CN111559840A - 一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂及其应用 - Google Patents

一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：结构材料100份，强化剂1～3份，脱水剂15～20份，凝合剂1～3份，促进剂0.5～3.5份，分散剂2～4份，杀生剂0.5～1份。本发明还公开了上述复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂在淤泥处理中的应用，应用中各组分具有严格的添加和混合顺序，不当添加将严重影响淤泥处理效果。本发明提供的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂对淤泥具有良好的淤泥强化和改性效果，而且应用方法简便，施工容易，应用过程中无二次污染物出现，具有良好的应用和推广价值，能够满足淤泥资源化的各项应用需求，对于淤泥的绿色化处理和应用具有重要意义。

Description

一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂及其应用
技术领域
本发明属于淤泥资源化利用技术领域，具体涉及一种复合型交联结构强化淤 泥凝合改性剂及其应用。
背景技术
近年来，随着经济的发展和交通设施建设的迫切需求，河道清游、疏浚和港 口建设等作业广泛展开。伴随而来的便是大量游泥的处理需求，该类淤泥往往具 有含水量高、压缩性差、强度低等特点，不能简单的通过倾倒、填埋等方式处理； 若是处理不当，还有可能导致二次污染。因此，淤泥的善后处理就显得格外重要。 对于这些淤泥的处理，目前国内外的研究越来越倾向于对其进行固化处理，不仅 节省了堆积曝晒的使用土地，还可以将之变为一种资源，可以重新利用起来。淤 泥的固化处理方式是指，向淤泥中掺入某些固化成分，通过一系列物理化学反应 改变其物理力学性能，使其变成一种具有足够强度的土体，以作为一些工程建设 的原材料。目前，在我国国内实际的工程应用中，对淤泥处理主要采用的方法是 水泥固化法，即向清理出来的淤泥中加入大量的水泥，通过水化反应等一系列物 理化学反应，使其变为具有一定强度及工程性质的固化土。然而，从大量的工程 实践中反映出，仅单纯的加入水泥这一种材料，并不能对所有的淤泥都产生足够 优秀的固化效果。有时须大幅增加水泥的使用量，方可达到工程应用的要求。而 这，无疑会极大的增加施工成本，也是对资源的极大浪费。因此，亟需研发新型 高效淤泥固化材料，以提高淤泥资源化利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂及其应用，以 解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：结 构材料100份，强化剂1～3份，脱水剂15～20份，凝合剂1～3份，促进剂0.5～3.5 份，分散剂2～4份，杀生剂0.5～1份。
作为优选的技术方案，所述复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份 计，包括以下组分：结构材料100份，强化剂1.6～2.4份，脱水剂17～19份，凝 合剂1.4～2.2份，促进剂1.5～2.3份，分散剂2.8～3.2份，杀生剂0.7～0.9份。
进一步优选的，所述复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包 括以下组分：结构材料100份，强化剂2份，脱水剂18份，凝合剂1.8份，促 进剂1.9份，分散剂3份，杀生剂0.8份。
作为优选的技术方案，所述结构材料为剑麻纤维、硅酸铝纤维或纤维硫酸钙 中的至少一种；结构材料的纤维长度范围为2mm-5mm，线密度范围为 50-290dtex。
作为优选的技术方案，所述强化剂为瓜尔胶粉或可得然胶中的至少一种。强 化剂的细度范围为325目-500目，灰分含量范围为0.01％-1％。
作为优选的技术方案，所述脱水剂为矽酸铝或球状无水氯化钙中的至少一 种，净含量范围为77-90％。
作为优选的技术方案，所述凝合剂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或接枝 丙烯酰胺中的至少一种，凝合剂的吸附倍数范围为500-700。
作为优选的技术方案，所述促进剂为大分子聚脲树脂BY-21510或大分子聚 脲树脂BY-21511中的至少一种。其固含量范围为30％-40％，分子量范围 21300-21600。
作为优选的技术方案，所述分散剂为硬脂酰胺或聚马来酸的中的至少一种。 其中分子量范围为200-400，细度范围为200目-300目；所述杀生剂为甲基托布 津或粉锈宁中的至少一种。
本发明的另一个目的是提供上述所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性 剂在淤泥处理中的应用，应用方法如下：
(1)将结构材料均匀分散在淤泥中得到混合污泥A；
(2)将脱水剂、凝合剂、分散剂预先混合后加入混合污泥A中，搅拌均匀 后得混合污泥B；
(3)将强化剂与杀生剂预先混合后，分批次逐步加入混合污泥B中，搅拌 均匀后得到混合污泥C；进一步优选的，可将强化剂与杀生剂的混合物料按质量 等分为3-5份，分批次加入淤泥中，每次添加应间隔5-10分钟；
(4)最后将促进剂加入混合污泥C中，搅拌均匀后即完成对淤泥的处理过程。
上述应用方法中各组分具有严格的添加和混合顺序，不当添加将严重影响淤 泥处理效果。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明提供的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂中的结构材料可将 淤泥划分为多个独立单元，降低淤泥整体软弱状态，形成支撑骨架结构；强化剂、 凝合剂和脱水剂在分散剂的分散功效下可均匀的分散于各个淤泥独立单元中，其 中，凝合剂通过离子浓度调控实现淤泥中水分的定向移动，有效降低淤泥中水分 聚集的区域面积，而脱水剂则改变水分的存储载体，将离子浓度梯度移动的水分 收纳只自身，从而实现淤泥中水分的定向传输和固定。强化剂通过胶粘特性将独 立单元中的淤泥颗粒进行胶结凝固，提高淤泥内部的颗粒胶结力，并形成一个胶 结系统，而在促进剂的作用下，独立的淤泥胶结体可形成防水性阻隔膜，从而抑 制水分的再次进入淤泥内部，保证了淤泥颗粒之间的粘结和固结，在此基础上， 多组分组合和协同作用将独立淤泥单元连接成整体，从而形成具有良好强度的固 化淤泥材料，而杀生剂的掺加可有效降低外界微生物对于淤泥内部有机质的作 用，保证固化淤泥强度的耐久性；
(2)本发明中采用的结构材料具有多孔结构，而且具有微观纤维分支，与 淤泥接触后能够吸附固定部分淤泥，并通过纤维之间的连接形成搭接框架，将框 架内的淤泥由自由态转变为独立受限状态，将其与淤泥主体隔离开；同时纤维自 身具有一定的强度，在淤泥中可以起到加筋的作用，与淤泥形成统一的整体承受 外界荷载的作用。
