Dekomposisi bahan organik berbahaya dalam kation ® solidi / Proses stabilisasi menggunakan katalitik-karbon aktif Rho Hongsang sebuah, A. Hassan Arafat b, c Kountz Barry, Relva C. Buchanan suatu, Pinto G. Neville b, c Paul L. Bishop, * aDepartment Material Science and Engineering, University of Cincinnati, Cincinnati, OH 45221, USA bDepartment Teknik Kimia, Universitas Cincinnati, Cincinnati, OH 45221, USA cDepartment Sipil dan Teknik Lingkungan Universitas Cincinnati, Cincinnati, OH 45221, USA Diterima 13 Januari 2000; diterima dalam bentuk revisi 24 Juli 2000; diterima 10 Agustus 2000 Abstrak Penggunaan katalitik-karbon aktif dengan kation ® solidi / stabilisasi (S / S) proses imobilisasi fenol dan dekomposisi 2-klorofenol dan katalitik diselidiki. E?? Ect dari karbon katalitik-aktif, dalam jumlah sebesar 0,25 ± 1% (Dengan berat pasir kering.), Pada pencucian fenol dan 2-klorofenol dipelajari. H2O2 ditambahkan sebagai sumber oksigen dalam jumlah 1 atau 5%, sehubungan dengan berat badan solusi cair. Toksisitas prosedur pencucian karakteristik (TCLP) pencucian tes menunjukkan bahwa menambahkan karbon aktif untuk katalitik-S / S signi? matriks ® cantly mengurangi pelindian baik fenol dan 2-klorofenol. Hanya melacak jumlah fenol ditemukan dalam larutan pelindian, sedangkan konsentrasi 2-klorofenol berada di bawah deteksi batas dari kromatografi gas (GC). Tanpa penambahan karbon aktif katalitik-, 87% dari fenol dan 92% dari 2-klorofenol tercuci. Pengujian tambahan pada solusi TCLP lindi menggunakan GC-spektrometri massa menunjukkan adanya sederhana, kurang berbahaya, hidrokarbon, termasuk alkohol. karbon aktif katalis-diperlakukan dengan fenol di hadapan H2O2 juga dianalisis menggunakan waktu ¯ spektroskopi massa ight-ion sekunder (TOF-SIMS). Hasil menunjukkan bahwa fenol aromatik cincin patah oleh reaksi katalitik. # 2001 Elsevier Science Ltd All rights reserved. Kata kunci: Fenol; 2-Klorofenol; solidi ® kation / stabilisasi; organik limbah berbahaya; karbon-aktif katalis; GC-MS; SEM, FT-IR, TOF- SIMS 1. Pengenalan Meskipun luas aplikasi berbasis semen ® solidi ca- SI / stabilisasi (S / S) untuk sampah anorganik, termasuk limbah logam [1], diterapkan untuk organik limbah telah menjadi kontroversi. Salah satu perhatian utama memperlakukan limbah organik dengan S saat ini tersedia / S teknologi [2] adalah bahwa organik mudah dapat resapan. kekhawatiran lain adalah bahwa kontaminan organik mungkin e mengganggu?? Ects tentang pengaturan dan stabilitas kimia semen. informasi Limited telah tersedia sehingga jauh di

organik leaching dari S / S limbah atau pada e?? Ects dari organik pada reaksi pengaturan kompleks, yang dapat menghasilkan sebuah signi ® cantly diubah semen [matriks 3]. Telah ditemukan bahwa limbah organik sering mengganggu dengan hidrasi semen, dan bahwa interaksi antara semen dan limbah organik bervariasi tergantung pada karakter- acteristics dari limbah organik. Fenol, khas organik limbah, dikenal untuk menghambat hidrasi semen, sehingga dalam merugikan e?? Ects pada kekuatan tekan semen. Hal ini juga diketahui bahwa menghambat fenol for- bawakan dari [ettringite 4]. Vipulanandan [3] juga mengklaim bahwa fenol memperlambat kali pengaturan awal dan Nal ® dari semen dengan menghalangi reaksi hidrasi normal dan dengan mencegah pembentukan kalsium hidroksida selama periode awal pengaturan dan pengerasan. A Di? erent? mekanisme gangguan kimia dengan semen dari fenol diamati dalam kasus 3-klorofenol. 3-klorofenol mengganggu hidrasi semen dengan menyeimbangkan pembentukan ettringite dan menunda ettringite dari mengubah menjadi mono- sulfat [5]. Campur tangan klorofenol dengan semen hidrasi diamati dalam studi S / S fenolik 0956-053X/01 / $ - melihat hal depan # 2001 Elsevier Science Ltd All rights reserved. PII: S0956-053X (00) 00080-5 Pengelolaan Limbah 21 (2001) 343 ± 356 www.elsevier.nl / mencari / wasman * Penulis berkorespondensi. E-mail: paul.bishop @ uc.edu (P. L. Uskup). limbah menggunakan [kompleks organik-tanah liat 6]. hidrasi yang produk yang terutama bertanggung jawab untuk kekuatan devel- ngunan, seperti kalsium silikat gel hidrat (CSH) dan kalsium hidroksida, tidak diamati di pre- rasa klorofenol. Elthylene glikol atau p-bromophe- nol juga menyebabkan perubahan struktur mikro di semen matriks [7]. Ethylene glycol dan p-bromophenol di sampel semen menghambat pembentukan hidrasi yang karakteristik produk semen biasa. Untuk meningkatkan e?? Ciency untuk imobilisasi dari limbah organik, aditif yang dipilih termasuk diaktifkan karbon, kompleks organophilic tanah liat, bahan alami dan senyawa anorganik telah dievaluasi. Satu contoh adalah penambahan karbon aktif dengan

