CN112845535A - 一种重金属固化剂及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种重金属固化剂及其制备方法和应用方法，涉及化工领域，解决燃煤固相产物中重金属浸出给环境和人类健康造成极大危害的问题。所述重金属固化剂的组成成分包括硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，以及水。本申请提供的重金属固化剂用于控制燃煤固相产物中重金属的浸出。
Description
技术领域
本申请涉及化工领域，尤其涉及一种重金属固化剂及其制备方法和应用方法。
背景技术
我国是一个煤炭储量丰富的国家，利用燃煤进行火力发电是我国主要的发电形式之一。
然而，煤炭中含有重金属，导致燃煤过程中产生的燃煤固相产物(如飞灰、底渣等)中会富集大量重金属，若将燃煤固相产物直接排放到环境中，其中富集的重金属可能会浸出，从而给环境和人类健康造成极大的危害。例如，将没进行过处理的燃煤固相产物直接掩埋，其中的有害重金属会释放到土壤和水体中，不仅会污染环境，还会威胁人类健康，甚至带来致癌的风险。
发明内容
本申请提供一种重金属固化剂及其制备方法和应用方法，能够用于解决现有技术中燃煤固相产物中重金属浸出给环境和人类健康造成极大危害的问题。
本申请实施例提供了一种重金属固化剂，所述重金属固化剂的组成成分包括硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，以及水。
可选地，在一个实施例中，所述重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂。
可选地，在一个实施例中，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。
可选地，在一个实施例中，所述重金属固化剂由硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，聚乙二醇辛基苯基醚以及水组成；
其中，所述硫代硫酸钠、所述聚酰胺类高分子聚合物、所述聚乙二醇辛基苯基醚、所述水按质量百分比计分别为：所述硫代硫酸钠0.001％～0.005％，所述聚酰胺类高分子聚合物0.01％～0.05％，所述聚乙二醇辛基苯基醚0.005％～0.02％，余量为水。
可选地，在一个实施例中，若燃煤固相产物中高毒性重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.003％～0.005％；若燃煤固相产物中高毒性重金属含量小于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.001％～0.003％。
可选地，在一个实施例中，若燃煤固相产物中重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.03％～0.05％；若燃煤固相产物中重金属含量小于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.01％～0.03％。
本申请实施例提供一种本申请实施例提供的重金属固化剂的制备方法，包括下述步骤：
向水中加入聚酰胺类高分子聚合物并搅拌均匀，得到第一混合液；
在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，即得所述重金属固化剂。
可选地，在一个实施例中，当所述重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂时，所述在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，具体包括：在所述第一混合液中加入所述表面活性剂和硫代硫酸钠并搅拌至完全溶解。
本申请实施例还提供一种利用本申请实施例提供的任一重金属固化剂控制燃煤固相产物中重金属浸出的方法，所述方法包括：将所述重金属固化剂加入所述燃煤固相产物中。
可选地，在一个实施例中，所述方法还包括：所述重金属固化剂与所述燃煤固相产物质量之比为1：100～5：100。
本申请带来的有益效果如下：
