Hazardous metals such as copper in

Hazardous metals such as copper in wastewater can be rapidly removed by settling particulates, such as through the processes of precipitation, coagulation, reduction, ion exchange, and membrane processes,(1) to result in waste sludge containing hazardous metals. Hazardous metal-containing sludge needs to be disposed of in controlled landfills. However, the high cost of this strategy, combined with the limited number of landfills capable of accepting toxic metal waste, has made the development of effective and economical treatment strategies essential. The fabrication of a variety of ceramic products (bricks, tiles, and refractory aggregates) from metal-containing waste materials using a thermal process has been reported as a promising approach to the effective stabilization of hazardous metals.(2, 3) In previous sintering studies,(4-7) preliminary investigations aiming to remove hazardous metals from the waste stream by blending them into marketable ceramic products were carried out. The simulated nickel- and copper-sludge materials were found to be able to react with the common components of ceramic raw materials, such as alumina, hematite, and kaolinite, to form spinel phases (AB2O4; A is a divalent metal and B is a trivalent metal) during the sintering process. In addition, the results suggested that the metal leachability of the sintered product phases could be substantially reduced due to the formation of such spinel phases after thermal treatment.(6, 7)

In copper-laden sludge, copper carbonate, sulfate, and hydroxide are often the main copper-containing phases. The metals in sludge are generally transferred into their respective metal oxides after being heated at high temperatures. A copper-laden industrial sludge was collected, and CuO was found to be the main copper phase after calcining the sludge at 900 °C for 1 h (Figure S1, Supporting Information). Therefore, CuO was used in this study to observe its interaction with γ-Al2O3 and α-Al2O3 during the sintering process. The equilibrium phase diagram of the CuO–Al2O3 binary system(8) indicates that two aluminates (CuAl2O4 and CuAlO2) can coexist in a mixture of CuO and alumina heated to temperatures above 1000 °C. However, because the dwelling time of the ceramic sintering process can vary from a few minutes to several hours,(9-12) the metal incorporation reactions are kinetically limited. The dominant mechanism for hosting copper in crystal structures under different thermal conditions should be unambiguously identified, if not also quantitatively evaluated. Metal hosting phases can be identified by comparing the X-ray diffraction (XRD) profiles of samples to the standard diffraction patterns of potential crystal phases. Quantitative phase composition can be estimated using XRD data and the Rietveld refinement technique,(13-15) which consists of fitting the complete experimental diffraction pattern with a calculated profile.(16, 17) Both qualitative and quantitative information on the key processes of incorporating hazardous metals into ceramic matrices can be provided to facilitate the reliable optimization of sintering processes.