matriks semen untuk mengikat organik [8]. Bahkan meskipun karbon aktif cukup menarik untuk immobi- lization dari organik tertentu dalam S / S limbah bentuk, biaya biasanya terlalu tinggi [8]. Oleh karena itu penelitian, yang ekstensif penggunaan diaktifkan kembali karbon dilakukan di laboratorium kami [9 ± 12]. Kapasitas adsorpsi karbon diaktifkan kembali ditemukan sangat dekat dengan bentuk perawan karbon aktif. Dalam sampel kontrol (tanpa diaktifkan kembali karbon), pencemaran fenol adalah setinggi 87% dari asli organik konten, menunjukkan bahwa S / proses S bukan e? berlaku efektif untuk pembius fenol dalam ketiadaan? dari diaktifkan kembali karbon. Dengan penambahan 2 wt.% diaktifkan kembali karbon, pencucian fenol drasti- Cally dikurangi menjadi hanya sekitar 11% dari jumlah aslinya. Meskipun limbah organik tercuci di tingkat yang lebih rendah dengan menggunakan karbon diaktifkan kembali, kadang-kadang tingkat pencucian organik dapat melebihi EPA maksimum Tingkat diijinkan, di samping, jangka panjang e?? ectiveness memiliki belum sepenuhnya dievaluasi. Proses yang paling diinginkan, Oleh karena itu, adalah untuk menguraikan limbah organik menjadi kurang hidrokarbon berbahaya. Salah satu kemungkinan untuk accom- plishing ini adalah penggunaan katalis karbon aktif. karbon aktif katalis-baru-baru ini diproduksi yang dapat mengkatalisis dekomposisi dari beberapa Hazar- dous bahan. Salah satu contoh adalah katalitik Centaur1 karbon aktif, diproduksi oleh Calgon Karbon Cor- poration di Amerika Serikat. Centaur1 saat ini digunakan dalam aplikasi fase cair dan uap. Ini meliputi penghapusan chloramine, sul hidrogen ® de, dan besi dalam aplikasi fase cair, dan H2S, SOx, NOx, dan bau organik dalam aplikasi fasa uap [13,14]. Dalam aplikasi ini, Centaur1 mempromosikan oxi- dation, pengurangan, dekomposisi, substitusi, dan reaksi eliminasi. Dalam penelitian terbaru, penggunaan kucing- alytic-karbon aktif untuk dekomposisi etil bromida diselidiki [15]. Dalam banyak kasus, bagaimanapun, fungsi karbon katalisator dalam reaksi oksidasi- tions tergantung pada adanya sumber oksigen dalam media adsorpsi. Dalam beberapa kasus, biasanya diharapkan jumlah oksigen terlarut, seperti di alam larutan mengandung air, bisa su? kuno?. Dalam kasus lain, sumber tambahan oksigen harus disediakan.

Tujuan dari penelitian ini, oleh karena itu, adalah untuk menyelidiki- gerbang penggunaan katalitik-karbon aktif dan hidrogen peroksida di S / S proses. Karakteristik pencucian fenol dan 2-klorofenol dipelajari. Peran utama reaksi katalitik dievaluasi di bawah serupa Condi- tions ke S / S proses harus mengarah kepada fundamental pemahaman proses. 2. Prosedur Eksperimental 2.1. Material Cube-test pasir (elemen Internasional, Danau Blu??, IL, USA) digunakan untuk mewakili tanah yang terkontaminasi. Ini adalah baik ditandai material yang memiliki adsorpsi rendah kapasitas. Dengan demikian bertindak sebagai bahan konservatif dan pro- vides skenario terburuk untuk S / S organik con- taminated tanah. Analisis senyawa organik kelas (Fenol dan 2-klorofenol) dan H2O2 (solusi 30%), sebagai sumber oksigen, yang digunakan. Portland Tipe I semen yang digunakan sebagai bahan enkapsulasi di S / S proses. Empat bentuk karbon aktif yang digunakan dalam Studi ini: Centaur1 karbon katalitik-aktif, F400 perawan-karbon aktif, F400 diaktifkan kembali karbon, dan LP bola-karbon aktif. Karbon Calgon Corp (Pittsburgh, PA, USA) memasok ® rst tiga karbon, sedangkan karbon LP dibeli dari Kureha Co (New York, USA). Ini akan disebut sebagai Cen- taur1 (atau CC), F400-V, F400-R, dan SP, masing-masing. A Gemini Micromeritics 2360 (Norcross, GA, USA) BET instrumen dengan gas N2 digunakan untuk mengukur permukaan daerah karbon. Bidang permukaan yang ditemukan 701, 943, 966 dan 1100 m2 / g untuk Centaur1, F400-V, F400-R, dan SP, masing-masing. 2.2. Pengukuran laju adsorpsi Pengukuran dilakukan dalam larutan aqueous terhadap mempelajari laju adsorpsi fenol pada mobil diaktifkan selamat. Dua puluh empat sampel-miligram karbon ditempatkan di sejumlah botol kaca 50 ml. A 15-ml ali- quot sebesar 0,25 mg / ml larutan fenol bu?? tertutup pada pH 7 (Menggunakan 0,05 M bu Na2HPO4/H3PO4? Solusi eh?) Adalah kemudian ditambahkan ke masing-masing botol. Botol-botol itu ditempatkan di shaker meja dan gelisah pada 260 rpm. Dua botol ditarik dari shaker pada waktu yang ditunjuk, dan konsentrasi fenol dalam larutan dalam botol

