CN113289307A - 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法 - Google Patents

一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113289307A
CN113289307A CN202110623574.4A CN202110623574A CN113289307A CN 113289307 A CN113289307 A CN 113289307A CN 202110623574 A CN202110623574 A CN 202110623574A CN 113289307 A CN113289307 A CN 113289307A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fly ash
heavy metal
chelating agent
waste incineration
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202110623574.4A
Other languages
English (en)
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Taimeirui Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Taimeirui Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Taimeirui Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Taimeirui Environmental Protection Technology Co ltd
Priority to CN202110623574.4A priority Critical patent/CN113289307A/zh
Publication of CN113289307A publication Critical patent/CN113289307A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/33—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by chemical fixing the harmful substance, e.g. by chelation or complexation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/08—Toxic combustion residues, e.g. toxic substances contained in fly ash from waste incineration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/40—Inorganic substances
    • A62D2101/43—Inorganic substances containing heavy metals, in the bonded or free state
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/40—Inorganic substances
    • A62D2101/47—Inorganic substances containing oxygen, sulfur, selenium or tellurium, i.e. chalcogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本申请属于垃圾飞灰处理技术领域，更具体的，本申请涉及一种垃圾焚烧飞灰用螯合剂及其制备方法。所述垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，包括由以下重量份的原料制成：交联淀粉接枝聚丙烯酰胺20‑40份、谷氨酸二乙酸四钠20‑30份、甲基甘氨酸二乙酸10‑20份、柠檬酸5‑10份、异丙醇酰胺3‑5份、分散剂5‑10份和去离子水30‑50份。本申请制备的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，螯合效果好，且螯合剂和重金属生成的螯合物的稳定性好，螯合物在强酸下长时间放置不易析出重金属离子，同时螯合物在自然环境下长年放置也非常稳定。

Description

一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法
技术领域
本申请属于垃圾飞灰处理技术领域，更具体的，本申请涉及一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧可有效实现垃圾减量化、无害化和资源化，但不可避免的出现二次污染。垃圾焚烧过程产生的飞灰，其产生量是焚烧垃圾总量的2％～5％，富集有浓度高、波动大的Cd、Pb、Zn、Ni等重金属和二噁英等持久性有机污染物。