本申请实施例提供的重金属固化剂及其制备方法和应用方法，所述重金属固化剂的组成成分包括硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，以及水。当利用所述金属固化剂处理燃煤固相产物时，所述金属固化剂中的硫代硫酸钠可以降低燃煤固相产物中高毒性重金属的毒性和/或降低高毒性重金属的溶解性，所述金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物可以在重金属颗粒表面发生电性中和作用，与燃煤固相产物中的重金属形成不溶于水的高分子络合物以将重金属固定，从而降低燃煤固相产物中重金属的浸出量。基于本申请实施例提供的重金属固化剂，可以通过降低燃煤固相产物中高毒性重金属的毒性、溶解性，来降低燃煤固相产物对环境和人类健康造成的危害；进一步还可以通过固定燃煤固相产物中的重金属，来抑制燃煤固相产物中重金属的浸出，从而更大程度上减小燃煤固相产物对环境和人类健康造成的危害。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种重金属固化剂处理燃煤固相产物中重金属的原理示意图；
图2为本申请实施例提供的一种制备重金属固化剂的方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种重金属固化剂的应用方法流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件如反应温度和时间等的所有数值在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值和最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
如本申请背景技术中所描述的，由于煤炭中含有重金属，燃煤过程中产生的燃煤固相产物(如飞灰、底渣等)中会富集大量重金属，若不在掩埋前对其中的重金属进行处理，燃煤固相产物中的重金属可能会浸出从而释放到土壤或水系统中，进而给环境造成危害，还会威胁人类的健康。例如，中国煤中铬、砷的平均含量约为15.4mg/kg和5.33mg/kg，其中的Cr(Ⅵ)和As(III)均有剧毒且易溶于水，当燃煤固相产物中的Cr(Ⅵ)和As(III)浸出后，长期暴露于铬、砷环境中会对人体带来致癌的风险。另一方面，我国高重金属煤覆盖9大煤炭主产区，占全国煤炭重量的66％，其中高金属煤中重金属含量普遍在平均值2倍以上，因此控制燃煤固相产物中重金属对环境的影响对生态环境的稳定性至关重要。
针对此，本申请提供了一种重金属固化剂，所述重金属固化剂的组成成分包括硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，以及水。
其中，所述硫代硫酸钠可用于降低燃煤固相产物中高毒性重金属的毒性和/或溶解性。例如，硫代硫酸钠可以将高毒性、高溶解性的六价铬转化为低毒性、低溶解性的三价铬，也可以将高毒性、高溶解性的三价砷转化为低毒性、低溶解性的五价砷。由于Cr(Ⅵ)的毒性远高于Cr(III)，溶解性也要高于Cr(III)；As(III)毒性远高于As(V)，甚至高50倍之多，溶解性也要高于As(V)，通过在重金属固化剂中加入硫代硫酸钠进行上述转化，可以降低Cr(Ⅵ)和As(III)的毒性以及迁移性，从而可以降低燃煤固相产物对环境的污染以及对人类健康的危害。
所述聚酰胺类高分子聚合物可以在重金属颗粒表面发生电性中和作用，与重金属形成不溶的高分子络合物以将燃煤固相产物中的重金属固定，使得燃煤固相产物中重金属的浸出量降低，从而降低燃煤固相产物对环境的污染以及对人类健康的危害。
所述重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物，可以与硫代硫酸钠对高毒性重金属进行转化后得到的低毒性重金属形成络合物，也可以与硫代硫酸钠未能转化的高毒性重金属形成络合物，还可以与燃煤固相产物中原本存在的低毒性重金属形成络合物。其中，聚酰胺类高分子聚合物与硫代硫酸钠对重金属进行转化后得到的低毒性重金属形成络合物，可以使得低毒性重金属能够被聚酰胺类高分子聚合物进一步固定，可以极大程度上降低燃煤固相产物中重金属浸出的可能，进而有效减小燃煤固相产物对环境的污染以及对人类健康的危害。聚酰胺类高分子聚合物与硫代硫酸钠未能转化的高毒性重金属形成络合物，其中，硫代硫酸钠未能转化的重金属可以包括：高毒性重金属种类为硫代硫酸钠不能转化的高毒性重金属，和/或燃煤固相产物中高毒性重金属过量超过硫代硫酸钠能处理的量，导致存在的过量的高毒性重金属；那么当聚酰胺类高分子聚合物与硫代硫酸钠未能转化的高毒性重金属形成络合物后，可以避免硫代硫酸钠未能转化的高毒性重金属浸出，从而有效减小燃煤固相产物对环境的污染以及对人类健康的危害。
在实际情况中，燃煤固相产物中不仅包含高毒性重金属，也包含低毒性重金属，如图1所示，黑色填充的圆形以及黑色填充的三角形表示燃煤固相产物中具有的高毒性重金属，未填充的圆形以及未填充的三角形表示燃煤固相产物中具有的低毒性重金属，斜线填充的六边形表示重金属固化剂。在燃煤固相产物中添加重金属固化剂后，通过硫代硫酸钠对应的第一转化过程A，一部分高毒性重金属转化为低毒性重金属(图1中通过各形状数量的变化来表示高毒性重金属和低毒性重金属的增减)；然后，燃煤固相产物中的高毒性重金属以及低毒性重金属，进一步通过第二转化过程B，即与聚酰胺类高分子聚合物形成不溶的高分子络合物。