diukur dengan menggunakan spektrofotometri UV-. Dua kontrol Sampel juga diuji untuk memeriksa penguapan. Itu ditemukan bahwa kerugian fenol melalui penguapan adalah mini- mal. Jumlah teradsorpsi dihitung sebagai DI?? eh- ence antara kuantitas awal dalam larutan dan kuantitas yang diukur pada waktu yang ditetapkan, dan rata-rata pengukuran dua botol digunakan untuk mendapatkan kinetik data titik. Rho 344 H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 ± 356 2.3. Uncon ® ned kuat tekan (UCS) uji pengukuran Silinder solidi ® sampel semen ed (5.1? 10,2 cm) diuji untuk UCS menggunakan 2760-MPa Tinius-Olsen Mesin (PA, USA) Tekan hidrolik Pengujian Universal. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan standar Prosedur ASTM (ASTM C39-83b). 2.4. Persiapan pasir terkontaminasi dan S / S spesimen Terkontaminasi pasir disiapkan oleh spiking dikenal jumlah fenol atau 2-klorofenol. The con-spiking centrations terpilih untuk menyediakan konsentrasi yang dapat dideteksi secara akurat baik di pengaruhi cair dan S / S leachates. Fenol berduri di air pori konsentrasi 1000 atau 5000 mg / l, sedangkan 2-klor- ophenol itu berduri pada konsentrasi air pori 1000, 2000 atau 3000 mg / l. Prosedur rinci spiking digambarkan oleh [12]. Penelitian sebelumnya oleh kelompok kami [10,11] mengindikasikan bahwa kerugian fenol dari sampel berduri akibat penguapan sangat minim. S / S spesimen berisi- ing pasir terkontaminasi disusun menggunakan tipe I Portland semen biasa (OPC) dan jumlah diketahui diaktifkan kembali atau katalitik-karbon aktif (0,25, 0,5, 1, atau 2% dari berat tanah) dan hidrogen peroksida (1 atau 5% dengan volume air pori) ditambahkan ke campuran. Itu keseluruhan pasir-untuk-semen rasio 2:1, dan keseluruhan air-untuk-semen rasio 0.5:1. 2.5. Toksisitas prosedur pencucian karakteristik (TCLP) TCLP adalah uji ekstraksi batch tunggal. Untuk alkali spesimen, seperti yang di mana semen Portland adalah binder, garis besar prosedur adalah sebagai berikut [16]. S / S spesimen hancur ke ukuran partikel-smal ler dari 9,5 mm. Lima puluh gram spesimen ini hancur

ditambahkan dengan 1000 ml leachant asam asetat, sehingga cair / padat adalah rasio 20:1, dan ditempatkan dalam stoples kaca. Biasanya, untuk menciptakan leachant, 5,7 ml asam asetat ditambahkan dengan 1000 ml air de-terionisasi, sehingga pH sekitar 2,88 (untuk bahan alkali). Wadah kaca itu kemudian ditutup dan jatuh akhir-over-end untuk 18 jam pada giliran- nasional kecepatan 30 rpm. Setelah 18 jam, leachant itu Desember- anted, ® ltered 0,22 mm menggunakan jarum suntik ® lter, dan diukur untuk fenol atau 2-klorofenol. Organik karena kerugian penguapan ditemukan dapat diabaikan selama ® l- tration proses. Purge dan kromatografi gas perangkap (HP 5890 GC Seri II; Tekmar LSC 2000 Purge dan Perangkap unit) digunakan untuk mengukur fenol atau lindi 2-klorofenol konsentrasi. Perhatian khusus diambil karena organik volatile dalam limbah tersebut untuk memastikan bahwa tabung TCLP itu kedap udara dan memiliki nol-kepala ruang untuk mencegah penguapan pun selama jatuh operasi. 2.6. Deteksi produk oksidasi dekomposisi / di TCLP lindi sampel yang dipilih dari solusi TCLP air lindi ® ltered dan kemudian dianalisa untuk mendeteksi kemungkinan produk proses oksidasi dekomposisi / yang mungkin telah dikatalisis oleh katalis karbon dalam solidi ® sam-ed ples. The identifikasi produk ® kation tercapai oleh kromatografi gas resolusi tinggi (Hewlett-Packard, 5890 Seri II) yang dilengkapi dengan spektrometer massa (Hewlett-Packard, 5972 seri II). GC / MS unit terpasang ke unit PC untuk akuisisi data dan proses- menyanyi. GC dilengkapi dengan kinerja tinggi kolom kapiler (SUPELCO Petrocol DH50.2, menyatu silika dengan dimethylsiloxane dibatasi, 0,2 mm id, 50 m panjang, dan 0,5 mm ® lm ketebalan). MS senyawa perpustakaan ini digunakan untuk mencocokkan spektrum com- pon yang ditemukan dalam sampel. Tidak ada upaya yang dilakukan untuk menghitung jumlah senyawa. 2.7. Karakterisasi S / sampel S Cuci dalam aseton berhenti hidrasi pasta semen yang dilemparkan dan disembuhkan. Setiap retak atau tanah sam- ple dikeringkan di pengering vakum selama 1 hari. morfologi yang fase terhidrasi telah diteliti dengan menggunakan Hitachi ® waktu tua emisi pemindaian mikroskop elektron (FESEM, Hita-