飞灰中的重金属主要来源于织物类、塑料类、灰土、干纸品等，属于入炉干垃圾范畴，厨余湿垃圾中重金属含量相对较小，实施垃圾分类后，虽然可以减少入炉焚烧垃圾总量，但入炉垃圾的单位重金属含量将增加，最终导致垃圾焚烧飞灰重金属含量升高。随着垃圾分类在全国的普及，垃圾干湿分离率越高，将导致垃圾焚烧飞灰中重金属含量的升高。加上重金属在环境中不断迁移、转化、被污染的土壤和水环境无法通过自身的净化作用实现消除，且不能被微生物分解，并会通过生物链富集，因此飞灰处理不当会导致其中的污染物重金属流失到环境中，对人体健康和自然环境造成严重的危害。
目前，解决飞灰中重金属问题的技术主要是采用螯合剂将飞灰中的重金属固定，螯合剂易于与水混合稀释，可在常规处理工艺中投加，且螯合剂的固定效果较佳。目前市场上常见的重金属螯合剂有氨基二硫代甲酸盐、无机磷酸盐、羟基羧酸、氨基羧酸和含羧酸类聚合物等。其中，无机磷酸盐会对环境尤其水域造成污染；氨基羧酸和含羧酸类聚合物在螯合金属后生物降解性极差，也会对环境造成损害；羟基羧酸的螯合性能较差；氨基二硫代甲酸盐的螯合性能较强，但形成的絮体小，沉降性能差，需维持适当过量才能达到较好的效果，且氨基二硫代甲酸盐含硫，会对环境带来二次污染。
公开号为CN109091792A的专利，公开了一种飞灰螯合剂，由有机膦酸、羟基羧酸、二硫代羧酸盐和碱溶液混合而成，提高了螯合剂的使用范围和去除率，但该螯合剂与重金属形成的螯合物在强酸环境下易析出重金属离子，降低了螯合剂的螯合稳定性。
发明内容
为了提高重金属螯合剂的螯合稳定性，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，采用如下的技术方案：一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，包括由以下重量份的原料制成：交联淀粉接枝聚丙烯酰胺20-40份、谷氨酸二乙酸四钠20-30份、甲基甘氨酸二乙酸10-20份、柠檬酸5-10份、异丙醇酰胺3-5份、分散剂5-10份和去离子水30-50份。
通过采取上述技术方案，甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸共同作用，可以中和飞灰中的Ca(OH)2，增强了飞灰的固结体致密度，可以降低飞灰的渗透系数，有效限制重金属迁移和浸出，提高了螯合剂的螯合效果。交联淀粉接枝聚丙烯酰胺具有多个高分子活性螯合基团，通过配位螯合、网捕、架桥等作用，对飞灰中的各种重金属快速捕捉，具有强大的螯合力，螯合后交联的网络结构使重金属被包裹在交联体中，结合稳定难以被浸出，显著提高了生成的螯合物的稳定性，使螯合物在强酸下长时间放置不易析出重金属离子，且螯合物在自然环境下长年放置也非常稳定。
优选的，所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的制备原料包括交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂；所述交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂的质量比为1：(2-4)：(0.0015-0.002)。
通过采取上述技术方案，本申请控制交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂的质量比，可以更好的调控交联淀粉接枝聚丙烯酰胺中交联网络结构的稳定性，本申请人在实验中意外发现，交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂的质量比为1：(2-4)：(0.0015-0.002)时，重金属螯合剂可以使重金属紧紧被包裹在交联体中，显著提高了螯合物的稳定性。
本申请中，所述引发剂选自硝酸铈铵、高锰酸钾和过硫酸钾中的一种或多种。
优选的，所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的制备方法包括如下步骤：
(1)将交联淀粉在70-80℃糊化2-4h，冷却后加入引发剂，再加入丙烯酰胺单体，在40-50℃接枝反应，无水乙醇洗涤至无白色粘稠状的物质析出，得粗品；
(2)将粗品加入丙酮中，回流提取除去丙烯酰胺均聚物，干燥，得交联淀粉接枝聚丙烯酰胺。
通过采取上述技术方案，本申请控制交联淀粉的糊化温度和糊化时间，可以使交联淀粉微观结构从有序转变为无序，同时保持交联淀粉的交联网络结构，本申请人在实验中意外发现交联淀粉在70-80℃糊化2-4h，可以更好的形成均匀的糊状溶液，提高了交联淀粉与聚丙烯酰胺的接触面积，同时接枝反应温度为40-50℃，不易破坏交联淀粉上带有的反应基团的活性，不仅保持了交联淀粉的空间网络结构，还促进了交联淀粉与丙烯酰胺的交联，提高了交联淀粉接枝聚丙烯酰胺中交联网络结构的稳定性，提高了交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的螯合力。
优选的，所述交联淀粉为交联羧甲基淀粉。
