masonry purposes) 、 Type S (Special hydrated lime for masonry purposes)、Type NA (Normal air-entraining hydrated lime)及 Type SA (Special air-entraining hydrated lime)四種。具輸氣性質者(Air-entraining) 可於初期發揮高可塑性及高滯水性(Water retentivity) 。
石灰之硬化反應分水硬性(Hydraulic)及非水硬性(Nonhydraulic) 兩種；水硬性石灰(Hydraulic lime)係從矽石灰石(Siliceous limestone) 和粘土質石灰石(Argillaceous limestone)製造產生者，當其與水混合時 所含之矽酸(Silica)與礬土(Alumina)會結合而形成具有黏結作用的不 溶解混合物，故水硬性石灰之灰漿(Mortar)會產生強度及可置於水 中。非水硬性石灰含高量的鈣(Calcium)，係從碳石灰石(Carboniferous limestone)和白堊製造產生者，此類之灰漿因吸收大氣中的二氧化碳 而緩慢形成碳酸鈣，故產生強度之速率甚緩慢；即其一年內所產生之 壓縮強度為 0.7~2.8 、張力強度為 0.3~1.0 ，含細砂之灰漿強 度大於含粗砂者；因為灰漿具低強度特性，故一般不適用於永久性圬 工構造物（Kenneth and George, 1988）。
MPa MPa
4.2 石灰與污泥之反應
表 3.2 為迪化污水處理廠 2006 年第四季營運期間之脫水污泥化 學性質檢測結果，知曉其鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）之 含量，此外污水污泥也含鋅(Zn）、銅(Cu）、鉻（ Cr）及鎳（Ni）。針 對前述八種重金屬，本研究推導出其與Ca(OH)2 之化學反應關係為式 (4.4)~ 式(4.11)；知曉八種重金屬皆以氧化物型態存在，其反應中亦 皆需足夠的H2O，而反應後也都變成氫氧化物並會釋出熱量；另因為 Ca(OH)2都出現於反應式之左、右兩邊，故知曉其係拌演催化劑之功 能；而且完全反應所需時間也將因金屬種類及含量而異。
Ca(OH)2 + ZnO + H2O → Zn(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (4.4)
Ca(OH)2 + CuO + H2O → Cu(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (4.5)
2Ca(OH)2 + PbO2 + 2 H2O → Pb(OH)4 + 2 Ca(OH)2 + heat (4.6)
3Ca(OH)2 + Cr2O3 + 3 H2O → 2 Cr(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (4.7)
3Ca(OH)2 + Ni2O3 + 3 H2O → 2 Ni(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (4.8)
Ca(OH)2 + CdO + H2O → Cd(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (4.9)
Ca(OH)2 + HgO + H2O → Hg(OH)2 + Ca(OH)2 + heat (4.10)
3 Ca(OH)2 + As2O3 + 3 H2O → 2 As(OH)3 + 3 Ca(OH)2 + heat (4.11)
以下續說明八種重金屬之氫氧化合物性質。
一、氫氧化鋅
氫氧化鋅[zinc hydroxide, Zn(OH)2]之密度 3.053 ，為無定形 白色粉末，幾乎不溶於水，而溶於酸、鹼溶液和氨水中；屬兩性氫氧 化物，在 125℃分解成氧化鋅和水；被用作橡膠填加劑或外科藥膏等。
/ mm3
g
二、氫氧化銅
氫氧化銅[Cupic Hydroxide, Cu(OH)2)]為藍色或藍綠色凝膠或淡 藍色結晶粉末，難溶於水，溶於酸、氨水和氰化鈉，受熱至 60-80℃
變暗，溫度再高分解為黑色氧化銅和水；除被用作分析試劑外，還用
/ mm3