chi). Sebagian besar spesimen untuk SEManalysis dilapisi dengan emas untuk mencegah pengisian. tegangan Percepatan adalah 15 kV pada jarak kerja 15 mm. Untuk menganalisis kristal dan amorf fase di semen disembuhkan, Di X-ray? Raction? (XRD) dan inframerah transformasi Fourier spektroskopi (FT-IR) digunakan. Di Powder? Raction? Analisis dilakukan dengan menggunakan radiasi Cu Ka di Phi- bibir PW 1729 X-ray Di? ractometer?. Kisaran 2y adalah 5 ± 45 derajat dengan kecepatan scan 0,02 derajat / s.XRDwas diatur pada 40 kV dan 20 mA. Untuk analisis FT-inframerah, vakum-bubuk kering weremixed dengan serbuk KBR di rasio 1:100 dengan mortir dan paste dan kemudian campuran dikeringkan dalam vakum selama 24 jam FT-IR dilakukan analisis keluar dengan Bio-Rad FTS 40 spektrofotometer di rentang panjang gelombang 400 ± 4.000 cmÿ1. 2.8. Investigasi peran katalis karbon dengan waktu ¯ spektroskopi ion ight-sekunder massa (TOF-SIMS) Untuk menyelidiki apakah reaksi katalitik Centaur1 dengan organik di S / S sampel terjadi dan membandingkannya dengan reaktivitas bola, non-katalitik-diaktifkan karbon, sembilan sampel disusun menggunakan simulasi kondisi seperti yang tercantum dalam Tabel 1. Dalam penelitian ini, 2 wt.% karbon-karbon katalitik diaktifkan atau bulat digunakan relatif terhadap solusi. Setelah perendaman dalam fenol atau 2-klorofenol solusi dengan penambahan H2O2 selama 1 hari, partikel karbon aktif katalitik-dikeringkan dalam Rho H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 345 ± 356 vakum kering selama 2 hari. TOF-SIMS analisis adalah per- dibentuk menggunakan CAMECA TOF-SIMS instrumen IV dioperasikan di 10ÿ8 mbar dan dilengkapi dengan cairan Ga sumber ion. Sumber Ga + ion primer dioperasikan di 25 KV dalam kondisi yang menghasilkan target 2 pA saat ini, dan dioperasikan dalam berdenyut dan berkumpul Cara untuk mencapai resolusi massa tinggi (M / M?? 5500 di yang C3H5 + Puncak). Dosis ion primer adalah 3,75? 108 ions/cmÿ2. Berkas ion Ga adalah rastered lebih dari 40? 40 mm2 area. Sebuah ¯ OOD pistol elektron digunakan untuk biaya kompensasi, jika perlu. Untuk analisis sebagai-menerima katalis karbon, FT-IR dan dispersif energi Spec- trometer (EDX) juga digunakan.

3. Hasil dan diskusi 3.1. Karakteristik adsorpsi karbon katalitik Untuk menguji kapasitas adsorpsi untuk Centaur1 untuk menentukan apakah sumber tambahan oksigen neces- Sary untuk mengaktifkan sifat katalitik, laju adsorpsi pengukuran dilakukan dengan menggunakan fenol sebagai adsorbat. Ditunjukkan pada Gambar. 1 adalah data laju adsorpsi untuk Centaur1 dan F400-V, baik yang berada di bentuk granular. Pengukuran ini, dilakukan pada pH 7 dan 23 C,? telah dilakukan tanpa memperkenalkan apapun tambahan sumber oksigen ke media adsorpsi. Hal ini terbukti dari Gambar. 1 bahwa, dalam ketiadaan sumber oksigen, Centaur1 memiliki kapasitas lebih rendah dari F400-V. Hal ini mungkin disebabkan karena berbagai alasan, termasuk luas permukaan yang lebih rendah Centaur1 (701 m2 / g dibandingkan untuk 943 m2 / g). Hasil yang sama diperoleh ketika MEK digunakan sebagai adsorbat. Dalam kondisi seperti ini, penggunaan Centaur1 di S / proses S tidak layak. Ini adalah karena biaya tinggi Centaur1 (sekitar $ 2.50/lb dibandingkan dengan $ 0.50/lb untuk F400-V dan $ 0.25/lb untuk F400- R) membuat penggunaannya tidak ekonomis, bahkan jika beberapa katalis Kegiatan ini dilakukan di tingkat rendah. Dalam rangka membina pemanfaatan sifat katalitik Centaur1, sebuah sumber oksigen harus ditambahkan S / S matriks selama yang solidi ® kation proses. Dua pilihan dianggap: (1) aerasi Centaur1 bubur karbon untuk meningkatkan jumlah oksigen terlarut, atau (2) Disamping- sanaan bahan oksidator seperti H2O2, yang dapat juga membantu dalam oksidasi organik serta menyediakan sumber oksigen. Opsi kedua dipilih. Untuk mengevaluasi peran H2O2 sebagai oksidator tanpa kehadiran karbon aktif, oksidasi fenol dengan H2O2 dipelajari. Ditunjukkan pada Gambar. 2 adalah persentase fenol dioksidasi oleh H2O2 sebagai fungsi H2O2 konsentrasi dan konsentrasi fenol awal. Itu dapat disimpulkan dari hasil ini bahwa substansial oksidasi fenol, sampai 30%, dapat terjadi di rendah konsentrasi fenol (100 ppm dalam kasus ini), sedangkan teroksidasi persen lebih rendah pada konsentrasi fenol yang lebih tinggi- sanaan 5.000 ppm. Selain itu, tingkat oksidasi juga meningkat dengan meningkatkan konsentrasi H2O2. Berdasarkan hasil ini, maka diharapkan bahwa hidrogen