所述水提供所述硫代硫酸钠和所述聚酰胺类高分子聚合物的溶解环境。
由此可见，本申请提供的重金属固化剂，通过硫代硫酸钠降低燃煤固相产物重高毒性重金属的溶解性和毒性，以及通过聚酰胺类高分子聚合物在重金属颗粒表面发生电性中和作用，形成不溶的高分子络合物，可以有效降低燃煤固相产物对环境的毒性，并能够抑制燃煤固相产物中重金属的浸出，从而有效降低燃煤电厂的重金属排放。
另一方面，本申请提供的重金属固化剂中各组分对应的原料来源广泛、价格低廉，合成过程也简单快捷，并且对环境没有危害，因此本申请提供的重金属固化剂具有经济性且不会对环境造成二次危害，可以长期使用。
为了提高重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在水中的溶解度，进而提高重金属固化剂对燃煤固相产物中重金属的固定效果，可选地，在一种实施方式中，本申请实施例提供的重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂。
本申请实施例通过加入表面活性剂，可以降低水的表面张力，以提高聚酰胺类高分子聚合物在水中的溶解度。其中，所述表面活性剂优选为聚乙二醇辛基苯基醚。通过添加聚乙二醇辛基苯基醚可以更大程度上提高聚酰胺类高分子聚合物在水中的溶解度，使得同样质量的聚酰胺类高分子聚合物可以与更多的重金属形成不溶性高分子络合物，从而提高重金属固化剂对燃煤固相产物中重金属的固定效果，减少重金属的浸出。
在一种实施方式中，本申请实施例提供的重金属固化剂由硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，聚乙二醇辛基苯基醚以及水组成；其中，所述硫代硫酸钠、所述聚酰胺类高分子聚合物、所述聚乙二醇辛基苯基醚、所述水按质量百分比计分别为：所述硫代硫酸钠0.001％～0.005％，所述聚酰胺类高分子聚合物0.01％～0.05％，所述聚乙二醇辛基苯基醚0.005％～0.02％，余量为水。通过实验，当本申请实施例提供的重金属固化剂中各组分比例如上时，抑制重金属浸出的效果最佳，经试验，重金属浸出浓度甚至可降低50％以上，控制燃煤固相产物中重金属的浸出效果显著。
本申请提供的重金属固化剂组成简单，当机组烟气条件或重金属排放特性发生变化时，可以方便快速地对各组分的投入量进行调整，在实际应用中具有较强的适应性。例如，当燃煤固相产物中高毒性重金属含量较高时，可以对应加大重金属固化剂中硫代硫酸钠的投入比例；当燃煤固相产物中重金属含量较高时，可以对应加大重金属固化剂中聚酰胺类高分子聚合物的投入比例，此时为提高聚酰胺类高分子聚合物在水中的溶解性，也可以适应性增加表面活性剂的投入比例。
在一种实施方式中，若燃煤固相产物中高毒性重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.003％～0.005％；若燃煤固相产物中高毒性重金属含量小于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.001％～0.003％。
其中，所述高毒性重金属的定义可以是指毒性高于预设阈值的重金属；也可以是根据同一种重金属元素处于不同价态时所具有的毒性差异来定义，例如铬在六价时的毒性高于铬在三价时的毒性，则把六价铬作为高毒性重金属，把三价铬作为低毒性重金属。所述高毒性重金属可以根据实际情况进行定义，在此不做限定。
本申请实施例根据燃煤固相产物中高毒性重金属的含量，对应调整重金属固化剂中硫代硫酸钠的投入比例，使得燃煤固相产物中的高毒性重金属含量与重金属固化剂中硫代硫酸钠的含量相匹配，在达到较好的转化效果的同时可以避免硫代硫酸钠的过量投入，从而能够降低成本、避免药品浪费。
在另一种实施方式中，若燃煤固相产物中重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.03％～0.05％；若燃煤固相产物中重金属含量小于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.01％～0.03％。
本申请实施例根据燃煤固相产物中重金属的含量，对应调整重金属固化剂中聚酰胺类高分子聚合物的投入比例，使得燃煤固相产物中的重金属含量与重金属固化剂中聚酰胺类高分子聚合物的含量相匹配，在达到较好的络合效果的同时可以避免聚酰胺类高分子聚合物的过量投入，从而能够降低成本、避免药品浪费。
上述根据燃煤固相产物中高毒性重金属的含量，对应调整重金属固化剂中硫代硫酸钠的投入比例，以及根据燃煤固相产物中重金属的含量，对应调整重金属固化剂中聚酰胺类高分子聚合物的投入比例，在实际应用中，可以是检测燃煤固相产物中总的重金属含量和其中包含的高毒性重金属的含量，根据总的重金属含量确定聚酰胺类高分子聚合物的投入比例，根据其中包含的高毒性重金属的含量确定硫代硫酸钠的投入比例。