g
於醫藥、農藥等，可作為激活劑、媒染劑、顏料、飼料添加劑、紙張 染色劑燈等。
三、氫氧化鉛
氫氧化鉛[(Pb(OH)4]之密度 7.592 3，為白色無定形沈澱，145
℃下會分解，微溶於水，稍溶於硝酸和醋酸，而易溶於強鹼溶液生成 鉛酸鹽，用於含六價鉻的廢水處理、環十二醇的氯化催化劑以及制作 多孔玻璃、防輻射屏障等。
/ mm g
四、氫氧化鉻
氫氧化鉻[chromic hydroxide, Cr（OH）3 ]為綠色粘性沉澱物，
不溶於水，溶於酸和強鹼溶液；將氨水加入鉻鹽溶液而製得，受熱分 解成Cr2O3。
五、氫氧化鎳
氫氧化鎳[Ni(OH)3] 之密度 4.150 ，為綠色晶狀強鹼，微 溶於水，易溶於酸，熔點 230 °C 。
六、氫氧化鎘
氫氧化鎘[Cadmium hydroxide, Cd(OH)2]用於製取鎳鎘電池、金屬 表面處理以及氣相色譜分析等，為有毒不燃腐蝕性物質，長期或高濃 度接觸會引起腎臟和血液損害。
七、氫氧化汞
氫氧化汞[mercuric hydroxide，Hg(OH)2]在室温下會立即分解為 氧化汞(HgO)；氧化汞幾乎不溶于水，溶於稀鹽酸和硝酸，而在 500°C 狀態時會進一步分解為汞和氧。氧化汞可用作船底塗料和瓷器顏料，
與石墨一起可作乾電池的去極劑。
八、氫氧化砷
氫氧化砷[As(OH)3]為白色、無臭、無味粉末，微溶於水；酸性 或中性溶液中與空氣氧化呈現惰性故作還原劑，在鹼性溶液中易與硫 化物反應產生硫代砷酸，其酸及鹽皆具毒性。
由前述知曉，八種重金屬之氫氧化合物皆為或多或少具凝膠性之 物質，有固化污泥之作用。故預期將石灰拌入污泥中並養護之，除可 以安定其化學性質（除臭、殺菌、重金屬溶出）外，亦可以降低含水 量，穩定其物理性質（稠度、造粒、有機物溶出），並提昇工程性質
（搬運、夯實、透水）及力學性質（壓縮性、抗剪強度）。
污泥-石灰之反應機制(Sewage sludge - lime reaction)猶如土 壤-石灰者 (Soil- lime reaction)，可分為下列兩個作用進行[Ronald et al. , 1979]。
一、陽離子交換及密簇作用(Cation exchange and flocculation)
此為短時間完成之作用，當石灰分解成離子狀態後，高價之 鈣離子(Ca++)會取代土壤中低價之陽離子(Na+, K+)，由於顆粒表面帶 有負電荷，因此離子交換後可以限制土壤顆粒表面覆水層之擴張，減 低土壤顆粒間之相斥力，使土壤顆粒形成緊密之密簇構造得到養護前 強度，進而即時改善土壤之塑性及工作性。
二、膠結作用(Pozzolanic reaction)
石灰中之鈣離子與土壤礦物中之矽酸鹽及鋁酸鹽產生膠結反 應，形成膠體(Cementitious material)之鈣矽水化物 (Hydrated calcium silicate)及鈣鋁水化物(Hydrated calcium aluminate)，此種膠體之膠結及 硬化作用可將土壤顆粒包圍，增加土緩慢，甚可長達一年之久。此外，
石灰與土壤礦物發生水化反應後產生之壤顆粒間之附著力，提高土壤 之長期強度；唯其反應進行相當膠結物有助於顆粒間之鍵結和土壤中 孔隙之填塞，對於強度之增加亦有相當大之作用；且一般認為石灰固 化土工程性質之改變，主要是石灰硬化固結周遭土壤顆粒使形成較強 結構所致。
影響土壤-石灰反應之因素為土壤 值、有機碳 (Organic carbon) 含量、含水量、可交換鈉(Exchangeable sodium)含量、黏土礦物(Clay mineralogy)、風化程度、碳酸鹽(Carbonate)含量、Extractable iron、
Silica-sesquioxide 及矽鋁比。然而，影響土壤-石灰反應之最主要因素 為土壤之本質，如果土壤本質不具反應性，則勿論石灰種類、石灰添 加量或養護期，皆無法發生充分的膠結作用。據此推論，吾人可認為 影響污泥-石灰反應之最主要因素為污泥之本質。
pH
式(4.4)~式(4.11)證實污泥之重金屬與Ca(OH)2反應產生凝膠性氫 氧化合物，因而會發生類似陽離子交換、密簇及膠結等作用，而達穩 定污泥之效果。然而，因為重金屬與Ca(OH)2反應中需足夠提供水化 作用的H2O及扮演催化劑之Ca(OH)2，故在施行污泥-石灰性質調查 時，其配比試驗必需考慮污泥含水量、石灰含量及養護期等影響因素。