peroksida akan bertindak sebagai agen oksidasi untuk beberapa Tabel 1 Sampel yang digunakan dalam analisis TOF-SIMS Contoh Pengobatan CC Sebagai diterima karbon katalitik CC-HP katalis karbon direndam dalam peroksida hidrogen 2% selama 1 hari CC-ID karbon Catalytic direndam dalam larutan fenol 1000 ppm selama 1 hari CC-ID-HP katalis karbon direndam dalam larutan fenol 1000 ppm dengan penambahan hidrogen peroksida 2% CC-2CP katalis karbon direndam dalam 1000 ppm 2-klorofenol solusi untuk 1 hari CC-2CP-HP katalis karbon direndam dalam 1000 ppm 2-klorofenol solusi dengan penambahan hidrogen peroksida 2% SP Sebagai diterima karbon bola, non-katalitik-diaktifkan SP-ID karbon Bulat direndam dalam larutan fenol 1000 ppm selama 1 hari SP-ID-HP karbon Bulat direndam dalam fenol 1000 ppm dengan dia penambahan hidrogen peroksida 2% untuk 1 hari Gambar. 1. Pengukuran laju adsorpsi untuk fenol. Gambar. 2. Oksidasi fenol dengan peroksida hidrogen. Rho 346 H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 ± 356 aromatik yang ditargetkan di S / Smix, selain mengaktifkan katalis karbon. Harus menunjukkan, bagaimanapun, bahwa dalam waktu percobaan ini, substansial (8 jam) adalah diizinkan untuk reaksi peroksida ± fenol untuk melanjutkan. Di S / S proses, meskipun, hidrasi semen akan mengambil tempat dalam waktu yang lebih singkat, mengurangi e?? ectiveness dari reaksi H2O2-fenol. Selain itu, juga dapat mengantisipasi bahwa sebagian besar akan H2O2 dikonsumsi dalam reaksi samping dengan berbagai organik dan konstituen anorganik dalam matriks semen. 3.2. Karakterisasi S / sampel S SEM foto S fenol-load / sampel S (sam- ple 1: 1000 ppm fenol, 1% Centaur1 dan H2O2 5%; sampel 2: 5000 ppm fenol, 1% Centaur1, H2O2 5%; dan sampel 3: 5000 ppm fenol, 0% Centaur1, 5% H2O2) disembuhkan selama 20 hari ditunjukkan pada Gambar. 3. Tidak ada sig- ni cant ® Di? erence dari mikro? telah dicatat di antara tiga sampel. Yang berkembang dengan baik seperti jarum ettringite kristal yang diamati pada semua spesimen dan con-