Although the aforementioned equilibrium study has indicated potential for forming copper aluminates from a CuO + Al2O3 system, the reaction sequences involved in the incorporation of copper at different temperatures and alumina precursors (γ-Al2O3 and α-Al2O3) are still not clear. In this study, the effects of thermally incorporating CuO (simulated copper-laden sludge under a high temperature environment) into γ-Al2O3 and α-Al2O3 (corundum) ceramic precursors were investigated using a 3 h sintering scheme at temperatures between 650 and 1150 °C. The dominant reaction mechanisms at different sintering periods were quantitatively determined together with the influence of the sintering temperature. Furthermore, the stabilization effects of all of the copper-containing phases in the product were evaluated via a prolonged leaching experiment modified from the U.S. EPA’s Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP). The obtained leachability of each phase was further normalized using the sample surface area and copper content to reflect the intrinsic copper leachability and suggest a more reliable way to host the hazardous copper.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โลหะที่เป็นอันตรายเช่นทองแดงในน้ำเสียสามารถนำออก โดยชำระฝุ่นละออง เช่นผ่านทางกระบวนการของฝน แข็งตัว ลด แลกเปลี่ยน และ processes,(1) เมมเบรนทั้งตะกอนที่ประกอบด้วยโลหะอันตรายเสียอย่างรวดเร็ว ตะกอนที่ประกอบด้วยโลหะอันตรายต้องถูกตัดจำหน่ายใน landfills ควบคุม อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่สูงของกลยุทธ์นี้ รวมกับจำนวน landfills สามารถยอมรับพิษขยะโลหะ จำกัดได้พัฒนากลยุทธ์มีประสิทธิภาพ และประหยัดจำเป็น ประดิษฐ์ของเซรามิก (อิฐ กระเบื้อง และผล refractory) จากโลหะที่ประกอบด้วยวัสดุของเสียโดยใช้กระบวนการความร้อนมีการรายงานเป็นวิธีการแบบสัญญาเพื่อเสถียรภาพประสิทธิภาพของโลหะอันตราย (2, 3) ใน studies,(4-7) การเผาผนึกก่อนหน้านี้ มุ่งการเอาโลหะอันตรายจากขยะ โดยการผสมพวกเขาลงในผลิตภัณฑ์เซรามิก marketable สอบสวนเบื้องต้นได้ดำเนินการ พบวัสดุเลียนแบบนิกเกิล - และทองแดงตะกอนสามารถทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบทั่วไปของวัตถุดิบวัสดุเซรามิก เช่นอลูมินา hematite, kaolinite การฟอร์ม spinel ระยะ (AB2O4 คือ โลหะ divalent และ B เป็นโลหะ trivalent) ในระหว่างการเผา นอกจากนี้ ผลแนะนำว่า leachability โลหะระยะเผาผลิตภัณฑ์อาจจะลดลงมากเนื่องจากการก่อตัวของระยะ spinel ดังกล่าวหลังจากรักษาความร้อน (6, 7)In copper-laden sludge, copper carbonate, sulfate, and hydroxide are often the main copper-containing phases. The metals in sludge are generally transferred into their respective metal oxides after being heated at high temperatures. A copper-laden industrial sludge was collected, and CuO was found to be the main copper phase after calcining the sludge at 900 °C for 1 h (Figure S1, Supporting Information). Therefore, CuO was used in this study to observe its interaction with γ-Al2O3 and α-Al2O3 during the sintering process. The equilibrium phase diagram of the CuO–Al2O3 binary system(8) indicates that two aluminates (CuAl2O4 and CuAlO2) can coexist in a mixture of CuO and alumina heated to temperatures above 1000 °C. However, because the dwelling time of the ceramic sintering process can vary from a few minutes to several hours,(9-12) the metal incorporation reactions are kinetically limited. The dominant mechanism for hosting copper in crystal structures under different thermal conditions should be unambiguously identified, if not also quantitatively evaluated. Metal hosting phases can be identified by comparing the X-ray diffraction (XRD) profiles of samples to the standard diffraction patterns of potential crystal phases. Quantitative phase composition can be estimated using XRD data and the Rietveld refinement technique,(13-15) which consists of fitting the complete experimental diffraction pattern with a calculated profile.(16, 17) Both qualitative and quantitative information on the key processes of incorporating hazardous metals into ceramic matrices can be provided to facilitate the reliable optimization of sintering processes.