby proběhlo nasáknutí celého novinového papíru. Vlhká hmota se následně ručně slisovala do formy vlhké lepenky, sušila 20 minut při 110°C a v průběhu jedné hodiny ochladila na pokojovou teplotu, při které se sušila další dva dny. Suchá lepenka měla rozměry 290 mm x 200 mm, tloušťku 18,5 mm a hustotu 677 kg/m³.

Lepenka se testovala metodou, popsanou v ISO 2856 (standardní test pro materiály používané v civilním letectví), která zahrnuje ohřátí pomocí propanového hořáku. V tomto testu se materiál vystavil plameni ze standardního propanového hořáku o průměru 178 mm (ISO 2685:1992 (E)) ve vzdálenosti 75 mm od hořáku. Teplota plamene se monitorovala pomocí termočlánků, umístěných v blízkosti povrchu materiálu, přičemž neexponovaná strana materiálu na sobě měla rovněž namontovány termočlánky. Maximální teplota dosahovala 1 080°C a celková expoziční doba byla 15 minut.

Přibližně po 13 minutách nebyly na materiálu zaznamenány žádné viditelné známky plamene, pouze na odvrácené straně lepenky bylo možné pozorovat malé množství kouře, které se postupem času zvyšovalo. Třináct minut po zahájení a až do konce testu (15 minut) bylo možné pozorovat na odvrácené straně lepenky přerušení stálých • · plamenů. Po patnácti minutách se odstranil hořák a plameny ještě 1,3 minuty a po uplynutí této doby samy uhasly. Měřeni lepenky po ukončeni testu ukázalo, že došlo k mírnému zúženi lepenky a ztrátě přibližně 80 % hmotnosti lepenky. Lepenka měla tvrdý povrchový povlak.

Z výsledků testů lze odvodit, že kompozice je vysoce účinná při opatřováni hořlavých materiálů žáruvzdorností.

Experiment b)

Směs 150 g detoxikovaných konopných vláken se smísila s 200 g kompozice z přikladu 1, následně lisovala a sušila stejným způsobem jako v případě experimentu a) . Získaná lepenka se na 15 minut vystavila plameni plynového Bunsenova hořáku (přibližně 800°C). Kromě určitého zčernáni nebylo zpozorováno žádné poškození.

Experiment c)

Směs 220 g pilin, 100 g polyvinylalkoholového lepidla (Unibond), 75 g pětimilimetrových papírových hoblin, 100 g kompozice z příkladu 1 a 750 ml vody se dobře promíchala a lisovala při tlaku 0,2 MPa s cílem odstranit přebytečnou tekutinu a následně se sušila na vzduchu při pokojové teplotě 36 hodin. Výsledná suchá lepenka se ohřála na 800°C jako v případě experimentu b). Při ohřevu nedošlo k uvolnění žádných toxických výparů a nebylo zpozorováno ani žádné poškozeni.

*· · ·· ·« «« «· a · · · · · 9 9 ·· Λ

9 9 9 « <·· · ···

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9· • · · 9 9 9 9 9 99

9 9 99 99 9 9 9 99 9

Přiklad 6

Tento příklad se zaměřuje na zapouzdření zbytků obsahujících těžké kovy, jmenovitě zářivkových zbytků, u kterých jsou primárními znečišťujícími látkami rtuť, kadmium, zinek, měď a arsen. Zářivka se nejprve zbavila hliníkových konců a samotná skleněná trubice s kontaminujícími látkami se rozdrtila na jemné fragmenty.

Rozdrcená trubice (47 g) se smísila za sucha se 100 g desetimilimetrových papírových hoblin. 120 g vody a 20 g PVA (polyvinylalkoholu) se dokonale vmíchalo do kapalné kompozice, do které se následně přidalo 100 g kompozice z příkladu 1 a v míchání se pokračovalo. Směs rozdrceného skla a papírových hoblin se přidala do kapalné směsi a celá směs se v průběhu pěti minut dobře promíchala ve směšovači. Získaná směs se pomocí mlýnku zavedla do válcového umělohmotného obalu, kde se udržovala po dobu 12 hodin při teplotě 24°C. Plastikový kryt se následně odstranil a získané válcové tělo se nechalo v průběhu dvanácti hodin při pokojové teplotě sušit na vzduchu.

Výsledné pevné tělo nevykazovalo žádné známky roztrháni na hranách nebo lámání.