本申请还提供一种本申请实施例提供的重金属固化剂的制备方法，如图2所示，所述方法包括：
步骤201，向水中加入聚酰胺类高分子聚合物并搅拌均匀，得到第一混合液；
步骤202，在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，即得所述重金属固化剂。
当所述重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂时，所述步骤202在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，具体包括：在所述第一混合液中加入所述表面活性剂和硫代硫酸钠并搅拌至完全溶解。其中，所述表面活性剂优选为聚乙二醇辛基苯基醚。
在实际情况中，可以在使用前可将不同组分的原料独立储存，使用时按照确定的比例进行配比获得重金属固化剂；或者，为了加快重金属固化剂制备过程，可以预先按比例配成高浓度的重金属固化剂溶液进行储存，使用时再添加水对所述高浓度的重金属固化剂溶液进行稀释以获得所需浓度的重金属固化剂。其中，为了避免配得的高浓度重金属固化剂溶液失活，所述配得的高浓度重金属固化剂溶液的储存时间不宜过久，以7～14天为宜。
本申请还提供一种利用本申请实施例提供的任一重金属固化剂控制燃煤固相产物中重金属浸出的方法，所述方法包括：将所述重金属固化剂加入所述燃煤固相产物中。
通过将重金属固化剂加入至燃煤固相产物中，可以利用重金属固化剂中的硫代硫酸钠降低燃煤固相产物重高毒性重金属的溶解性和毒性，以及利用重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在重金属颗粒表面发生电性中和作用，形成不溶的高分子络合物，控制燃煤固相产物中重金属的浸出，从而降低燃煤固相产物对环境和人类健康的危害。
在保证重金属固化剂对燃煤固相产物中重金属的处理脱效率的同时，为了避免重金属固化剂过量投入造成浪费，增加成本，在一种实施方式中，所述重金属固化剂与所述燃煤固相产物质量之比为1：100～5：100。通过此种方式可以同时兼顾对燃煤固相产物中重金属的处理效率和处理成本。
在一种实施方式中，利用本申请实施例提供的重金属固化剂处理燃煤固相产物的具体过程如图3所示，可以包括：
步骤301，确定燃煤固相产物中重金属含量，以及检测燃煤固相产物中重金属的浸出浓度。
其中，确定固相产物中重金属含量可以是确定总的重金属含量和其中包含的高毒性重金属的含量。
步骤302，根据所述重金属含量确定重金属固化剂中各组分投入比例。
其中，根据所述重金属含量确定重金属固化剂中各组分投入比例，可以是，根据总的重金属含量确定聚酰胺类高分子聚合物的投入比例，根据其中包含的高毒性重金属的含量确定硫代硫酸钠的投入比例。
步骤303，按所述投入比例制备重金属固化剂。
步骤304，将所述重金属固化剂加入燃煤固相产物中进行反应。
所述重金属固化剂可以通过计量泵添加到燃煤固相产物，并与燃煤固相产物在反应室中进行反应。
步骤305，检测由所述重金属固化剂处理后的燃煤固相产物中重金属的浸出浓度。
步骤306，监测所述浸出浓度是否符合排放要求，若符合，则进行步骤307，若不符合，则循环至步骤302，对不符合排放要求的燃煤固相产物进行二次处理。
步骤307，排放处理后的燃煤固相产物。
本申请实施例可以针对燃煤电厂、水泥厂、冶炼厂等工业系统的尾部烟气处理装置进行燃煤固相产物固化稳定改造，根据不同烟气条件及燃煤重金属排放浓度特性调节重金属固化剂中各组分的比例以及确定重金属固化剂用量，在锅炉底部、除尘器底部及脱硫塔尾部等设置固化稳定系统，将重金属固化剂喷入燃煤固相产物中，促进高毒重金属向低溶解性或低毒物质转化，降低其迁移性和，同时降低重金属排放浓度，从而降低燃煤固相产物对环境和人类健康的危害。
以下结合具体的示例对本申请进行进一步阐释，应当理解的是，以下的实施方式仅为示例，并不表示对申请实施例提供的重金属固化剂及其应用方法的限制。本申请实施例不限定于以下的具体示例，在不超出本申请记载范围内，可以适当的进行变更实施。
示例1
配制重金属固化剂，其中包括0.001％的硫代硫酸钠、0.01％的聚酰胺类高分子聚合物、0.005％的聚乙二醇辛基苯基醚，余量为水。
采集某电厂静电除尘器一电场飞灰和底渣，将所述重金属固化剂分别加入至上述燃煤固相产物飞灰和底渣中，并将重金属固化剂与燃煤固相产物按照质量之比为1:50的比例加入反应室，两者在反应室内发生相互作用，反应时间约3h。
在反应过程中，重金属固化剂中的硫代硫酸钠使飞灰和底渣中的高毒性重金属(如六价铬、三价砷)向低毒性重金属(三价铬、五价砷)转化，另外，重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在飞灰和底渣中的重金属颗粒表面发生电性中和作用，与重金属形成不溶的高分子络合物，将重金属固定。