(3)本发明提供的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂对淤泥具有良好 的淤泥强化和改性效果，而且应用方法简便，施工容易，应用过程中无二次污 染物出现，具有良好的应用和推广价值，能够满足淤泥资源化的各项应用需求， 对于淤泥的绿色化处理和应用具有重要意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发 明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保 护的范围。
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂在淤泥处理中的应用，应用方法如 下：
(1)将结构材料均匀分散在淤泥中得到混合污泥A；
(2)将脱水剂、凝合剂、分散剂预先混合后加入混合污泥A中，搅拌均匀 后得混合污泥B；
(3)将强化剂与杀生剂预先混合后，分批次逐步加入混合污泥B中，搅拌 均匀后得到混合污泥C；下列实施例中将强化剂与杀生剂的混合物料按质量等分 为3份，分批次加入淤泥中，每次添加应间隔10分钟；
(4)最后将促进剂加入混合污泥C中，搅拌均匀后即完成对淤泥的处理过程。
应用中，复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂的添加量与淤泥的质量比1： 10，需要说明的是，该质量比不应理解为对本发明的限定，实际应用中，可以根 据实际情况，进行适当调整。
各个实施例中每个组分对应的具体物质以及其用量如下：
实施例1
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉1份，矽酸铝15份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺 1份，大分子聚脲树脂BY-21510 0.5份，硬脂酰胺2份，甲基托布津0.5份。
实施例2
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉1.6份，矽酸铝17份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰 胺1.4份，大分子聚脲树脂BY-21510 1.5份，硬脂酰胺2.8份，甲基托布津0.7 份。
实施例3
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2份，矽酸铝18份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺 1.8份，大分子聚脲树脂BY-21510 1.9份，硬脂酰胺3份，甲基托布津0.8份。
实施例4
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.4份，矽酸铝19份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰 胺2.2份，大分子聚脲树脂BY-21510 2.3份，硬脂酰胺3.2份，甲基托布津0.9 份。
实施例5
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉3份，矽酸铝20份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺 3份，大分子聚脲树脂BY-21510 3.5份，硬脂酰胺4份，甲基托布津1份。
实施例6
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：硅 酸铝纤维100份，可得然胶1份，球状无水氯化钙15份，接枝丙烯酰胺1份， 大分子聚脲树脂BY-21511 0.5份，聚马来酸2份，粉锈宁0.5份。
实施例7
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：硅 酸铝纤维100份，可得然胶1.6份，球状无水氯化钙17份，接枝丙烯酰胺1.4 份，大分子聚脲树脂BY-21511 1.5份，聚马来酸2.8份，粉锈宁0.7份。
实施例8
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：硅 酸铝纤维100份，可得然胶2份，球状无水氯化钙18份，接枝丙烯酰胺1.8份， 大分子聚脲树脂BY-21511 1.9份，聚马来酸3份，粉锈宁0.8份。
实施例9
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：硅 酸铝纤维100份，可得然胶2.4份，球状无水氯化钙19份，接枝丙烯酰胺2.2 份，大分子聚脲树脂BY-21511 2.3份，聚马来酸3.2份，粉锈宁0.9份。
实施例10
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：硅 酸铝纤维100份，可得然胶3份，球状无水氯化钙20份，接枝丙烯酰胺3份， 大分子聚脲树脂BY-21511 3.5份，聚马来酸4份，粉锈宁1份。
实施例11
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：纤 维硫酸钙100份，可得然胶1份，矽酸铝15份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰 胺1份，大分子聚脲树脂BY-21510 0.5份，聚马来酸2份，甲基托布津0.5份。
实施例12
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：纤 维硫酸钙100份，可得然胶1.6份，矽酸铝17份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯 酰胺1.4份，大分子聚脲树脂BY-21510 1.5份，聚马来酸2.8份，甲基托布津0.7 份。
实施例13
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：纤 维硫酸钙100份，可得然胶2份，矽酸铝18份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰 胺1.8份，大分子聚脲树脂BY-21510 1.9份，聚马来酸3份，甲基托布津0.8份。
实施例14
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：纤 维硫酸钙100份，可得然胶2.4份，矽酸铝19份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯 酰胺2.2份，大分子聚脲树脂BY-21510 2.3份，聚马来酸3.2份，甲基托布津0.9 份。
实施例15
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：纤 维硫酸钙100份，可得然胶3份，矽酸铝20份，交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰 胺3份，大分子聚脲树脂BY-21510 3.5份，聚马来酸4份，甲基托布津1份。
实施例16