通过采取上述技术方案，交联羧甲基淀粉含有羧基，具有较强的亲水性，可以提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺在去离子水中的溶解性，更有利于交联淀粉接枝聚丙烯酰胺与谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸的共同作用，同时交联羧甲基淀粉由于羧基的空间位阻效应，提高了交联羧甲基淀粉的膨胀力，有利于重金属进入交联淀粉接枝聚丙烯酰胺交联体中，从而提高了交联淀粉接枝聚丙烯酰胺对重金属离子的螯合作用。
优选的，所述交联羧甲基淀粉的制备方法包括如下步骤：
S1、将交联淀粉用乙醇溶解，加入氢氧化钠溶液碱化；
S2、再加入15-25wt％氯乙酸乙醇溶液进行醚化，调节pH至中性，洗涤至无氯离子，干燥，得交联羧甲基淀粉；所述交联淀粉和氯乙酸乙醇溶液的质量比为1：(2-4)。
通过采取上述技术方案，本申请控制氯乙酸乙醇溶液的浓度、交联淀粉和氯乙酸乙醇溶液的质量比，可以控制交联羧甲基淀粉中羧基的含量，申请人在实验过程中意外的发现，当氯乙酸乙醇溶液的浓度为15-25wt％、交联淀粉和氯乙酸乙醇溶液的质量比为1：(2-4)时，不会降低交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的螯合效果，且交联羧甲基淀粉的膨胀力进一步得到提高，可以更好的发挥交联淀粉接枝聚丙烯酰胺与谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸的共同作用。
优选的，所述交联羧甲基淀粉的取代度为0.3-0.5。
通过采取上述技术方案，当交联羧甲基淀粉的取代度为0.3-0.5，可以进一步提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺中交联网络结构的稳定性，进而提高了交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的螯合力，尤其是酸性环境下的螯合稳定性。
优选的，所述异丙醇酰胺为二异丙醇酰胺。
通过采取上述技术方案，二异丙醇酰胺可以提高飞灰与螯合剂的相容性，同时二异丙醇酰胺含有支链结构，提高了交联淀粉接枝聚丙烯酰胺对飞灰中重金属的捕捉速度和螯合稳定性，进而提高了螯合效果。
优选的，所述分散剂由马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠按质量比1：(0.6-0.9)。
优选的，所述马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠的质量比为1:0.7。
通过采取上述技术方案，马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠复配作为分散剂，提高了螯合剂的分散性，同时还有利于提高飞灰与螯合剂的相容性，有利于提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺对飞灰中重金属的捕捉速度，从而提高螯合剂的螯合效果。当马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠的质量比为1:0.7时，还有利于提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺与谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸的共同作用，进一步提高了螯合剂的螯合效果和螯合物的稳定性。
第二方面，本申请提供一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂的制备方法，包括如下步骤：
将交联淀粉接枝聚丙烯酰胺、谷氨酸二乙酸四钠和甲基甘氨酸二乙酸混合均匀，再加入异丙醇酰胺、分散剂、去离子水和柠檬酸，混合均匀，得垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂。
通过采取上述技术方案，本申请的螯合剂的制备方法简单，制备的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，能快速的捕捉飞灰中的重金属，去除率高，对环境无污染等特点，且螯合剂与重金属形成的螯合物在强酸环境下不易析出重金属离子，稳定性好。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸共同作用，可以中和飞灰中的Ca(OH)2，增强了飞灰的固结体致密度，可以降低飞灰的渗透系数，有效限制重金属迁移和浸出，提高了螯合剂的螯合效果。交联淀粉接枝聚丙烯酰胺具有多个高分子活性螯合基团，显著提高了生成的螯合物的稳定性，使螯合物在强酸下长时间放置不易析出重金属离子，且螯合物在自然环境下长年放置也非常稳定。
2、本申请优选采用交联羧甲基淀粉接枝聚丙烯酰胺，具有较强的亲水性，可以提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺在去离子水中的溶解性和交联羧甲基淀粉的膨胀力，更有利于交联淀粉接枝聚丙烯酰胺与谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸的共同作用，从而提高了螯合剂的螯合效果。
