Metale ciężkie w odpadach: oznaczone w odpadzie zmineralizowanym. Analityka specjacji pozwala na określenie form, w jakich występuje pierwiastek.
Frakcja I – metale wymienialne, zaabsorbowane na pow. ciał stałych, najłatwiej rozpuszczalne w wodzie
Frakcja II – metale związane z węglanami uwalniane w środowisku kwaśnym
Frakcja III – metale związane z tlenkami żelaza i manganu, nietrwałe przy obniżeniu potencjału redox, a wiec w warunkach beztlenowych
Frakcja IV – metale związane z materią organiczną i siarczkami. Uwalniają się w warunkach tlenowych
Frakcja V – metale związane z krzemianami i glinokrzemianami, w warunkach naturalnych chemicznie stabilne i biologicznie nieaktywne
Kadm (2-4mg/kgsm), chrom (2-200), miedź(30-156),nikiel(11-110), ołów (8-209), rtęć (0,2-1,4), cynk(67-627)
Źródła- popiół, żużel, złom, porcelana, szkło, papier, odpady roślinne
Charakterystyka ilościowo-jakościowa odpadów w Polsce:
gr. 1-19 sektor przemysłowy i usługi 110-120 mln ton/rok, zależy to od rozwoju państwa i techno.
gr.20 sektor komunalny 300 kg/mieszkańca/rok
Powstające przy płukaniu i oczyszczaniu kopalin – 30 mln ton
Z flotacyjnego wzbogacania rud metali nieżelaznych Cu Zn Pb – 30 mln ton
odpadów paleniskowych – 10mln ton
Popioły lotne z węgla 4mln ton
Sektory, gdzie jest najwięcej odpadów: wydobywczy, energetyczny, rolno-spożywczy
Węglowodany, rodzaje, reakcje celulozy, hemicelulozy i skrobi: organiczne związki chemiczne składające się z atomów węgla, wodoru i tlenu. Są to związki zawierające jednocześnie liczne grupy hydroksylowe, karbonylowe oraz czasami mostki półacetalowe. Ogólnym wzorem sumarycznym węglowodanów jest CxH2yOy lub Cx(H2O)y. Podział: cukry proste, dwucukry trój cukru oligosacharydy i polisacharydy. Funkcje: zapasowa, transportowa, budulcowa.
Reakcje celulozy – estryfikacja, Reakcje hemicelulozy - hydroliza , reakcje skrobi – z jodem
Skład morfologiczny odpadów komunalnych i ich ilość:w Polsce
Spożywcze roślinne | 34,9% |
---|---|
Spożywcze zwierzęce | 1,7 |
Papier i tektura | 18,5% |
Wielomateriałowe | 6% |
Tworzywa sztuczne | 8,1% |
Szkło | 5,4% |
Metale | 1,9% |
Tekstylia | 5,5% |
Odpady niebezpieczne | 0.5% |
Odpady mineralne | 1.8% |
Pozostałe organiczne | 7,4% |
Struktura Białka: Białka – wielkocząsteczkowe (masa cząsteczkowa od ok. 10 000 do kilku mln Daltonów) biopolimery, a właściwie biologiczne polikondensaty, zbudowane z reszt aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi -CONH-. Występują we wszystkich żywych organizmach oraz wirusach. Synteza białek odbywa się przy udziale specjalnych organelli komórkowych zwanych rybosomami.
Zazwyczaj liczba reszt aminokwasowych pojedynczego łańcucha polipeptydowego jest większa niż cała cząsteczka może być zbudowana z wielu łańcuchów polipeptydowych (podjednostek).
Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład białek są C, O, H, N, S, także P oraz niekiedy kationy metali Mn2+, Zn2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Co2+ i inne.
