CN109999399A - 一种焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法、应用 - Google Patents
一种焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法、应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法、应用,由以下重量份的原料组成:SA1~3份;壳聚糖磷酸酯1~3份;腐殖酸钠1~3份,硫铝酸盐水泥15~20份。在螯合重金属的同时,既不会影响人体健康,又不会对环境造成二次污染,是纯天然绿色的重金属螯合技术、环保安全无毒。步骤简单、操作方便、实用性强。
Description
技术领域
本发明属于焚烧飞灰处理领域,具体涉及一种焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法、应用。
背景技术
焚烧飞灰是一类危险废物(HW18),其中富集了各种重金属等有害物质,焚烧飞灰无害化处理技术研究成为固体废物污染控制领域重大课题。
目前市面上大多用巯基(硫代)螯合剂(臭,气味刺鼻,且合成工艺过程中有有毒的副产物,合成过程中有甲醛)处理飞灰。化学药剂稳定化一般用的是硫化物磷酸盐和有机鳌合剂(很多研究者自己做出的带多个巯基的配位化合物),市场上可以买到的巯基化合物中,矿物浮选剂比较多;除了巯基化合物也有其他的药剂可以用,EDTA之类的,硫脲之类的,不过弊端很大,硫有毒、EDTA性价比不高;使用方法方面,熔融一般成本高,效果毋容置疑地好,但成本太高,比如说日本、欧洲已有应用;水洗跟浸提,过程有点麻烦。而发明人还发现:由于大多螯合剂刺激性味道比较大,很多焚烧厂都不使用。
发明内容
为了克服上述不足,本发明提供一种焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法、应用,在螯合重金属的同时,既不会影响人体健康,又不会对环境造成二次污染,是纯天然绿色的飞灰重金属螯合技术、环保安全无毒。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种焚烧飞灰用螯合剂,由以下重量份的原料组成:SA 1~3份;壳聚糖磷酸酯1~3份;腐殖酸钠1~3份,硫铝酸盐水泥15~20份。
由于飞灰活性很低、不具有黏结性,而含海藻酸钠(SA)具有粘性、良好的成膜性和对重金属有优良的螯合作用,SA为主体的复合螯合剂为不含硫聚合物,无刺激性气味,合成工艺环保,生产过程中不产生甲醛,因此,不会对环境带来二次污染,所以与其他材料复配后得到新型的绿色环保型的飞灰重金属螯合剂。而腐殖酸钠是一种胶体物质,有较强的吸附和螯合作用且无毒无害,与SA 复配使用,在固化重金属方面有协同增效的效果。
本发明的有益效果
(1)本发明螯合剂在螯合重金属的同时,既不会影响人体健康,又不会对环境造成二次污染,是纯天然绿色的重金属螯合技术、环保安全无毒。
(2)本发明螯合速度快,螯合效率高。
(3)本发明处理成本低、操作方便。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
一种焚烧飞灰用螯合剂,由以下重量份的原料组成:SA1~3份;壳聚糖磷酸酯1~3份;腐殖酸钠1~3份,硫铝酸盐水泥15~20份。
固化处理试验结果表明:投加SA复合配方螯合剂即可固化固体中重金属使浸出浓度满足《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001),且效果明显,表明应用含SA的复合螯合剂对焚烧飞灰无害化处理在技术上完全可行。
在一些实施例中,由以下重量份的原料组成:SA1~2份;壳聚糖磷酸酯1~2 份;腐殖酸钠1~2份,硫铝酸盐水泥15~17.5份。
另一方面,为了避免飞灰固化后,随着固化时间的延长,产生粉化以及螯合物分解所带来的次生危害,本发明在螯合剂中还加入了水泥,水泥的添加不但对固化有作用,而且有效提高了飞灰固化后的稳定性。
水泥的用量过高,会影响SA、腐殖酸钠与飞灰中重金属的反应效率,若水泥的用量过低,则生成的螯合物稳定性差、后期易粉化、分解。因此,在一些实施例中,本发明优选的水泥用量为15~20份。
在一些实施例中,由以下重量份的原料组成:SA2~3份;壳聚糖磷酸酯2~3 份;腐殖酸钠2~3份,硫铝酸盐水泥17.5~20份。
另一方面,本发明研究发现:单纯地加入SA、腐殖酸钠和硫铝酸盐水泥,易团聚,分散性差,达不到令人满意的接触效果。为此,本发明加入壳聚糖磷酸酯对其进行改性,有效提高了其分散性和粒子间的静电作用,提高了飞灰固化效果。
但若壳聚糖磷酸酯的用量过少,达不到预期的分散效果,若壳聚糖磷酸酯的用量过多,继续增加用量对螯合剂的分散性提高不大,还会影响与SA、腐殖酸钠的吸附性能,因此,在一些实施例中,本发明优选的壳聚糖磷酸酯2~3份,有效提高SA、腐殖酸钠与飞灰的接触效果,提高了对飞灰的固化能力。
在一些实施例中,所述螯合剂在飞灰中的加入量为1~3wt%。
本发明还提供了任一上述的螯合剂的制备方法,包括:
将SA、壳聚糖磷酸酯、腐殖酸钠、硫铝酸盐水泥搅拌均匀,即得。
在一些实施例中,所述搅拌为磁力搅拌或桨式搅拌。
本发明还提供了任一上述的螯合剂固化飞灰的方法,将飞灰、螯合剂、水混合均匀,反应一段时间,即得。
在一些实施例中,所述混合的方法为机械搅拌、磁力搅拌、超声震荡、摇床。
在一些实施例中,所述反应时间为2~3h。
在一些实施例中,所述飞灰中包含Pb、Cd、Zn、Cu。
本发明中主要复配壳聚糖磷酸酯、腐殖酸钠、硫铝酸盐水泥制成环保无味的复合螯合剂。
配方:SA加入量1-3%;壳聚糖磷酸酯1-3%;腐殖酸钠1-3%,硫铝酸盐水泥15%-20%。
实施例1
螯合剂配方:SA加入量1%;壳聚糖磷酸酯1%;腐殖酸钠1%,硫铝酸盐水泥15%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Cd、Zn、Cu含量 1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂,和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.062mg/L,Cd 0.0436mg/L,Zn 9.213mg/L,Cu 0.5132mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
