CN102631761B

CN102631761B - N-苯甲酰-n-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用

Info

Publication number: CN102631761B
Application number: CN201210103010.9A
Authority: CN
Inventors: 余纯丽; 龙良俊; 魏星跃; 卓琳
Original assignee: Chongqing Technology and Business University
Current assignee: Chongqing Technology and Business University
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: CN102631761A

Abstract

本发明公开了N-苯甲酰-N-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用，N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰中的重金属具有高效稳定作用，且价廉易得、用量少、稳定化处理方法简单、成本低、无二次污染，所得飞灰稳定化产物的重金属浸出浓度符合国家关于危险废物浸出毒性的规定，并具有较好的抗酸性能，当pH低于3时才会明显影响稳定性效果，本发明提供了生活垃圾焚烧飞灰稳定化处理的一条低成本出路，消除了制约垃圾焚烧企业清洁性发展的一个重要障碍，不但可以获得巨大的环境效益，而且可以获得显著的经济效益和良好的社会效益。

Description

N-苯甲酰-N-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用

技术领域

本发明属于垃圾焚烧飞灰稳定处理技术领域，涉及N-苯甲酰-N-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用。

背景技术

目前，日本、美国、德国、瑞士和加拿大等发达国家广泛采用焚烧法处理城市生活垃圾。垃圾焚烧技术由于可以有效地破坏有机毒性物质，大大降低垃圾的体积，而且可以回收能源，将会成为我国垃圾资源化、无害化和减容化处理技术的重要发展方向。

垃圾焚烧后会产生相当于原垃圾重量3~5%的焚烧飞灰，即在烟气净化系统和热回收利用系统中收集而得的残余物。焚烧飞灰因含有较高浸出浓度的铅、铬等重金属而属于国家标准（生活垃圾焚烧污染控制标准GB18485-2001）明文规定的危险废弃物，在最终处置前必须进行稳定化处理。目前常用的焚烧飞灰处理方法有：（1）固化/稳定化，包括水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂稳定化等，经过固化/稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准，可以进入普通填埋场进行填埋处置；如满足资源化利用标准，可进行资源化利用；（2）酸或其他溶剂洗提，将焚烧飞灰中的重金属用酸、碱、生物或生物制剂等进行提取，提取后的重金属可以进行资源化利用。其中，化学药剂稳定化的基本原理是通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质。与其它稳定化方法相比，化学药剂稳定化具有工艺简单、能耗低、增容比小、费用适中甚至低廉等优点，被认为是垃圾焚烧飞灰稳定化的一个重要发展方向。目前常用的飞灰稳定化药剂分为无机型和有机型两种，无机药剂主要是以Na₂S、磷酸盐和石灰与重金属离子反应形成不溶于水的沉淀，尽管成本可能较低，但固化效果较差，易受酸性环境条件影响；有机药剂以鳌合型药剂为主，这些有机化合物尽管固化效果可能很好，但并未大规模工业化生产或生产成本较高。因此，还需要继续开发更多高效、价廉的生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂。

N-苯甲酰-N-苯基羟胺是一种有机试剂，能与许多金属离子如铝、铍、铋、铈、钴、铜、铁、镧、镍、铌、钽、锆、钛等形成沉淀，可用作有机沉淀剂；在强酸性条件下，其可选择性地沉淀钽，故又称为钽试剂；此外，其还可用作金属离子的萃取剂、比色分析中钒等金属离子的显色液，是测定微量钒的特效而灵敏的试剂之一。但迄今为止，尚未见N-苯甲酰-N-苯基羟胺用于垃圾焚烧飞灰稳定化处理的研究报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于考察N-苯甲酰-N-苯基羟胺是否能够用于垃圾焚烧飞灰的稳定化处理。

本发明研究发现，N-苯甲酰-N-苯基羟胺能够迅速和生活垃圾焚烧飞灰中的重金属发生螯合反应形成高稳定性的螯合物，飞灰稳定化产物的重金属浸出浓度符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-2007）的规定，且在pH不低于3时具有良好的抗酸性能，能够作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂应用。

本发明的目的之二在于提供应用N-苯甲酰-N-苯基羟胺稳定化处理生活垃圾焚烧飞灰的方法。

经研究，本发明提供如下技术方案：

应用N-苯甲酰-N-苯基羟胺稳定化处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，首先将N-苯甲酰-N-苯基羟胺用水溶解制成溶液；然后向反应器中投加生活垃圾焚烧飞灰，再将N-苯甲酰-N-苯基羟胺溶液喷入反应器中，N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量为飞灰重量的0.5%-5%，持续搅拌15-30分钟使N-苯甲酰-N-苯基羟胺和飞灰中的重金属充分反应，最后将所得产物在温度10-30℃条件下熟化，自然风干，即得飞灰稳定化产物。

本发明的有益效果在于：本发明提供了N-苯甲酰-N-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用及其应用方法，N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰中的重金属具有高效稳定作用，且价廉易得、用量少、稳定化处理方法简单、成本低、无二次污染，所得飞灰稳定化产物的重金属浸出浓度符合国家关于危险废物浸出毒性的规定，并具有较好的抗酸性能，当pH低于3时才会明显影响稳定性效果。本发明提供了生活垃圾焚烧飞灰稳定化处理的一条低成本出路，消除了制约垃圾焚烧企业清洁性发展的一个重要障碍，不但可以获得巨大的环境效益，而且可以获得显著的经济效益和良好的社会效益。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的的描述，其中：

图1为不同投加百分比的N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰样品FH1稳定化产物重金属浸出浓度的影响。