Ze względu na skalę przestrzenną pełną strukturę białka można opisać na czterech poziomach:
Struktura pierwszorzędowa białka (sekwencja aminokwasów, struktura pierwotna białka) – kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym
Struktura drugorzędowa białka – przestrzenne ułożenie fragmentów łańcuchów polipeptydowych. Do struktur drugorzędowych zaliczana jest:
helisa alfa (ang. α helix)
harmonijka beta (ang. β sheet)
beta zakręt (pętle omega) (ang. β hairpin)
Struktura trzeciorzędowa białka – wzajemne położenie elementów struktury drugorzędowej.
Struktura czwartorzędowa białka – wzajemne położenie łańcuchów polipeptydowych oraz ewentualnie struktur niebiałkowych (grupa prostetyczna):
Właściwości paliwowe odpadów: wilgotność, części palne, części niepalne, części spalania. Obrazuje to trójkąt Tannera, który pomaga nam wyznaczyć czy dane odpady znajdują się w obszarze autotermicznego spalania. Poza tym musi być tez w miarę wysoka wartość opałowa odpadów >5MJ/kg. Im większa tym lepsza. Do trójkąta: Wilgoć mniej niż 50%, substancji Palnych powyżej 25% i substancji niepalnych poniżej 60%.
Polska norma PN-93/Z-15008/01 określa podstawowe badania dotyczące
właściwości paliwowych odpadów [17]. Są to:
oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej,
oznaczanie wilgotności całkowitej,
oznaczanie zawartości części niepalnych i palnych,
oznaczanie węgla i wodoru,
oznaczanie składników agresywnych (tlenki azotu, dwutlenek siarki, chlorowodór).
Właściwości decydujące, że odpady zaliczamy do niebezpiecznych:
Żrące, toksyczne, łatwopalne, wysoce łatwopalne, szkodliwe, drażniące, wybuchowe, utleniające, rakotwórcze, zakaźne, mutagenne, ekotoksyczne, działające toksycznie na rozrodczość
Bioodpady - potencjał ilościowy i jakościowy w Polsce
Bioodpady-kompostowanie, fermentacja metanowa, spalenie po wysuszeniu
Polska | Ilość [mlMgsm/a] | Wilgotność % | Subst org [%sm] | Iloraz C/N |
---|---|---|---|---|
Biofrakcje odpadów komunalnych | 2,3 | 50-60 | 70 | 18-25 |
Odpady zielone | 0,25 | 20-70 | 90 | 12-35 |
Osady ściekowe | 0,9 | 70-99 | 60-75 | 6-8 |
Odpady przemysłowe | 2,7 | 20-95 | 50-95 | 3-500 |
W PL powstaje 14-15 mln ton odpadów komunalnych rocznie
Do 120 ton odpadów przemysłowych
Bioodpady-duża zawartość części organicznej 50%Corg, duża wilgotność
Największa ilość odpadów przemysłowych-burak cukrowy (wysłodki, osady z mycia i oczyszczania burakow, nienormatywny węglan wapnia oraz kreda cukrownicza)
11 grup głównych odpadów
Kategorie odpadów, zgodnie z metodologią SWA-Tool
KATEGORIA GŁÓWNA | PODKATEGORIA |
---|---|
ODPADY ULEGAJĄCE BIODEGRADACJI | Odpady kuchenne, stołówkowe |
Odpady z ogrodów/parków | |
Inne odpady ulegające biodegradacji | |
DREWNO | Drewno nie poddane obróbce |
Drewno poddane obróbce | |
PAPIER I TEKTURA | Papier nie ulegający biodegradacji |
Papier/tektura opakowaniowe | |
Gazety | |
Pozostały papier/tektura nieopakowaniowe | |
TWORZYWA SZTUCZNE | Woreczki z tworzyw - opakowaniowe |
Woreczki z tworzyw -nieopakowaniowe | |
Butelki/słoiki z tworzyw opakowaniowe | |