3、本申请优选采用马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠复配作为分散剂，不仅提高了螯合剂的分散性，还提高了螯合剂的螯合效果和螯合物的稳定性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请使用的原料均可通过市售获得，若无特殊说明，本申请各制备例、实施例、对比例中未提及的原料均购买自国药集团化学试剂有限公司。
制备例
制备例1-5提供了一种交联羧甲基淀粉，以下以制备例1为例进行说明。
制备例1提供的交联羧甲基淀粉，其制备步骤为：
S1、取200g交联淀粉加入500mL乙醇中，搅拌溶解完全后滴加50mL浓度为2mol/L的氢氧化钠水溶液，滴加完全后在30℃碱化反应2h；
S2、向所述步骤S1得到的反应液中加入800g质量分数为15wt％的氯乙酸乙醇溶液，在70℃醚化4h，醚化结束后用0.1mol/L盐酸调节反应液的pH为7，抽滤，用无水乙醇洗涤上层固体，洗涤至滤液中无氯离子，在60℃下干燥至恒重，得交联羧甲基淀粉；
其中，所述交联淀粉的型号为HX-88，购买自广东弘欣生物科技有限公司。
制备例2-5，与制备例1不同之处仅在于：所述氯乙酸乙醇溶液的质量和质量分数不同，具体见表1。
表1制备例1-5氯乙酸乙醇溶液的质量和质量分数
制备例 制备例1 制备例2 制备例3 制备例4 制备例5
质量 800g 600g 400g 600g 600g
质量分数 15wt％ 15wt％ 15wt％ 20wt％ 25wt％
针对本申请制备例1-5提供的交联羧甲基淀粉，按照FZ/T 15001-2008中6.3.6节的方法，测试制备例1-5所述交联羧甲基淀粉的取代度，测试结果见表2。
表2制备例1-5交联羧甲基淀粉的取代度
制备例 制备例1 制备例2 制备例3 制备例4 制备例5
取代度 0.5 0.3 0.22 0.5 0.56
制备例6-17提供了一种交联淀粉接枝聚丙烯酰胺，以下以制备例6为例进行说明。
制备例6提供的交联淀粉接枝聚丙烯酰胺，其制备步骤为：
(1)将200g交联淀粉在70℃糊化4h，冷却至40℃，加入0.3g引发剂，再加入400g丙烯酰胺单体，在N2氛围下、40℃反应3h，反应结束后用无水乙醇洗涤至反应液中无白色粘稠状的物质析出，得粗品；
(2)将所述步骤(1)得到的粗品加入丙酮中，回流提取除去丙烯酰胺均聚物，在60℃干燥，得交联淀粉接枝聚丙烯酰胺；
其中，所述交联淀粉的型号为HX-88；
所述引发剂为过硫酸钾。
制备例7-10，与制备例6不同之处仅在于：所述糊化温度、糊化时间和接枝温度不同，具体见表3。
表3制备例6-10糊化温度、糊化时间和接枝温度
制备例 制备例6 制备例7 制备例8 制备例9 制备例10
糊化温度 70℃ 80℃ 75℃ 85℃ 65℃
糊化时间 4h 2h 3h 1h 6h
接枝温度 40℃ 50℃ 45℃ 45℃ 40℃
制备例11-12，与制备例8不同之处仅在于：所述丙烯酰胺单体和引发剂的质量不同，具体见表4。
表4制备例8、11-12丙烯酰胺单体和引发剂的质量
制备例 制备例8 制备例11 制备例12
引发剂 0.3g 0.4g 0.35g
丙烯酰胺单体 400g 600g 500g
制备例13-17，与制备例12不同之处仅在于：所述交联淀粉的种类和来源不同，具体见表5。
表5制备例12-17交联淀粉的种类和来源
Figure BDA0003100207200000061
制备对比例
制备对比例1，提供了一种直链淀粉接枝聚丙烯酰胺，所述直链淀粉接枝聚丙烯酰胺的制备方法与制备例6不同之处仅在于：所述交联淀粉等质量替换为直链淀粉，货号为A0512，购买自Sigma。
实施例
实施例1-20提供了一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，以下以实施例1为例进行说明。
实施例1提供的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其制备步骤为：
将20g交联淀粉接枝聚丙烯酰胺、20g谷氨酸二乙酸四钠和10g甲基甘氨酸二乙酸混合均匀，再加入3g异丙醇酰胺、5g分散剂、30g去离子水和5g柠檬酸，混合均匀，得垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂；
其中，所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺来源于制备例6；
所述谷氨酸二乙酸四钠的CAS号为51981-21-6；
所述甲基甘氨酸二乙酸的CAS号为29578-05-0；
所述异丙醇酰胺为椰油酸单异丙醇酰胺CMIPA，CAS号为68333-82-4；
所述分散剂为十二烷基硫酸钠。
实施例2-3，与实施例1不同之处仅在于：所述垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂的制备原料的质量不同，具体见表6。
表6实施例1-3垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂的制备原料的质量
Figure BDA0003100207200000062
Figure BDA0003100207200000071
实施例4-14，与实施例3不同之处仅在于：所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的来源不同，具体见表7。