ถึงแม้ว่าศึกษาสมดุลดังกล่าว ได้ระบุศักยภาพการขึ้นรูปทองแดง aluminates จากมี CuO + ระบบ Al2O3 ลำดับปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการจดทะเบียนของทองแดงที่อุณหภูมิแตกต่างกัน และ precursors อลูมินา (γ Al2O3 และ Al2O3 ด้วยกองทัพ) จะยังไม่ชัดเจน ในการศึกษานี้ ผลกระทบของแพ CuO (เลียนแบบทองแดงลาดินตะกอนภายใต้สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง) เป็นγ-Al2O3 และด้วยกองทัพ-Al2O3 (คอรันดัม) precursors เซรามิกถูกตรวจสอบโดยใช้ 3 h เผาผนึกร่างที่อุณหภูมิระหว่าง 650 และ 1150 องศาเซลเซียส กลไกปฏิกิริยาหลักเผาผนึกรอบระยะเวลาต่าง ๆ ได้ quantitatively พิจารณาร่วมกับอิทธิพลของอุณหภูมิ sintering นอกจากนี้ ผลกระทบเสถียรภาพของเฟสที่ประกอบด้วยทองแดงในผลิตภัณฑ์ทั้งหมดถูกประเมินผ่านทดสอบ leaching นานที่ปรับจากของ EPA สหรัฐอเมริกา Toxicity จำแนกละลายขั้นตอน (TCLP) Leachability ได้รับของแต่ละขั้นตอนได้ต่อตามปกติใช้พื้นที่ผิวของตัวอย่างและทองแดงเนื้อหา ให้สอดคล้องกับ leachability ทองแดง intrinsic แนะนำน่าเชื่อถือมากขึ้นคือเจ้าทองแดงอันตราย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

โลหะที่เป็นอันตรายเช่นทองแดงในน้ำเสียที่สามารถถอดออกได้อย่างรวดเร็วโดยการตกตะกอนอนุภาคเช่นผ่านกระบวนการของการเร่งรัดการแข็งตัวลดการแลกเปลี่ยนไอออนและกระบวนการเมมเบรน กากตะกอนโลหะที่มีอันตรายที่เกิดจากความต้องการที่จะทิ้งในหลุมฝังกลบที่ควบคุม แต่ค่าใช้จ่ายสูงของกลยุทธ์นี้รวมกับจำนวนที่ จำกัด ของหลุมฝังกลบสามารถรับเศษโลหะที่เป็นพิษได้ทำให้การพัฒนากลยุทธ์การรักษาที่มีประสิทธิภาพและประหยัดที่จำเป็น ประดิษฐกรรมของความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เซรามิก นิกเกิลจำลองและวัสดุทองแดงตะกอนพบว่ามีความสามารถที่จะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบทั่วไปของวัตถุดิบเซรามิกเช่นอลูมิเนียมออกไซด์และ นอกจากนี้ผลที่ได้ชี้ให้เห็นว่าการชะละลายโลหะของขั้นตอนผลิตภัณฑ์เผาอาจจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการก่อตัวของขั้นตอนนิลดังกล่าวหลังการรักษาความร้อน ในทองแดง- ตะกอนภาระคาร์บอเนตทองแดงซัลเฟตและไฮดรอกไซเป็น มักจะเป็นทองแดงหลัก- มีขั้นตอน โลหะในตะกอนจะถูกโอนออกเป็นออกไซด์ของโลหะของตนหลังจากที่ถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง ทองแดง- ตะกอนภาระอุตสาหกรรมที่ถูกเก็บรวบรวมและออกไซด์ถูกพบว่าเป็นขั้นตอนหลักทองแดงหลังจากเผากากตะกอนที่อุณหภูมิ ดังนั้นออกไซด์ที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้จะสังเกตปฏิสัมพันธ์กับ- Al2O3 และ- Al2O3 แผนภาพเฟสสมดุลของออกไซด์- Al2O3 แต่เนื่องจากเวลาที่อยู่อาศัยของกระบวนการเผาเซรามิกจะแตกต่างจากไม่กี่นาทีหลายชั่วโมง - 12) กลไกที่โดดเด่นสำหรับการเป็นเจ้าภาพทองแดงในโครงสร้างผลึกภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันความร้อนควรจะระบุอย่างชัดเจนหากไม่ได้นอกจากนี้ยังมีการประเมินผลเชิงปริมาณ เมทัลโฮสติ้งขั้นตอนสามารถระบุได้โดยการเปรียบเทียบเอ็กซ์- เรย์เลนส์ องค์ประกอบขั้นตอนเชิงปริมาณสามารถประมาณโดยใช้ข้อมูล - 15) แม้ว่าการศึกษาสมดุลดังกล่าวได้ชี้ให้เห็นศักยภาพในการสร้าง ( - Al2O3 และ- Al2O3) ในการศึกษานี้ผลกระทบของความร้อนที่ผสมผสานออกไซด์ - ตะกอนภาระภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงลง- Al2O3 และ- Al2O3 ( กลไกการเกิดปฏิกิริยาที่โดดเด่นในช่วงเวลาที่แตกต่างกันการเผาได้รับการพิจารณาเชิงปริมาณร่วมกับอิทธิพลของอุณหภูมิการเผาที่ Hazardous metals such as copper in wastewater can be rapidly removed by settling particulates, such as through the processes of precipitation, coagulation, reduction, ion exchange, and membrane processes,(1) to result in waste sludge containing hazardous metals. Hazardous metal-containing sludge needs to be disposed of in controlled landfills. However, the high cost of this strategy, combined with the limited number of landfills capable of accepting toxic metal waste, has made the development of effective and economical treatment strategies essential. The fabrication of a variety of ceramic products (bricks, tiles, and refractory aggregates) from metal-containing waste materials using a thermal process has been reported as a promising approach to the effective stabilization of hazardous metals.