采用固体废物毒性浸出实验方法(TCLP)对添加重金属固化剂前后的飞灰和底渣中铬和砷的浸出浓度进行测试；
测试结果表明，加入所述重金属固化剂后，飞灰和底渣中重金属浸出浓度明显下降，经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中铬的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了47.7％和43.6％；经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中砷的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了42.5％和41.8％。
示例2
配制重金属固化剂，其中包括0.003％的硫代硫酸钠、0.02％的聚酰胺类高分子聚合物、0.01％的聚乙二醇辛基苯基醚，余量为水。
采集某电厂静电除尘器一电场飞灰和底渣，将所述重金属固化剂分别加入至上述燃煤固相产物飞灰和底渣中，并将重金属固化剂与燃煤固相产物按照质量之比为3:100的比例加入反应室，两者在反应室内发生相互作用，反应时间约3h。
在反应过程中，重金属固化剂中的硫代硫酸钠使飞灰和底渣中的高毒性重金属(如六价铬、三价砷)向低毒性重金属(三价铬、五价砷)转化，另外，重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在飞灰和底渣中的重金属颗粒表面发生电性中和作用，与重金属形成不溶的高分子络合物，将重金属固定。
采用固体废物毒性浸出实验方法(TCLP)对添加重金属固化剂前后的飞灰和底渣中铬和砷的浸出浓度进行测试；
测试结果表明，加入所述重金属固化剂后，飞灰和底渣中重金属浸出浓度明显下降，经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中铬的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了55.7％和48.6％；经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中砷的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了51.3％和43.9％。
示例3
配制重金属固化剂，其中包括0.004％的硫代硫酸钠、0.03％的聚酰胺类高分子聚合物、0.01％的聚乙二醇辛基苯基醚，余量为水。
采集某电厂静电除尘器一电场飞灰和底渣，将所述重金属固化剂分别加入至上述燃煤固相产物飞灰和底渣中，并将重金属固化剂与燃煤固相产物按照质量之比为2:50的比例加入反应室，两者在反应室内发生相互作用，反应时间约3h。
在反应过程中，重金属固化剂中的硫代硫酸钠使飞灰和底渣中的高毒性重金属(如六价铬、三价砷)向低毒性重金属(三价铬、五价砷)转化，另外，重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在飞灰和底渣中的重金属颗粒表面发生电性中和作用，与重金属形成不溶的高分子络合物，将重金属固定。
采用固体废物毒性浸出实验方法(TCLP)对添加重金属固化剂前后的飞灰和底渣中铬和砷的浸出浓度进行测试；
测试结果表明，加入所述重金属固化剂后，飞灰和底渣中重金属浸出浓度明显下降，经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中铬的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了57.6％和50.6％；经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中砷的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了54.5％和47.7％。
示例4
配制重金属固化剂，其中包括0.005％的硫代硫酸钠、0.05％的聚酰胺类高分子聚合物、0.02％的聚乙二醇辛基苯基醚，余量为水。
采集某电厂静电除尘器一电场飞灰和底渣，将所述重金属固化剂分别加入至上述燃煤固相产物飞灰和底渣中，并将重金属固化剂与燃煤固相产物按照质量之比为1:20的比例加入反应室，两者在反应室内发生相互作用，反应时间约3h。
在反应过程中，重金属固化剂中的硫代硫酸钠使飞灰和底渣中的高毒性重金属(如六价铬、三价砷)向低毒性重金属(三价铬、五价砷)转化，另外，重金属固化剂中的聚酰胺类高分子聚合物在飞灰和底渣中的重金属颗粒表面发生电性中和作用，与重金属形成不溶的高分子络合物，将重金属固定。