表7实施例3-14交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的来源
Figure BDA0003100207200000072
实施例15，与实施例13不同之处仅在于：所述异丙醇酰胺为二异丙醇酰胺，型号为FF-8661，购买自广州富飞化工有限公司。
实施例16，与实施例15不同之处仅在于：所述分散剂由马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠按质量比1:0.6混合而成；所述马来酸-丙烯酸共聚物的型号为LA-8R，购买自山东力昂新材料科技有限公司。
实施例17，与实施例16不同之处仅在于：所述马来酸-丙烯酸共聚物LA-8R和十二烷基硫酸钠的质量比1:0.7。
实施例18，与实施例16不同之处仅在于：所述马来酸-丙烯酸共聚物LA-8R和十二烷基硫酸钠的质量比1:0.9。
实施例19，与实施例15不同之处仅在于：所述分散剂由聚丙烯酸和十二烷基硫酸钠按质量比1:0.6混合而成；所述聚丙烯酸的型号为GY-303，购买自常州市润洋化工有限公司。
实施例20，与实施例15不同之处仅在于：所述分散剂为马来酸-丙烯酸共聚物LA-8R。
对比例
对比例1，与实施例1不同之处仅在于：所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺等质量替换为交联淀粉HX-88。
对比例2，与实施例1不同之处仅在于：所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺等质量替换为聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺的型号为WB-1111，购买自山东沃博鑫龙洗煤助剂有限公司。
对比例3，与实施例1不同之处仅在于：所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺等质量替换为直链淀粉接枝聚丙烯酰胺(来源于制备对比例1)。
对比例4，与实施例1不同之处仅在于：所述甲基甘氨酸二乙酸等质量替换为柠檬酸。
对比例5，与实施例1不同之处仅在于：所述柠檬酸等质量替换为甲基甘氨酸二乙酸。
性能检测试验
针对本申请实施例1-20和对比例1-5提供的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，进行如下的性能检测。
1、重金属含量检测：分别将1.5g本申请实施例1-20和对比例1-5提供的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂加入100g飞灰，混合搅拌均匀后，立即采用表8中的测试方法分别测试汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，测试结果见表9。
表8各金属含量的测试方法
金属 测试方法
汞 HJ 702-2014
铅 HJ 781-2016
镉 HJ 781-2016
砷 GB 5085.3-2007附录E
六价铬 GB/T 15555.4-1995
表9重金属含量测试结果
螯合剂 汞(μg/L) 铅(mL/L) 镉(mL/L) 砷(μg/L) 六价(μg/L)
实施例1 0.12 15 6 1.2 9
实施例2 0.11 14.4 5.6 1.1 8.8
实施例3 0.1 14.2 5.4 1 8.7
实施例4 0.09 14 5.1 0.9 8.5
实施例5 0.08 13.6 4.8 0.9 8.1
实施例6 0.13 15.3 6.5 1.3 9.4
实施例7 0.14 15.5 6.7 1.3 9.7
实施例8 0.07 13.4 4.7 0.8 7.8
实施例9 0.07 13.3 4.6 0.8 7.7
实施例10 0.05 12 4 0.5 7
实施例11 0.06 12.6 4.2 0.6 7.3
实施例12 0.065 12.9 4.4 0.7 7.5
实施例13 0.05 12 4 0.5 7
实施例14 0.062 12.3 4.1 0.53 7.1
实施例15 0.046 11.5 3.8 0.47 6.7
实施例16 0.038 10.9 3.1 0.37 5.7
实施例17 0.036 10.8 3 0.36 5.6
实施例18 0.04 11 3.2 0.39 5.8
实施例19 0.043 11.2 3.4 0.42 6.3
实施例20 0.048 11.7 3.9 0.49 6.8
对比例1 0.24 29 13 2.1 16
对比例2 0.25 28 12 1.8 14
对比例3 0.19 24 11 1.6 13
对比例4 0.25 30 14 2.3 17
对比例5 0.21 28 12 1.9 15
2、酸性环境下的稳定性测试：分别将1.5g本申请实施例1-20和对比例1-5提供的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂加入100g飞灰，混合搅拌均匀后，在浓度为1mol/L的盐酸溶液中放置1个月，再采用表8中的测试方法分别测试汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，测试结果见表10。