® ned terutama untuk daerah berpori mikro. Sebuah besar populasi- sanaan makro pori hadir dalam ketiga sampel (tidak ditampilkan di sini), mungkin dengan evolusi gas karena reaksi- sanaan peroksida hidrogen dengan semen dan karbon, tapi 3 sampel adalah yang paling berpori makroskopik. Itu struktur pori sampel 3 makroskopik tampaknya terutama disebabkan oleh evolusi gas kuat disebabkan oleh reaksi H2O2 dengan konstituen semen. Dalam katalis sampel yang mengandung karbon, evolusi gas kurang Vig- orous karena penyerapan gas karbon. Lar- dapatkan jumlah kristal kalsium hidroksida lurik adalah diamati pada sampel 2 dan 3 daripada sampel 1. Gambar. 4 tinggi menunjukkan foto SEM magni ® kation butir semen dalam tiga sampel. Drama Di? Erences dalam? morfologi tidak diamati, tidak seperti fenol yang sampel pekerjaan kami sebelumnya [10 ± 12]. hidrasi yang lapisan pada butir semen di ketiga spesimen menunjukkan morfologi brous Reticulated dan ®. Contoh 1 dan 2 menunjukkan morfologi yang mirip dengan yang biasanya diamati semen baik-matang, dengan CSH brous lebih ® dari dalam sampel 3. XRD dan FT-IR analisis dilakukan pada tiga sampel. Buah ara. 5 dan 6 mewakili pola XRD dan FT-IR spektrum, masing-masing. Pembentukan ettringite (AFT) dan monosulphate (AFM) tampak jelas dalam ketiga sampel. Sejak fenol menghambat pembentukan dari AFT [matang 4,12], masuk akal untuk menyarankan fenol yang ditransformasikan ke beberapa bentuk organik lainnya, yang tidak mengganggu pembentukan AFT. Namun, setidaknya pembentukan AFT diamati pada sampel 3, mungkin karena hanya beberapa bagian dari fenol itu trans- dibentuk untuk bentuk teroksidasi, sedangkan tinggi transformasi fenol dalam sampel 1 dan 2 dianggap. XRD tepuk- sendi juga menunjukkan bahwa lebih tinggi jumlah Ca (OH) 2 kristal hadir sebagai konsentrasi fenol meningkat. Dalam contoh 3, yang tidak mengandung Centaur1, puncak kuat, sesuai dengan OH peregangan di Ca (OH) 2, yang tercatat dalam spektrum FT-IR. Kami pra- [Bekerja vious 10,11] menunjukkan bahwa rasio amorf Ca (OH) 2 untuk kristal Ca (OH) 2 meningkat sebagai fungsi Gambar. 3. foto SEM permukaan patah dari 20 hari sembuh sampel. (A) Contoh 1: fenol 1000 ppm, 1 karbon%, H2O2 5%; (b) sampel 2: 5000

ppm fenol, 1 karbon%, H2O2 5%; (c) sampel 3: 5000 ppm fenol, 0% karbon, 5 H2O2%. Rho H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 347 ± 356 konsentrasi fenol. Tingginya jumlah fenol tersisa dalam sampel 3 relatif terhadap sampel 1 dan 2 meningkat rasio amorf Ca (OH) 2 untuk kristal Ca (OH) 2. Pembentukan portlandite amorf (Ca (OH) 2), sebagai serta pembentukan kompleks antara kalsium dan phe- nol, tampaknya menghambat pembentukan gel CSH di sampel 3. Hal ini umumnya diterima [17,18] bahwa intensif- sities dari modus lentur n2, dan n4 atau rasio relatif mereka, tergantung pada tingkat hidrasi di semen. Meskipun tidak ada Di banyak?? Erence di hidrasi antara ketiga sampel, hidrasi yang paling terbelakang dalam sampel 3 (tanpa karbon katalitik). 3.3. TCLP leaching studi Studi pencucian TCLP dilakukan pada dua jenis dari solidi ® ed sampel: satu mengandung karbon diaktifkan kembali, F400-R, dan yang lain mengandung katalitik diaktifkan karbon, Centaur1. Ditunjukkan pada Gambar. 7 adalah data TCLP untuk 2-klorofenol pencucian dari S / sampel S, solidi ® ed untuk 70 hari. beban karbon Diaktifkan adalah 0% (kontrol sampel) dan 2% (b / b pasir kering). Awal 2-klorofenol konsentrasi dalam uid ¯ pori adalah 2000 mg / l. Gambar. 7 menunjukkan bahwa 92% dari 2-klorofenol (w / w dari awal 2-klorofenol hadir di S / S matriks) keluar tercuci bila tidak diaktifkan kembali karbon telah ditambahkan. Namun, ketika 2% diaktifkan kembali karbon ditambahkan, leaching itu berkurang drastis menjadi 9%. Hal ini jelas menunjukkan karbon e?? ectiveness dari diaktifkan di S / S pro- cess. Penelitian sebelumnya dilakukan oleh kelompok kami [9 ± 11] juga menunjukkan bahwa diaktifkan kembali karbon e? kuno di? mengurangi pencucian fenol dari S / S sampel. Dalam studi, leaching fenol berkurang dari 61% dalam me- pengendalian sampel sampai 8% pada sampel yang mengandung 2% diaktifkan kembali karbon, ketika konsentrasi fenol 1000 ppm awal digunakan. Meskipun diaktifkan kembali karbon secara dramatis mengurangi pencucian untuk fenol dan 2-klorofenol, jumlah tercuci masih relatif tinggi. Dalam upaya untuk ® nd aditif yang lebih lanjut dapat mengurangi pencucian dan sebaiknya memastikan dekomposisi jangka panjang dari berbahaya organik, penggunaan karbon aktif katalitik-