采用固体废物毒性浸出实验方法(TCLP)对添加重金属固化剂前后的飞灰和底渣中铬和砷的浸出浓度进行测试；
测试结果表明，加入所述重金属固化剂后，飞灰和底渣中重金属浸出浓度明显下降，经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中铬的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了63.7％和54.9％；经所述重金属固化剂处理后的静电除尘器一电场飞灰和底渣中砷的浸出量与未加入所述重金属固化剂时相比分别降低了62.8％和51.7％。
可见，本申请提供的重金属固化剂，通过硫代硫酸钠降低有毒重金属的溶解性和毒性，以及通过聚酰胺类高分子聚合物在重金属颗粒表面发生电性中和作用，形成不溶的高分子络合物，可以有效降低燃煤固相产物对环境的毒性，并能够抑制燃煤固相产物中重金属的浸出，从而有效降低燃煤电厂的重金属排放，经试验，甚至可以降低50％以上，效果显著。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种重金属固化剂，其特征在于，所述重金属固化剂的组成成分包括硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，以及水。
2.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，所述重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的重金属固化剂，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚。
4.根据权利要求3所述的重金属固化剂，其特征在于，所述重金属固化剂由硫代硫酸钠，聚酰胺类高分子聚合物，聚乙二醇辛基苯基醚以及水组成；
其中，所述硫代硫酸钠、所述聚酰胺类高分子聚合物、所述聚乙二醇辛基苯基醚、所述水按质量百分比计分别为：所述硫代硫酸钠0.001％～0.005％，所述聚酰胺类高分子聚合物0.01％～0.05％，所述聚乙二醇辛基苯基醚0.005％～0.02％，余量为水。
5.根据权利要求4所述的重金属固化剂，其特征在于，若燃煤固相产物中高毒性重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.003％～0.005％；若燃煤固相产物中高毒性重金属含量小于5mg/kg，则所述硫代硫酸钠的质量百分比设置为0.001％～0.003％。
6.根据权利要求4所述的重金属固化剂，其特征在于，若燃煤固相产物中重金属含量大于或等于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.03％～0.05％；若燃煤固相产物中重金属含量小于5mg/kg，则所述聚酰胺类高分子聚合物的质量百分比设置为0.01％～0.03％。
7.一种权利要求1所述的重金属固化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
向水中加入聚酰胺类高分子聚合物并搅拌均匀，得到第一混合液；
在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，即得所述重金属固化剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述重金属固化剂的组成成分还包括表面活性剂时，所述在所述第一混合液加入硫代硫酸钠，搅拌至完全溶解，具体包括：在所述第一混合液中加入所述表面活性剂和硫代硫酸钠并搅拌至完全溶解。
9.一种利用如权利要求1-6中任一所述的重金属固化剂控制燃煤固相产物中重金属浸出的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述重金属固化剂加入所述燃煤固相产物中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述重金属固化剂与所述燃煤固相产物质量之比为1：100～5：100。
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| US20180078805A1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-03-22 | Redox Technology Group, Llc | Use of lead smelting slags for the stabilization of metal ions from solid or liquid media |
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