表10酸性环境下的稳定性测试结果
螯合剂 汞(μg/L) 铅(mL/L) 镉(mL/L) 砷(μg/L) 六价(μg/L)
实施例1 0.19 22 9 1.8 13
实施例2 0.17 19.5 8.6 1.6 12.2
实施例3 0.15 19 8.3 1.5 11.9
实施例4 0.13 18 7.9 1.4 11.5
实施例5 0.12 17.4 7.4 1.3 11
实施例6 0.25 22.5 9.5 2 14.5
实施例7 0.28 22.9 9.9 1.9 14.9
实施例8 0.12 17.3 7.3 1.2 10.8
实施例9 0.11 17 6.9 1.1 10.2
实施例10 0.07 14 5.2 0.7 8.6
实施例11 0.08 14.3 5.8 0.8 9.2
实施例12 0.09 15 6.3 0.9 9.7
实施例13 0.07 14 5.2 0.7 8.6
实施例14 0.072 14.2 5.4 0.72 8.7
实施例15 0.063 13.2 4.6 0.6 8
实施例16 0.042 11.5 3.5 0.41 6.3
实施例17 0.039 11.2 3.3 0.39 6.1
实施例18 0.045 11.6 3.7 0.43 6.5
实施例19 0.059 12.6 4.2 0.52 7.3
实施例20 0.056 13 4.4 0.55 7.5
对比例1 0.38 37 23 3.2 22
对比例2 0.42 43 24 3.4 26
对比例3 0.35 36 19 2.8 23
对比例4 0.37 39 17 2.6 20
对比例5 0.34 35 16 2.4 18
3、自然环境下的稳定性测试：分别将1.5g本申请实施例1-20和对比例1-5提供的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂加入100g飞灰，混合搅拌均匀后，在25℃、相对湿度为60％的环境中放置1年，再采用表8中的测试方法分别测试汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，测试结果见表11。
表11自然环境下的稳定性测试结果
Figure BDA0003100207200000091
Figure BDA0003100207200000101
以下结合表9-11提供的检测数据，详细说明本申请。
对比本申请实施例1和对比例4-5的实验数据可知，实施例1含甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸，与实施例1相比，对比例4无甲基甘氨酸二乙酸，对比例5无柠檬酸，实施例1中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量明显低于对比例4和对比例5中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，说明甲基甘氨酸二乙酸和柠檬酸共同作用，提高了重金属螯合剂的螯合效果。
对比本申请实施例1和对比例1-3的实验数据可知，实施例1为交联淀粉接枝聚丙烯酰胺，与实施例1相比，对比例1为交联淀粉HX-88，对比例2为聚丙烯酰胺，对比例3为直链淀粉接枝聚丙烯酰胺，实施例1中在浓度为1mol/L的盐酸溶液中放置1个月、在25℃、相对湿度为60％的环境中放置1年后的汞、铅、镉、砷和六价铬的含量明显低于对比例1-3，说明交联淀粉接枝聚丙烯酰胺可以将重金属包裹在交联的网络结构中，提高了生成的螯合物的在酸性环境下和自然环境下长时间放置下的稳定性。
从本申请实施例1-3的实验数据可知，本申请制备的垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，对飞灰中的汞、铅、镉、砷和六价铬的螯合效果好，同时螯合物在强酸下长时间放置不易析出重金属离子，且螯合物在自然环境下长年放置也非常稳定。
对比本申请实施例3-7的实验数据可知，实施例6中交联淀粉的糊化温度高于80℃，实施例7中交联淀粉的糊化温度低于70℃，实施例6、7中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量明显高于实施例3-5中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，说明交联淀粉的糊化温度为70-80℃时，可以提高交联淀粉接枝聚丙烯酰胺中交联网络结构的稳定性，使得螯合物在强酸下长时间放置不易析出重金属离子、在自然环境下长年放置也非常稳定。
对比本申请实施例9-10的实验数据可知，实施例10为交联羧甲基淀粉接枝聚丙烯酰胺，显著提高了重金属螯合剂的螯合效果和螯合物的稳定性。
对比本申请实施例10-14的实验数据和表2的测试数据可知，实施例10、13中交联羧甲基淀粉的取代度为0.5，实施例11交联羧甲基淀粉的取代度为0.3，实施例12中交联羧甲基淀粉的取代度小于0.3，实施例14中交联羧甲基淀粉的取代度大于0.5，实施例10、13的螯合效果最好，且实施例10、13形成的螯合物在浓度为1mol/L的盐酸溶液中放置1个月和25℃、相对湿度为60％的环境中放置1年后的螯合物的稳定性都很好，而实施例12形成的螯合物在酸性环境下的稳定性降低，实施例14形成的螯合物在25℃、相对湿度为60％的环境下的稳定性较差。