由此可知,加入本发明的螯合剂后达到国家标准有重金属浸出浓度。
实施例2
螯合剂配方:SA加入量3%;壳聚糖磷酸酯3%;腐殖酸钠3%,硫铝酸盐水泥20%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Cd、Zn、Cu含量 1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.0572mg/L,Cd 0.0390mg/L,Zn 9.051mg/L,Cu0.4819mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
由此可知,加入本发明的螯合剂后达到国家标准有重金属浸出浓度。
实施例3
螯合剂配方:SA加入量2.5%;壳聚糖磷酸酯1.5%;腐殖酸钠1.8%,硫铝酸盐水泥17%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Cd、Zn、Cu含量1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂,和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.0581mg/L,Cd 0.0418mg/L,Zn 9.123mg/L,Cu0.5093mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
实施例4
螯合剂配方:SA加入量4.3%;壳聚糖磷酸酯1.5%;硫铝酸盐水泥17%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Cd、Zn、Cu含量1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂,和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.0656mg/L,Cd 0.0478mg/L,Zn 9.347mg/L,Cu0.5366mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
实施例5
螯合剂配方:腐殖酸钠加入量4.3%;壳聚糖磷酸酯1.5%;硫铝酸盐水泥17%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Cd、Zn、Cu含量 1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂,和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.0663mg/L,Cd 0.0479mg/L,Zn 9.497mg/L,Cu0.5461mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
实施例6
螯合剂配方:SA加入量2.5%;腐殖酸钠1.8%;硫铝酸盐水泥17%。
以济南某垃圾焚烧厂飞灰为例,含重金属Pb、Zn、Cd、Cu含量 1036,108,2476,300mg/Kg,根据标准(HJ/T300-2007)用pH=2.64的醋酸溶液浸提后重金属含量(Pb1.25mg/L,Cd 3.111mg/L,Zn 9.206mg/L,Cu 3.089mg/L),其中Pb和Cd浸出浓度超过(GB16889-2008)限定值(Pb 0.25mg/L,Cd 0.15mg/L, Zn 100mg/L,Cu 40mg/L)。
加入螯合剂固化:
(1)取飞灰200克,加入灰量1wt%螯合剂,和3wt%水稀释
(2)把螯合溶液加入飞灰充分搅拌15分钟,反应2小时,称取20克做浸提实验。
实验结果表明:
加入螯合剂固化后(Pb 0.0763mg/L,Cd 0.0501mg/L,Zn 9.743mg/L,Cu0.5614mg/L),其中Pb和Cd达到国家标准规定的范围。
最后应该说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种焚烧飞灰用螯合剂,其特征在于,由以下重量份的原料组成:SA1~3份;壳聚糖磷酸酯1~3份;腐殖酸钠1~3份,硫铝酸盐水泥15~20份。
2.如权利要求1所述的螯合剂,其特征在于,由以下重量份的原料组成:SA1~2份;壳聚糖磷酸酯1~2份;腐殖酸钠1~2份,硫铝酸盐水泥15~17.5份。
3.如权利要求1所述的螯合剂,其特征在于,由以下重量份的原料组成:SA2~3份;壳聚糖磷酸酯2~3份;腐殖酸钠2~3份,硫铝酸盐水泥17.5~20份。
4.如权利要求1所述的螯合剂,其特征在于,所述螯合剂在飞灰中的加入量为1~3wt%。
5.一种权利要求1-4任一项所述的螯合剂的制备方法,其特征在于,包括:
将SA、壳聚糖磷酸酯、腐殖酸钠、硫铝酸盐水泥搅拌均匀,即得。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述搅拌为磁力搅拌或桨式搅拌。
7.一种权利要求1-4任一项所述的螯合剂固化飞灰的方法,其特征在于,将飞灰、螯合剂、水混合均匀,反应一段时间,即得。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述混合的方法为机械搅拌、磁力搅拌、超声震荡、摇床。
9.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述反应时间为2~3h。
10.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述飞灰中包含Pb、Cd、Zn、Cu。
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