Experimental trials of Si coating on the surface of municipal solid waste incineration fly ash particles using hydrated silica with sodium hydroxide = Experimental trials of Si coating on the surface of municipal solid waste incineration fly ash particles using hydrated silica with sodium hydroxide
저자
( Yu Tian ) ; ( Astryd Viandila Dahlan ) ; ( Giun Jo ) ; ( Takashi Yamamoto ) ; ( Fumitake Takahashi )
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학술지명
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발행연도
2018
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-주제어
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학술저널
수록면
540-540(1쪽)
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From about 1960, Japan accelerated treatment of urban garbage by incineration. In 2009, there were 1243 incineration facilities for municipal solid wastes (MSW) in Japan. Fly ash from municipal solid waste incinerators (MSWI) contains a lot of heavy metals as well as toxic organic substances. Incineration plants for MSW always equip flue gas treatment devices to remove SOx, HC1, NOx, smoke, dioxin and particulate solid residues in flue gases. The solid particles produced during municipal solid waste incineration (MSWI) in mass burning units may be grouped into bottom ashes (BA) and fly ashes (FA). MSWI fly ash is classified as hazardous waste because high contents of heavy metals and toxic organic compounds are possibly leached to the environment. Therefore, it is necessary to take some immobilization treatment before landfill disposal of fly ash. This research focuses on inorganic treatment for stable immobilization of toxic elements. Because the authors already found secondary mineral formation on the surface of fly ash particles under certain conditions and it was partially effective on physical immobilization of soluble elements, this study tried silicate-based inorganic treatment to promote secondary mineral formations and/or physical silicate coverage on the surface.
In this study, fly ash sample was collected from a Japanese MSWI facility plant. Deionized water, hydrated silica (0.01mol/L) and sodium hydroxide (0.01mol/L) were used as inorganic agents to treat the MSWI fly ash. The inorganic agents were mixed with MSWI fly ash at the solid to liquid (L/S) ratio of 1. Moistened samples were dried at room temperature about 20 °C for about 120 hours. Scanning electron microscope (SEM) was used to observe the morphology of fly ash particles. Energy dispersive X-ray spectrometry (EDX) was used to observe the surface elemental concentrations of each fly ash particle. X-ray diffraction analysis (XRD) was used to detect major secondary minerals.
According to the measurement results of XRD, the main minerals were sylvite, halite, anhydrite, gypsum, calcite and quartz. By the results of SEM observations and XRD analysis, there is no significant difference between raw and inorganic-treated MSWI fly ash in terms of mineralogical composition. It suggests that inorganic treatment tested in this study was not effective to promote secondary mineral formations which was detectable by XRD. This study also expected physical immobilization of soluble elements by silicate coverage on the surface of fly ash particles. Therefore, the authors focused on Si distribution on fly ash particle surfaces. In order to evaluate homogeneous or heterogeneous Si coverage by hydrated silica, the authors checked certain sections of the surface of MSWI fly ash particles on which high degradation of surface elemental concentration were found by elemental mappings. Especially, chlorine (Cl), calcium (Ca), and silica (Si) were detected in higher concentrations than other sections. When line profiles of elemental concentration variations along target sections were analyzed, large variation of Si compared to Cl and Ca were observed. The results of line profile analysis suggested that sodium silica solution, sodium aluminum or sodium silica was not simply adhered to the particle surface during inorganic treatment. This means that physical immobilization by Si coating would require method modification. At least, simple mixing using hydrated silica solution generates heterogeneous Si coating on the surface of fly ash particles.
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