对比本申请实施例14-15的实验数据可知，实施例14为椰油酸单异丙醇酰胺，而实施例15为二异丙醇酰胺FF-8661，实施例15中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量明显低于实施例14中汞、铅、镉、砷和六价铬的含量，说明二异丙醇酰胺可以提高重金属螯合剂的螯合效果。
对比本申请实施例15-20的实验数据可知，马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠两者复配作为分散剂，提高了螯合剂的螯合效果，尤其是当马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠的质量比为1:0.7时，螯合剂的螯合效果和螯合物的稳定性同时得到显著提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，包括由以下重量份的原料制成：交联淀粉接枝聚丙烯酰胺20-40份、谷氨酸二乙酸四钠20-30份、甲基甘氨酸二乙酸10-20份、柠檬酸5-10份、异丙醇酰胺3-5份、分散剂5-10份和去离子水30-50份。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的制备原料包括交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂；所述交联淀粉、丙烯酰胺单体和引发剂的质量比为1：（2-4）：（0.0015-0.002）。
3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述交联淀粉接枝聚丙烯酰胺的制备方法包括如下步骤：
（1）将交联淀粉在70-80℃糊化2-4h，冷却后加入引发剂，再加入丙烯酰胺单体，在40-50℃接枝反应，无水乙醇洗涤至无白色粘稠状的物质析出，得粗品；
（2）将粗品加入丙酮中，回流提取除去丙烯酰胺均聚物，干燥，得交联淀粉接枝聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述交联淀粉为交联羧甲基淀粉。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述交联羧甲基淀粉的制备方法包括如下步骤：
S1、将交联淀粉用乙醇溶解，加入氢氧化钠溶液碱化；
S2、再加入15-25wt%氯乙酸乙醇溶液进行醚化，调节pH至中性，洗涤至无氯离子，干燥，得交联羧甲基淀粉；所述交联淀粉和氯乙酸乙醇溶液的质量比为1：（2-4）。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述交联羧甲基淀粉的取代度为0.3-0.5。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述异丙醇酰胺为二异丙醇酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述分散剂由马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠按质量比1：（0.6-0.9）。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂，其特征在于，所述马来酸-丙烯酸共聚物和十二烷基硫酸钠的质量比为1:0.7。
10.权利要求1-9中任一项所述的一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将交联淀粉接枝聚丙烯酰胺、谷氨酸二乙酸四钠和甲基甘氨酸二乙酸混合均匀，再加入异丙醇酰胺、分散剂、去离子水和柠檬酸，混合均匀，得垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂。
CN202110623574.4A 2021-06-04 2021-06-04 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法 Withdrawn CN113289307A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110623574.4A CN113289307A (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110623574.4A CN113289307A (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113289307A true CN113289307A (zh) 2021-08-24

Family

ID=77327429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110623574.4A Withdrawn CN113289307A (zh) 2021-06-04 2021-06-04 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113289307A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113755177A (zh) * 2021-11-09 2021-12-07 锐创环境科技(天津)有限公司 一种用于飞灰处理的土壤改良剂及其使用方法