diselidiki. tes TCLP dilakukan terhadap S / S sampel disiapkan menggunakan karbon katalitik-diaktifkan, Centaur1, dicampur dengan H2O2 untuk mengaktifkan sifat katalitik karbon. Pelucutan baik fenol dan 2-klorofenol diuji. Dua konsentrasi awal digunakan untuk setiap senyawa. Untuk fenol, ini adalah 1000 dan 5000 mg / l, sedangkan untuk 2 - klorofenol, 1000 dan 3000 mg / l konsentrasi digunakan. Untuk konsentrasi masing-masing, dua set sampel disusun dengan baik 1 atau 5 H2O2%. Setiap set berisi tiga sampel disusun dengan menggunakan baik 0,25, 0,5, atau 1% (b / b kering pasir) katalitik-karbon aktif. Jumlah sampel adalah 24. Kontrol sampel, baik yang mengandung H2O2 tidak ada karbon atau tidak, juga disiapkan. hasil pencucian TCLP untuk fenol ditunjukkan dalam Gambar. 8 dan 9 untuk sampel ® solidi ed selama 3 minggu dan 50 hari, masing. Semua 1000 mg / l fenol sampel, dengan baik 1 atau H2O2 5% dan 0,25, 0,5, atau 1% karbon, menghasilkan lindi konsentrasi fenol di bawah batas deteksi GC (0,5 ppm). Oleh karena itu, satu-satunya hasil yang ditunjukkan pada Gambar. 8 dan 9 adalah orang-orang dari 5.000 mg / l Gambar. 4. Tinggi magni ® foto SEM kation permukaan fraktur dari 20 hari sembuh sampel. (A) Contoh 1: fenol 1000 ppm, 1 karbon%, 5% H2O2; (b) sampel 2: 5000 ppm fenol, 1 karbon%, H2O2 5%; (c) sampel 3: 5000 ppm fenol, 0 karbon%, 5 H2O2%. Rho 348 H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 ± 356 fenol sampel. Hal ini menunjukkan bahwa fenol, di 1000 mg / l sampel, entah benar-benar bergerak atau decom- berpose. Seperti telah dibahas sebelumnya, Centaur1 memiliki lebih rendah kapasitas adsorpsi dari F400-V, sedangkan kapasitas dari F400-F400-V dan R hampir sama [9]. Oleh karena itu, tidak mungkin bahwa fenol semata-mata teradsorpsi dalam 1000 mg sampel l /, dengan nilai terendah 0,25% mobil selamat, sementara pencucian 8% diamati ketika 2% F400-R digunakan, seperti disebutkan sebelumnya. Selain itu, berdasarkan oksidasi oleh studi H2O2 dibahas sebelumnya, jumlah penghilangan fenol dalam sampel tidak dapat karena semata-mata untuk tindakan H2O2. Oleh karena itu disimpulkan bahwa terjadi reaksi katalitik dalam solidi ® ed matriks di mana fenol membusuk. Kesimpulan ini lebih lanjut didukung oleh hasil yang ditunjukkan pada Gambar. 8 dan 9. Gambar. 8 (a) menunjukkan bahwa, untuk konsentrasi fenol tinggi

5000 mg / l dan menggunakan hanya 1 H2O2%, percen kecil- tage fenol adalah tercuci (6%) bila menggunakan hanya 0,25% karbon. Jumlah pencucian bahkan lebih rendah (3%) saat 1% karbon digunakan. Ketika ofH2O2 jumlah yang lebih besar adalah digunakan, seperti ditunjukkan oleh Gambar. 8 (b), penurunan yang cukup besar dalam jumlah tercuci diamati untuk karbon semua beban. Jumlah minimal dicapai saat 1% karbon dan 5% H2O2 digunakan, di mana leaching itu hanya 0,3%. Hasil untuk sampel kontrol, ditampilkan pada Gambar. 8 (c), menunjukkan H2O2 itu e? Berlaku efektif? Dalam mengurangi Gambar. 5. pola XRD blok semen disembuhkan selama 20 hari. Gambar. 6. FT-IR solidi ® ed sampel disembuhkan selama 20 hari. Rho H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 349 ± 356 jumlah tercuci ketika karbon ditambahkan; jelas menunjukkan bahwa hidrogen peroksida merupakan agen oksidasi untuk fenol. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa ketika 1% katalitik mobil bon digunakan tanpa menambahkan H2O2, jumlah tercuci adalah setinggi 7,5%, dibandingkan dengan H2O2 3% 1% dan 0,3% dengan 5% H2O2. Hasil ini menunjukkan pentingnya H2O2 dalam mengaktifkan katalitik yang benar- ikatan Centaur1, seperti yang akan dijelaskan lebih lanjut kemudian. Namun, perlu dicatat bahwa jumlah tercuci menggunakan 1% Centaur1 tanpa H2O2 (7,5%) sedikit lebih rendah dari jumlah tercuci, bawah sama Condi- tions, ketika diaktifkan kembali karbon digunakan, yang 9,1% [10,11]. Mempertimbangkan di atas dis- cussion pada pengukuran adsorpsi, ini Di? erence? dapat menunjukkan aktivitas katalitik marjinal Centaur1 terjadi pada tingkat lambat dan memanfaatkan terlarut oksigen di dalam pori-pori ¯ uid. Lebih wawasan tentang tindakan karbon katalis dan H2O2 dapat diperoleh dengan memeriksa hasil pencucian untuk ® solidi sampel ed untuk 50 hari, yang ditunjukkan pada Gambar. 9. Dengan pengecualian dari karbon 0,5% dan H2O2 1% sampel, yang mungkin salah, sama tren diamati untuk sampel 3-minggu juga diamati di sini. Hal ini sangat menarik untuk mengamati, bagaimanapun, bahwa pada Gambar. 9 (a), (b) jumlah tercuci untuk semua sampel, dengan satu pengecualian yang disebutkan, lebih rendah dari yang diperoleh Gambar. 7. TCLP pencucian uji untuk 2-klorofenol solidi ® ed sampel menggunakan diaktifkan kembali karbon. = Waktu curing 70 hari. Awal 2-klorofenol konsentrasi = 2000 ppm.