(2, 3) In previous sintering studies,(4-7) preliminary investigations aiming to remove hazardous metals from the waste stream by blending them into marketable ceramic products were carried out. The simulated nickel- and copper-sludge materials were found to be able to react with the common components of ceramic raw materials, such as alumina, hematite, and kaolinite, to form spinel phases (AB2O4; A is a divalent metal and B is a trivalent metal) during the sintering process. In addition, the results suggested that the metal leachability of the sintered product phases could be substantially reduced due to the formation of such spinel phases after thermal treatment.(6, 7)

In copper-laden sludge, copper carbonate, sulfate, and hydroxide are often the main copper-containing phases. The metals in sludge are generally transferred into their respective metal oxides after being heated at high temperatures. A copper-laden industrial sludge was collected, and CuO was found to be the main copper phase after calcining the sludge at 900 °C for 1 h (Figure S1, Supporting Information). Therefore, CuO was used in this study to observe its interaction with γ-Al2O3 and α-Al2O3 during the sintering process. The equilibrium phase diagram of the CuO–Al2O3 binary system(8) indicates that two aluminates (CuAl2O4 and CuAlO2) can coexist in a mixture of CuO and alumina heated to temperatures above 1000 °C. However, because the dwelling time of the ceramic sintering process can vary from a few minutes to several hours,(9-12) the metal incorporation reactions are kinetically limited. The dominant mechanism for hosting copper in crystal structures under different thermal conditions should be unambiguously identified, if not also quantitatively evaluated. Metal hosting phases can be identified by comparing the X-ray diffraction (XRD) profiles of samples to the standard diffraction patterns of potential crystal phases. Quantitative phase composition can be estimated using XRD data and the Rietveld refinement technique,(13-15) which consists of fitting the complete experimental diffraction pattern with a calculated profile.(16, 17) Both qualitative and quantitative information on the key processes of incorporating hazardous metals into ceramic matrices can be provided to facilitate the reliable optimization of sintering processes.

Although the aforementioned equilibrium study has indicated potential for forming copper aluminates from a CuO + Al2O3 system, the reaction sequences involved in the incorporation of copper at different temperatures and alumina precursors (γ-Al2O3 and α-Al2O3) are still not clear. In this study, the effects of thermally incorporating CuO (simulated copper-laden sludge under a high temperature environment) into γ-Al2O3 and α-Al2O3 (corundum) ceramic precursors were investigated using a 3 h sintering scheme at temperatures between 650 and 1150 °C. The dominant reaction mechanisms at different sintering periods were quantitatively determined together with the influence of the sintering temperature. Furthermore, the stabilization effects of all of the copper-containing phases in the product were evaluated via a prolonged leaching experiment modified from the U.S. EPA’s Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP). The obtained leachability of each phase was further normalized using the sample surface area and copper content to reflect the intrinsic copper leachability and suggest a more reliable way to host the hazardous copper.