CN114082128A (zh) * 2021-10-20 2022-02-25 神美科技有限公司 垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114082128A (zh) * 2021-10-20 2022-02-25 神美科技有限公司 垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法
CN113755177A (zh) * 2021-11-09 2021-12-07 锐创环境科技(天津)有限公司 一种用于飞灰处理的土壤改良剂及其使用方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113289307A (zh) 一种垃圾焚烧飞灰用重金属螯合剂及其制备方法
Tripathy et al. High performance flocculating agent based on partially hydrolysed sodium alginate–g–polyacrylamide
Chang et al. Synthesis of crosslinked starch-graft-polyacrylamide-co-sodium xanthate and its performances in wastewater treatment
US3541009A (en) Polymer-polysaccharide-caustic alkali compositions and process of separating solids from aqueous suspensions therewith
Duan et al. Synthesis of a novel flocculant on the basis of crosslinked Konjac glucomannan-graft-polyacrylamide-co-sodium xanthate and its application in removal of Cu2+ ion
Rop et al. Biodegradable water hyacinth cellulose-graft-poly (ammonium acrylate-co-acrylic acid) polymer hydrogel for potential agricultural application
CN103121742A (zh) 一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂
CN104649398B (zh) 有机高分子重金属螯合絮凝剂及其制备方法和应用
CN105129944A (zh) 一种无机-改性壳聚糖复合型高分子絮凝剂
CN108359103B (zh) 一种疏水改性壳聚糖絮凝剂及其制备方法和应用
CN102604116A (zh) 一种改性淀粉-壳聚糖共聚物絮凝剂及其制备方法
Akinterinwa et al. Focus on the removal of lead and cadmium ions from aqueous solutions using starch derivatives: A review
Apopei et al. Graft copolymerization of acrylonitrile onto potatoes starch by ceric ion
CN107011471A (zh) 一种速溶型高分子量聚丙烯酰胺的制备方法
CN105524220A (zh) 壳聚糖改性高分子絮凝剂的制备方法
CN108083613A (zh) 一种污水污泥高效脱水剂及其制备方法和应用
CN113019335B (zh) 双功能改性玉米秸秆纤维素吸附剂、控制合成方法及应用
JPH07100304A (ja) 懸濁液の凝集方法
CN105131186A (zh) 功能化淀粉螯合剂及其制备方法
Zhang et al. Synthesis and flocculation characteristics of chitosan and its grafted polyacrylamide
Chen et al. Synthesis and dewatering properties of cellulose derivative-grafting DMC amphoteric biodegradable flocculants
CN110759413B (zh) 一种印染废水处理剂及处理方法
CN112939175A (zh) 一种具有去除重金属离子功能的改性淀粉絮凝剂及其制备方法和应用
CN103570112A (zh) 一种用于去除工业废水中重金属离子的预糊化淀粉-壳聚糖接枝共聚物絮凝剂的制备方法
CN105664417A (zh) 一种重金属螯合剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210824