Pozostałe opakowania z tworzyw | |
Tworzywa nieopakowaniowe | |
SZKŁO | Opakowaniowe pojemniki szklane-BIAŁE |
Opakowaniowe pojemniki szklane-BRĄZOWE | |
Opakowaniowe pojemniki szklane-INNE | |
Szkło nieopakowaniowe | |
TEKSTYLIA | Odzież |
Tekstylia inne niż odzież | |
METALE | Opakowania żelazne |
Opakowania nieżelazne | |
Inne odpady żelazne | |
Inne odpady nieżelazne | |
ODPADY NIEBEZPIECZNE | Baterie/Akumulatory |
Pozostałe odpady niebezpieczne | |
PRZEDMIOTY WIELOMATERIAŁOWE (KOMPOZYTY) |
Opakowania wielomateriałowe |
Przedmioty wielomateriałowe nie będące opakowaniami | |
Odpady zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego | |
INERTNE | Gleba i kamienie |
Pozostałe inertne | |
INNE KATEGORIE | Pieluchy |
Odpady z ochrony zdrowia | |
Pozostałe |
5 frakcji występowania metali:
Frakcja 1 – wymienne – zawiera metale zaabsorbowane na powierzchni ciał stałych, najłatwiej rozpuszczalne w wodzie
Frakcja 2 - węglanowe – zawiera metale w postaci węglanów lub wbudowane w ich sieci, uwalniane w środowisku leśnym
Frakcja 3 – metali związanych z tlenkami żelaza i manganu, nietrwała przy obniżeniu potencjału redox, a więc w warunkach beztlenowych
Frakcja 4 metale związane z materią organiczną i siarkami, uwalniane w procesach rozkładu utleniającego
Frakcja 5- metale związane z krzemianami i glukomianami, w warunkach naturalnych chemicznie stabilnie i biologicznie nieaktywne
Frakcja | Cu | Fe |
---|---|---|
1 | 0 | 0 |
2 | 0,9 | 0,1 |
3 | 2,8 | 52 |
4 | 88 | 11 |
5 | 8 |
Struktura ciał stałych:
Bezpostaciowe – połączone przypadkowo, nie mają określonej temperatury topnienia; izotropowe – niezależnie od kierunku mają te same właściwości chemiczne
Krystaliczne – połączone regularnie, topią się w ściśle określonej temperaturze; anizotropia – uzależnienie właściwości fizycznych od kierunku, w którym je badamy, np. anizotropia mechaniczna – ciało sztywne/miękkie, np. grafit z elektyczne – przewodzą prąd w jednym kierunku, a w drugim nie
Krystalografia – co widzimy na zewnątrz kryształu – osie, płaszczyzny, środek symetrii
Krystalochemiczne – budowa wewnętrzna kryształu
Struktury ciał stałych: Cechą charakterystyczną c. stałych jest przestrzenne uporządkowanie elementów strukturalnych. Jeśli uporządkowanie ma charakter regularny substancję zalicza się do sub. krystalicznych.
Niektóre wykazują uporządkowanie nieregularne, przypadkowe są to substancje bezpostaciowe: szkło, tworzywa sztuczne.
Ciała krystaliczne topią się w określonej temp.
Ciała bezpostaciowe topią się w zakresie temp.
C. krystaliczne charakteryzują się anizotropią polega na ustaleniu wł. Fizyczny od kierunku w którym się je bada
Anizotropia mechaniczna – grafit
Elektryczna – w jednym kierunku przewodzi prąd w drugim nie
Optyczna-jedna strona kryształu jest z R
Substancje krystaliczne wydzielają się z cieczy, z nasyconego roztworu w procesie krystalizacji lub z gazów w procesie resublimacji lub z cieczy w procesie krzepnięcia tworzą kryształy, czyli regularne wielościany ograniczone płaskimi ścianami.