Přiklad 7

Ošetření prachové výmetné výbušniny pro střelné zbraně

Vzorek 50 g Pyrodexu (bezdýmný střelný prach s dvojitou bází od společnosti Hercules, USA) se umístil na list papíru a postříkal dostatečným množstvím kompozice z příkladu 1 tak, aby se zvlhčila všechna zrna, a vzorek se

··	•			··	··
• ·	·*	• é	•	• 9	• ·
• ·	•	• ·	···	9 9	··
• a	»	• · ·	• ·	• ·*·	• ·
• ·	•	• ·	• ·	•	• ·
φ ·	«··	··	··	··

promíchal. Černé prachové granule se změnily v šedou pastu, která se rozetřela na papíru a sušila přibližně půl hodiny při pokojové teplotě. Po vysušení se vzorek ošetřeného prachu zkusil zapálit opalovací propanovou lampou (teplota plamene přibližně 1 000°C), ale žádná exploze ani hoření se neobjevilo.

Kontrolní testy, používající stejný prach, ošetřený stejným způsobem kompozicí z příkladu 1, která se naředila vodou (1 díl kompozice, 4 díly vody), poskytly takový výsledek, že prach, který se vystavil plameni propanové opalovací lampy explodoval nebo hořel fialově.

Z výsledku testu vyplývá, že kompozice podle vynálezu je vysoce účinná při zneškodňování prachové výmetné výbušniny.

Claims

1. Kompozice obsahující křemičitan ve formě vodného roztoku, vyznačená tím, že obsahuje

b) 1 % hm./hm. až 5 % hm./hm. soli, jejíž kationty se zvolí ze sodných a draselných iontů a jejichž anionty se zvolí z halogenových síranových a uhličitanových iontů nebo směsi těchto soli;

c) 0,25 % hm./hm. až 5 % hm./hm. ethylenglykolu; a

d) vodu.

2. Kompozice podle nároku 1, vyznačená tím, že křemičitanovou sloučeninou je křemičitan sodný.

3. Kompozice podle nároku 2, vyznačená tím, že křemičitan sodný má molární poměr Na₂O:SiO₂pohybující se v rozmezí přibližně od 4:1 do 1:4, výhodně v rozmezí přibližně od 1:1 do 1:4.

4. Kompozice podle nároku 3, vyznačená tím, že křemičitan sodný má přibližný obecný vzorec Na₂SiO₃, Na6Si₂O₇, Na₂Si₃O₇ nebo Na₂Si₄O9, nebo jejich směsi, a nej výhodněj i Na₂Si₃O₇.

5. Kompozice podle některého z nároků 1 až 4, vyznačená tím, že křemičitanová sloučenina je přítomna v množství 13 až 31 % hm./hm., výhodně 15 až 31 % hm./hm., výhodněji 18 až 31 % hm./hm. a nejvýhodněji 21 až 31 % hm./hm., například přibližně 27 % hm./hm..

tím, že solí je chlorid sodný.

vyznačená

7. Kompozice podle některého z nároků 1 až 6, vyznačená tím, že sůl je přítomna v množství 1 až 4 % hm./hm., výhodně 2 až 4 % hm./hm. a výhodněji přibližně 3 % hm./hm..

8. Kompozice podle některého z nároků 1 až 7, vyznačená tím, že ethylenglykol je přítomen v množství 0,5 až 4 % hm./hm., výhodněji 0,5 až 3 % hm./hm., zejména 0,5 až 2 % hm./hm. a nejvýhodněji 0,5 až 1 % hm./hm., například 0,7 % hm./hm..

9. Kompozice podle některého z nároků 1 až 8, vyznačená tím, že obsahuje přibližně 27 % hm./hm. křemičitanu sodného, majícího přibližně obecný vzorec Na2Si₃O₇ (zpravidla je molární poměr Na₂O:SiO2 1:3,1), přibližně 0,7 % hm./hm. ethylenglykolu a přibližně 3 % hm./hm. chloridu sodného, přičemž zbytek představuje voda.

10. Způsob zapouzdřeni znečišťujících látek, vyznačený tím, že zahrnuje aplikaci dostatečného množství kompozice podle některého z nároků 1 až 9 na znečišťující látky nebo materiál, obsahující tyto látky.

11. Způsob udíleni žáruvzdornosti hořlavé pevné látce, vyznačený tím, že zahrnuje aplikaci dostatečného množství kompozice podle některého z nároků 1 až 9 na hořlavou pevnou látku.

12. Způsob hašení ohně, vyznačený tím, že zahrnuje aplikaci dostatečného množství kompozice podle některého z nároků 1 až 9 na oheň.