Gambar. 8. hasil TCLP untuk sampel fenol solidi ® ed selama 3 minggu. 350 H. Rho et al. / Waste Management 21 (2001) 343 ± 356 pada 3 minggu. Sebuah studi sebelumnya [10,11] dengan menggunakan diaktifkan kembali karbon mengungkapkan bahwa immobilisasi sangat minim fenol terjadi setelah minggu ketiga hidrasi semen. Alasannya adalah bahwa baik hidrasi semen dan kesetimbangan adsorpsi pada karbon pada dasarnya com- pleted oleh minggu keempat kation ® solidi. The obser- vations untuk karbon katalisator dalam Gambar. 8 dan 9 menunjukkan kontinuitas dari immobilisasi atau penguraian fenol setelah minggu ketiga hidrasi. E?? Ect adalah tidak mungkin karena semen hidrasi karena sebagian besar hidrasi selesai pada minggu ketiga, meskipun hidrasi dapat terjadi di tingkat yang lebih rendah setelah ketiga minggu. Hal ini juga tidak bisa menjadi fenomena adsorpsi sejak kesetimbangan adsorpsi selesai jauh sebelum akhir periode 3 minggu [10,11]. Hal ini juga sangat tidak mungkin ada oksidasi dengan H2O2 setelah minggu ketiga, karena H2O2 tidak stabil dan akan cepat dikonsumsi dalam reaksi dengan fenol dan semen konstituen lama setelah proses pencampuran. Hal ini Oleh karena itu menyimpulkan bahwa reaksi katalitik fenol terjadi pada permukaan karbon dan terus di luar hidrasi penuh semen. Pori ¯ uid mengandung hidro- gen peroksida, karbon terperangkap dalam pori-pori, adalah pro- berpose sebagai sumber oksigen untuk reaksi. Hal ini juga kemungkinan bahwa reaksi katalitik dapat bertindak tanpa H2O2, hanya memanfaatkan oksigen terlarut dalam pori-pori ¯ uid. Dukungan untuk yang kedua adalah dari Di? Erence antara? dua 1 karbon%, 0% sampel kontrol H2O2 tercuci pada 3 minggu dan 50 hari. Tiga sampel kontrol disiapkan untuk 2-klor- ophenol batch. Komposisi ini adalah: (1) 3000 mg l / 2-klorofenol, 0 karbon%, dan 1 H2O2%; (2) 3000 mg / l 2-klorofenol, karbon 0% dan 5 H2O2%; dan (3) 3000 mg / l 2-klorofenol, 1 karbon% dan 0 H2O2%. Sampel hanya itu menunjukkan 2-klorofenol di lea- chate adalah sampel kontrol rst ®, di mana leaching tersebut adalah 3,7%. Untuk semua contoh lain yang mengandung karbon kedua dan H2O2, konsentrasi 2-klorofenol di lindi di bawah batasan deteksi GC (0,5 ppm). Hal ini disimpulkan, berdasarkan ini ndings ®, bahwa 2 -

klorofenol itu e?? ectively dioksidasi oleh katalis karbon, H2O2 atau kombinasi keduanya. Gambar. 9. hasil TCLP untuk sampel fenol solidi ® ed selama 50 hari. Rho H. et al. / Waste Management 21 (2001) 343 351 ± 356 3.4. hasil reaksi Dekomposisi dalam TCLP lindi Ditunjukkan pada Tabel 2 adalah hasil GC-MS untuk dipilih TCLP sampel lindi. Untuk semua entri dalam Tabel 2, kualitas pencocokan spektra MS berada di atas 75% dan dalam kebanyakan kasus di atas 80%. Untuk sampel fenol, satu-satunya senyawa terdeteksi adalah 2-amino-1-propanol. Ini com- pon, yang tidak dapat dideteksi pada sampel kontrol mengandung karbon, diusulkan sebagai produk dari cincin aromatik fenol reaksi pembelahan. Disarankan bahwa kelompok amino dari senyawa ini berasal dari yang Centaur1 permukaan karbon, yang relatif tinggi nitrogen konten. GC-MS hasil untuk 2-klorofenol sam- ples menunjukkan bahwa solusi lindi mengandung satu ormore dari senyawa-senyawa: asam klorida, trichloromethane, 2 - amino-1-propanol, dan ester etil etil. Sementara kita bisa- tidak berspekulasi dengan mekanisme untuk dekomposisi karena terbatasnya data, keberadaan kecil diklorinasi hidrokarbon dan HCl adalah indikasi bahwa decom- posisi 2-klorofenol telah terjadi. Hal ini juga

3.5.

Meskipun

produk

Gambar. 10. Gambar. 11.

3.6.

diperoleh.

Negatif

sampel.

Gambar. 12.

Biasanya

masing.

Ini

Ÿ

masing.

Rasio

Namun,

Pra-

Rasio

Rasio

HP.

Ÿ

Tabel 4

+

Satu-satunya

Bagaimana-

4. Kesimpulan

1.

2.

3. Sementara karbon bola tidak menunjukkan katalitik

reaksi. 4. Situs aktif untuk reaksi katalitik tampaknya

Ucapan Terima Kasih

Referensi

A..

318.

Dalam:

hal

452.

bentuk.

Baru