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.1份，矽酸铝18份，接枝丙烯酰胺1.7份，大分子聚 脲树脂BY-215111.8份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
对比例1
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：瓜 尔胶粉2.1份，矽酸铝18份，接枝丙烯酰胺1.7份，大分子聚脲树脂BY-21511 1.8 份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
对比例2
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，矽酸铝18份，接枝丙烯酰胺1.7份，大分子聚脲树脂BY-21511 1.8 份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
对比例3
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.1份，接枝丙烯酰胺1.7份，大分子聚脲树脂BY-21511 1.8份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
对比例4
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.1份，矽酸铝18份，大分子聚脲树脂BY-21511 1.8 份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
对比例5
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.1份，矽酸铝18份，接枝丙烯酰胺1.7份，聚马来酸 3份，甲基托布津0.9份。
对比例6
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：剑 麻纤维100份，瓜尔胶粉2.1份，矽酸铝18份，接枝丙烯酰胺1.7份，大分子聚 脲树脂BY-215111.8份，甲基托布津0.9份。
对比例7
一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，按质量份计，包括以下组分：大 分子聚脲树脂BY-21511 1.8份，聚马来酸3份，甲基托布津0.9份。
实施例1-16及对比例1-7涉及的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂改性 淤泥性能测试结果如下表1-3所示。其中，抗压回弹模量、冻融循环残留抗压强 度比(％)、浸水2d强度损失率(％)按公路土工试验规程(JTG E40-2007)中规 定的方法进行检测。
表1实施例1-8复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂改性淤泥性能测试结果
Figure BDA0002494170940000071
Figure BDA0002494170940000081
表2实施例9-16复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂改性淤泥性能测试结果
Figure BDA0002494170940000082
表3对比例1-7复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂改性淤泥性能测试结果
Figure BDA0002494170940000083
备注：对比例7试件无法成型，故无法测取性能数据。
根据表1-3可得，这表明本发明涉及的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂 材料对于淤泥材料实现了良好的固化效果，淤泥材料固化后的抗压回弹模量、劈 裂强度都显著提高，而且，浸水和冻融循环条件下强度仍然能够保持较高的水平， 这表明本发明涉及的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂材料可实现对于淤泥 材料的良好改性作用，具有明显的创新性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据 发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：按质量份计，包括以下组分：结构材料100份，强化剂1～3份，脱水剂15～20份，凝合剂1～3份，促进剂0.5～3.5份，分散剂2～4份，杀生剂0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：按质量份计，包括以下组分：结构材料100份，强化剂1.6～2.4份，脱水剂17～19份，凝合剂1.4～2.2份，促进剂1.5～2.3份，分散剂2.8～3.2份，杀生剂0.7～0.9份。
3.根据权利要求2所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：按质量份计，包括以下组分：结构材料100份，强化剂2份，脱水剂18份，凝合剂1.8份，促进剂1.9份，分散剂3份，杀生剂0.8份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述结构材料为剑麻纤维、硅酸铝纤维或纤维硫酸钙中的至少一种；结构材料的纤维长度范围为2mm-5mm，线密度范围为50-290dtex。
5.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述强化剂为瓜尔胶粉或可得然胶中的至少一种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述脱水剂为矽酸铝或球状无水氯化钙中的至少一种。
7.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述凝合剂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺或接枝丙烯酰胺中的至少一种；凝合剂的吸附倍数范围为500-700。
8.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述促进剂为聚脲树脂BY-21510或聚脲树脂BY-21511中的至少一种。
9.根据权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂，其特征在于：所述分散剂为硬脂酰胺或聚马来酸的中的至少一种；所述杀生剂为甲基托布津或粉锈宁中的至少一种。
10.如权利要求1-3任一项所述的复合型交联结构强化淤泥凝合改性剂在淤泥处理中的应用，其特征在于：应用方法如下：
(1)将结构材料均匀分散在淤泥中得到混合污泥A；
(2)将脱水剂、凝合剂、分散剂预先混合后加入混合污泥A中，搅拌均匀后得混合污泥B；
(3)将强化剂与杀生剂预先混合后，分批次逐步加入混合污泥B中，搅拌均匀后得到混合污泥C；
(4)最后将促进剂加入混合污泥C中，搅拌均匀后即完成对淤泥的处理过程。
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