Zewnętrzną budową kryształów – krystalografia
Wewnętrzną –krystalochemia
Symetria: osi symetrii, płaszczyzny, środek symetrii
7 głównych układów krystalograficznych:
Komórka regularna
Komórka tetragonalna
Komórka rombowa
Komórka heksagonalna
Komórka romboedryczna
Komórka jednoskośna
Komórka trójskośna
Termiczne przekształcanie odpadów: jest to spalanie odpadów przez ich utlenienie lub inne procesy termicznego przekształcania odpadów w tym pirolizę zgazowanie i proces plazmowy o ile substancje powstające podczas tych procesów termicznego przekształcania odpadów są następnie spalane.
Temperatura musi utrzymywać się co najmniej przez 2s na poziomie nie mniejszym niż:
- 1100 stopni dla odpadów zwierających więcej niż jeden procent związków chlorowcoorganicznych przeliczonych na chlor
-850 stopni dla odpadów zawierających mniej niż 1 procent tychże związków
-Kotłownie przemysłowe i energetyczne 950-1050 stopni
Termicznym przekształcaniem odpadów może być:
a) spalanie odpadów przez ich utlenianie,
b) inne procesy termicznego przekształcania odpadów, w tym pirolizę, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje powstające podczas tych procesów termicznego przekształcania odpadów są następnie spalane.
Spalanie – reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlenzawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.
Często terminem tym określa się też procesy utleniania zachodzące w organizmach żywych (oddychanie komórkowe), mimo że nie towarzyszy temu żaden efekt świetlny.
Zgazowanie – proces technologiczny polegający na przeprowadzeniu paliwa stałego lub płynnego o dużej zawartości węgla w paliwo gazowe w wyniku rozkładu termicznego wobec kontrolowanej ilości powietrza lub pary wodnej. W trakcie procesu paliwo ulega częściowemu spaleniu.
Zgazowaniu najczęściej poddaje się węgle kopalne, ropę naftową i biomasę.
Procesy: I generacji, II generacji, III generacji:zgazowanie poziemne
Piroliza (inaczej destylacja rozkładowa) - proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami utleniającymi. Jest procesem wysokotemperaturowym, bezkatalitycznym (katalizator obniża jedynie temperaturę o kilkadziesiąt stopni, więc jest to nieopłacalne).
Zwykle w trakcie pirolizy bardziej złożone związki chemiczne wchodzące w skład pirolizowanej substancji, ulegają rozkładowi do prostszych związków o mniejszej masie cząsteczkowej. W niektórych przypadkach jednak na skutek pirolizy powstają spieki, będące prostymi chemicznie, ale tworzącymi sieć przestrzenną materiałami o wielu interesujących własnościach fizycznych.Mechanizm przemian chemicznych zachodzących w trakcie pirolizy jest często bardzo złożony, a ze względu na naturę tego procesu trudno jest je dokładnie badać.
Piroliza jest w przemyśle stosowana m.in.:
do odzyskiwania monomerów z polimerów w ramach recyklingu
do produkcji materiałów ceramicznych
do produkcji materiałów szczególnie odpornych termicznie.
jako jeden z etapów procesu otrzymywania węgla drzewnego
jako pierwszy proces podczas utylizacji odpadów przemysłowych lub komunalnych
do produkcji koksu z węgla kamiennego w procesie koksowania w piecach koksowiczych
ZASTOSOWANIE PE,PP,PS,PET I PCV:
Polimeryzacja-łaczenie się monomerów
Polikondensacja-łaczenie się monomerów z wydzieleniem cząsteczki ubocznej (np. wody)
PE-polietylen (worki, opakowania, butelki do lekarstw, podstawki)
PP-polipropylen
PS-polistyren
PET-tworzywo polikodens.
PCV-polichlorek winylu
HIERARCHIA POSTĘPOWANIA Z ODPADAMI:
1.unikanie,2.minimalizacja ilości,3.unieszkodliwianie,4.składowanie.
KOŃCOWE PRODUKTY SPALANIA:
CO2 I H20