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โลหะที่เป็นอันตรายเช่นทองแดงในน้ำเสียโดยการตกตะกอนอนุภาคสามารถอย่างรวดเร็วลบ เช่น ผ่านกระบวนการตกตะกอนตกตะกอน , การลด , การแลกเปลี่ยนไอออน , และกระบวนการเมมเบรน ( 1 ) ส่งผลให้เกิดของเสียที่มีโลหะที่เป็นอันตราย อันตรายที่มีกากตะกอนโลหะ ต้องถูกทิ้งในควบคุมการฝังกลบ อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายสูงของกลยุทธ์นี้รวมกับจำนวน จำกัด ของหลุมฝังกลบสามารถรับเศษโลหะที่เป็นพิษ ทำให้การพัฒนาที่มีประสิทธิภาพและกลยุทธ์การประหยัด ความสําคัญ การผลิตของความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เซรามิก ( อิฐ กระเบื้องและวัสดุทนไฟที่มีโลหะเป็นวัสดุมวลรวม ) จากของเสียโดยใช้กระบวนการความร้อนที่ได้รับการรายงานเป็นวิธีการที่สัญญาว่าจะรักษาเสถียรภาพประสิทธิภาพของโลหะที่เป็นอันตราย ( 2 , 3 ) ในการศึกษาก่อนหน้านี้ ( 4-7 ) การตรวจสอบเบื้องต้นมีเป้าหมายที่จะเอาโลหะอันตรายจากกระแสของเสียจากการผสมในผลิตภัณฑ์เซรามิกของตลาด พบว่านิกเกิลและทองแดงโดยกากตะกอน พบว่าวัสดุที่สามารถทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบทั่วไปของวัตถุดิบเซรามิค เช่น อะลูมินา ฮีมาไทต์ คือ จากระยะสปิเนล ( ab2o4 ; เป็นโลหะขนาดและ B เป็นโลหะสาม ) ช่วง sintering . นอกจากนี้ผลการศึกษาพบว่า การชะละลายของโลหะผงผลิตภัณฑ์ระยะอาจจะลดลงอย่างมากเนื่องจากการก่อตัวของเช่นสปิเนลเฟส หลังจากการใช้ความร้อน ( 6 , 7 )

ในทองแดงหนัก ตะกอนทองแดงซัลเฟตและโซเดียมไฮดรอกไซด์มักหลักทองแดงที่มีระยะโลหะในตะกอนออกไซด์โลหะโดยทั่วไปจะถูกโอนเข้าบัญชีของตน หลังจากถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูง ทองแดงหนัก อุตสาหกรรมศึกษา 2 ( ตะกอน และพบว่าเป็น หลัก เฟส หลังทองแดงเผากากตะกอนที่อุณหภูมิ 900 องศา C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ( รูปที่สามารถสนับสนุนข้อมูล ) ดังนั้น2 ( ใช้ในการศึกษาสังเกตปฏิสัมพันธ์กับγ - Al2O3 และ แอลฟา Al2O3 ในช่วง sintering . สมดุลเฟสไดอะแกรมของระบบไบนารี 2 ( Al2O3 ) ( 8 ) พบว่า สอง ( cual2o4 ลูมิเนต และ cualo2 ) สามารถอยู่ร่วมกันในส่วนผสมของ 2 ( และอลูมินาความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1 , 000 องศา อย่างไรก็ตามเพราะอาศัยเวลาของกระบวนการเผาเซรามิกสามารถแตกต่างกันจากไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมง ( 9-12 ) ปฏิกิริยาจลนศาสตร์ โลหะการ จำกัด กลไกเด่นสำหรับการโฮสต์ทองแดงในโครงสร้างผลึกภายใต้สภาวะความร้อนที่แตกต่างกัน ควรระบุ ถ้าไม่พิจารณา ประเมินโลหะ hosting ขั้นตอนสามารถระบุได้โดยการเปรียบเทียบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ็กซ์โปรไฟล์ของตัวอย่างเพื่อมาตรฐานรูปแบบการเลี้ยวเบนของระยะคริสตัลที่มีศักยภาพ องค์ประกอบขั้นตอนเชิงปริมาณสามารถประมาณโดยใช้ข้อมูลวิเคราะห์และปรับแต่งเทคนิคไรเ เวล ( 13-15 ) ซึ่งประกอบด้วยการปรับสมบูรณ์ทดลองรูปแบบการเลี้ยวเบนที่มีการคำนวณโปรไฟล์ ( 1617 ) ทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณข้อมูลในกระบวนการสำคัญของโลหะที่เป็นอันตรายจะเป็นเมทริกซ์เซรามิกสามารถให้บริการเพื่ออำนวยความสะดวกในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่เชื่อถือได้ของซิน

แม้ว่าการศึกษาสมดุลดังกล่าวได้แสดงศักยภาพสร้างลูมิเนตทองแดงจากระบบเป็น 2 ( Al2O3 ,ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องในการลำดับของทองแดงที่อุณหภูมิที่แตกต่างกันและอะลูมินา ( Al2O3 ) และสารγ - แอลฟา Al2O3 ) ยังไม่ชัดเจน ในการศึกษานี้ผลของปริมาณรวม ( จำลอง 2 ( ทองแดงหนัก ตะกอนภายใต้สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูง ) ในγ - Al2O3 และ แอลฟา Al2O3 ( พลอย ) สารเซรามิค คือใช้ 3 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิระหว่างการเผาโครงการ 650 และ 1150 องศาเด่นที่แตกต่างกันกลไกปฏิกิริยาเผาโดยกำหนดระยะเวลาด้วยกันกับอิทธิพลของอุณหภูมิซินเทอริง . นอกจากนี้ การผลของทองแดงที่มีขั้นตอนในผลิตภัณฑ์ได้รับการประเมินผ่านการชะล้างจากการทดลองดัดแปลงจาก EPA สหรัฐอเมริกาลักษณะของความเป็นพิษของขั้นตอน ( ตะกอน )ได้รับการรั่วไหลของแต่ละเฟส ยังปกติ โดยใช้ตัวอย่างพื้นที่ผิวและปริมาณทองแดง เพื่อสะท้อนให้เห็นถึงการรั่วไหลทองแดงภายในและแนะนำวิธีที่เชื่อถือได้ที่จะโฮสต์ทองแดง อันตราย