图2为不同投加百分比的N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰样品FH2稳定化产物重金属浸出浓度的影响。

图3为不同投加百分比的N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰样品FH3稳定化产物重金属浸出浓度的影响。

图4为不同投加百分比的N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰样品FH4稳定化产物重金属浸出浓度的影响。

图5为不同浸取液pH值对生活垃圾焚烧飞灰样品FH2稳定化产物重金属浸出浓度的影响。

具体实施方式

以下将参照附图，对N-苯甲酰-N-苯基羟胺作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用及其应用效果进行详细的描述。

1、生活垃圾焚烧飞灰的组成分析

本实施例所用的焚烧飞灰为西南某垃圾焚烧厂的生活垃圾焚烧飞灰。研究试样的采样和制样技术依据国家标准GB5086.1-2007的附录A和行业标准HJ/T 20-1998而定。新取来的飞灰因含有少量的水份，需要置105℃烘箱内干燥至恒重。焚烧飞灰的组成是参照USEPA3050采用HNO₃-HF-HCl₄法将飞灰消解后，用6410型火焰光度计分析而得。结果以氧化物的形式表示，见表1，可见该生活垃圾焚烧飞灰的主要成分是Ca、Si、Al、S、K、Na、Fe和Mg，由于该垃圾焚烧厂采用石灰浆喷射进行烟气处理，因此该飞灰中氧化钙的含量很高，飞灰具有很高的碱性（浸出液的pH介于9.58-13.12之间）。飞灰的主要微量重金属含量见表2，可见在铅、锌、铜、铬、镉这几种重金属中，含量最高的是锌和铅，其次是铜和铬，再次是镉和汞。

表1 生活垃圾焚烧飞灰的主要组成

表2　生活垃圾焚烧飞灰的主要微量重金属含量

2、生活垃圾焚烧飞灰的重金属浸出毒性检测

浸出毒性检测分别采用行业标准HJ/T 299-2007中规定的硫酸硝酸法和国家标准GB 5086.1-1997中规定的二次蒸馏水法。结果见表3，可见采用二次蒸馏水作为浸取剂时，浸出液中铅的浓度较高（18.23mg/L），超过国家规定的危险废物浸出毒性鉴别标准值5mg/L近4倍，但其他元素的浸出浓度无超标；采用硫酸硝酸作为浸取剂时，锌、铅、镉的浸出浓度都较大，不但超过了国家规定的危险废物浸出毒性鉴别标准值，也超过了国家关于生活垃圾填埋场污染控制标准值。

表3 垃圾焚烧飞灰的重金属浸出浓度

3、N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰的稳定化处理

将N-苯甲酰-N-苯基羟胺（北京奇松生物科技有限公司产品）用水溶解制成一定浓度的稳定液；向反应器中投加生活垃圾焚烧飞灰，再将N-苯甲酰-N-苯基羟胺稳定液按一定比例喷入反应器中，持续搅拌15-30分钟使混合物呈松散润湿的脱水污泥状，再将所得产物在温度25℃条件下熟化20小时，自然风干，即得飞灰稳定化产物。

考察不同投加百分比（N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量分别为飞灰重量的0.5%、1%、1.25%、1.5%、2.5%和5%）的N-苯甲酰-N-苯基羟胺对飞灰稳定化产物重金属浸出浓度（HJ/T 299-2007法浸出）的影响。结果见表4和图1~4。

表4 飞灰稳定化产物的重金属浸出浓度（mg/L）

从图1-4可以看出，N-苯甲酰-N-苯基羟胺对生活垃圾焚烧飞灰的稳定效果好，当N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量为飞灰重量的0.5%时，4个生活垃圾焚烧飞灰样品（FH1、FH2、FH3、FH4）中Pb、Cd和Zn的浸出浓度均显著降低（样品FH1中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度分别降低了92.6%、86.4%和92.7%），Cd和Zn的浸出浓度均低于浸出毒性鉴别标准和生活垃圾填埋场污染控制标准中关于飞灰的污染物浓度限值，Pb的浸出浓度均低于浸出毒性鉴别标准但仍高于生活垃圾填埋场污染控制标准中关于飞灰的污染物浓度限值；当N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量达到飞灰重量的2.5%时，4个样品中Pb的浸出浓度均低于生活垃圾填埋场污染控制标准中关于飞灰的污染物浓度限值。

取生活垃圾焚烧飞灰样品FH2，N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量为飞灰重量的2.5%，考察不同的浸取液pH值（分别为1、2、3、4、5、6、7）对飞灰稳定化产物重金属浸出浓度（HJ/T 299-2007法浸出）的影响。结果见图5，可见经N-苯甲酰-N-苯基羟胺稳定处理的飞灰稳定化产物抗酸性好，当浸取剂的pH值为3~7时，Pb和Cd的浸出浓度极小，基本无变化；当浸取剂的pH值小于3时，Pb和Cd的浸出浓度才急剧增加，超过国家相关的排放标准。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明所附权利要求书所限定的精神和范围。

Claims

1.N-苯甲酰-N-苯基羟胺单独作为生活垃圾焚烧飞灰处理稳定剂的应用。

2.单独应用N-苯甲酰-N-苯基羟胺稳定化处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于，将N-苯甲酰-N-苯基羟胺用水溶解制成溶液；向反应器中投加生活垃圾焚烧飞灰，再将N-苯甲酰-N-苯基羟胺溶液喷入反应器中，N-苯甲酰-N-苯基羟胺的加入量为飞灰重量的0.5%-5%，持续搅拌反应15-30分钟，所得产物在温度10-30℃条件下熟化，自然风干，即得飞灰稳定化产物。