CN114082128A - 垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法，涉及垃圾焚烧飞灰处理技术领域。该垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，所述柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成。本发明，以柠檬酸螯合剂作为捕捉剂主要配料，配合聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠与聚合氯化铝等等，将有机物与无机物结合在一起，不仅减少了无机物的使用量，减少了二次污染的可能，同时，通过添加的无机物减少了有机酸螯合剂的拮抗效应，让整个捕捉剂可以更加高效的对飞灰中重金属进行捕捉。

Description

垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理技术领域，具体为垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法。

背景技术

飞灰是垃圾焚烧的必然产物，目前，我国经济发达地区飞灰主要通过简易处理后运往安全填埋场填埋,不仅大量占用了安全填埋场的库容，且成本高,一般为2000-3000元/吨，而一些经济欠发达、没有条件建设安全填埋场的地区，一般采用堆存或简单水泥固化后运往垃圾填埋场填埋的方式，存在着二次污染的隐患。

飞灰的主要组成为各种含重金属元素的氧化、盐化混合物，严重时会造成大气污染，进入水体会淤塞河道，内含的化学物质会对人体造成危害，因此，选择焚烧的方式处理生活垃圾，则需要处理飞灰中的重金属物质，目前，现有技术中部分飞灰采用高分子螯合剂进行处理，能克服现有技术中存在的对重金属漏捕的不足，但是，该高分子螯合剂在对飞灰中重金属进行处理时，常常表现出拮抗效应，导致部分重金属捕捉的不彻底，达不到飞灰中重金属捕捉的实际效果。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法，解决了现有技术中高分子螯合剂在对飞灰中重金属进行处理时，常常表现出拮抗效应，导致部分重金属捕捉的不彻底，达不到飞灰中重金属捕捉的实际效果的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，所述捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，所述柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成；

所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂30-40份、聚丙烯酰胺10-20份、二乙基三胺五乙酸6-10份、十二烷基硫酸钠8-12份、聚合氯化铝6-8份、腐殖酸钠4-6份、二硫化碳2-4份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸8-10份、七水硫酸铁1-2份、硫酸锰1-2份、氢氧化钠1-3份、表面活性剂1-2份、水20-30份。

优选的，所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂30份、聚丙烯酰胺10份、二乙基三胺五乙酸6份、十二烷基硫酸钠8份、聚合氯化铝6份、腐殖酸钠4份、二硫化碳2份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸8份、七水硫酸铁1份、硫酸锰1份、氢氧化钠1份、表面活性剂1份、水20份。

优选的，所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂35份、聚丙烯酰胺15份、二乙基三胺五乙酸8份、十二烷基硫酸钠10份、聚合氯化铝7份、腐殖酸钠5份、二硫化碳3份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸9份、七水硫酸铁1.5份、硫酸锰1.5份、氢氧化钠1.5份、表面活性剂1.5份、水25份。

优选的，所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂40份、聚丙烯酰胺20份、二乙基三胺五乙酸10份、十二烷基硫酸钠12份、聚合氯化铝8份、腐殖酸钠6份、二硫化碳4份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸10份、七水硫酸铁2份、硫酸锰2份、氢氧化钠3份、表面活性剂2份、水30份。

优选的，所述表面活性剂为二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或者多种。

垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份取柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳；

S2、将柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸与十二烷基硫酸钠投加到搅拌釜中，调节搅拌釜内温度为10-20℃，搅拌20-40min；

S3、继续往搅拌釜中加入聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳，调节搅拌釜内温度为30-40℃，搅拌30-60min；

S4、调节搅拌釜内部温度为室温，静置1-2h后包装入库。

优选的，所述柠檬酸螯合剂的制备步骤如下：

1)取柠檬酸、七水硫酸铁与硫酸锰于反应容器中，搅拌20-30min；

2)往上述物料中加入氢氧化钠与表面活性剂，同时缓慢加入水，并进行搅拌，在氮气保护体系中进行螯合反应，即得柠檬酸螯合剂。

(三)有益效果

本发明提供了垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂及其制备方法。具备以下有益效果：

1、本发明，以柠檬酸螯合剂作为捕捉剂主要配料，柠檬酸螯合剂可以通过螯合剂分子与金属离子的强结合作用，将金属离子包合到螯合剂内部，变成稳定的，分子量更大的化合物，从而阻止金属离子起作用，同时将聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠与聚合氯化铝等无机物与有机物结合在一起，不仅减少了无机物的使用量，减少了二次污染的可能，同时，通过添加的二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠等，改善了反应体系中的环境，在反应体系中存在更多的离子，进而减少了有机酸螯合剂的拮抗效应，让整个捕捉剂可以更加高效的对飞灰中重金属进行捕捉。

2、本发明，飞灰捕捉剂通过人工合成高分子螯合基团对飞灰中的各种重金属进行捕捉、螯合，并生成不溶于水的重金属螯合物，重金属离子强力螯合的高分子聚合物，因能在常温和很宽的PH值条件范围内，与Cu、Cd、Hg、Pb、Mn、Ni、Zn、Cr等各种重金属离子进行化学反应，并在短时间内迅速与各种金属离子形成螯合物并借助聚铝或者碱铝而沉淀下来，通过对人工合成高分子的应用螯合容量、螯合速度和去除率大大提高，从而摆脱了残留率高、使用成本高的缺点。

3、本发明，利用聚丙烯酰胺与腐殖酸钠的大分子无定型结构，在对飞灰中重金属进行捕捉，提高了对飞灰中重金属的络合能力，聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，同时也是一种高分子絮凝剂产品，专门可以吸附悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度，腐植酸钠是以风化煤、泥炭和褐煤为原料经特殊工艺加工制成的一种具有多种功能的大分子有机弱酸钠盐，呈碱性，黑亮色，不定型固体颗粒，加快无机物对飞灰中杂物的吸附，从而可以有效的对飞灰中重金属进行固化，进一步降低了污染的可能性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例提供垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成；

表面活性剂为二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或者多种；

捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂30份、聚丙烯酰胺10份、二乙基三胺五乙酸6份、十二烷基硫酸钠8份、聚合氯化铝6份、腐殖酸钠4份、二硫化碳2份；

柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸8份、七水硫酸铁1份、硫酸锰1份、氢氧化钠1份、表面活性剂1份、水20份。

垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份取柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳；

S2、将柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸与十二烷基硫酸钠投加到搅拌釜中，调节搅拌釜内温度为10-20℃，搅拌20-40min；

S3、继续往搅拌釜中加入聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳，调节搅拌釜内温度为30-40℃，搅拌30-60min；

S4、调节搅拌釜内部温度为室温，静置1-2h后包装入库。

其中，柠檬酸螯合剂的制备步骤如下：

1)取柠檬酸、七水硫酸铁与硫酸锰于反应容器中，搅拌20-30min；

2)往上述物料中加入氢氧化钠与表面活性剂，同时缓慢加入水，并进行搅拌，在氮气保护体系中进行螯合反应，即得柠檬酸螯合剂。

本发明，以柠檬酸螯合剂作为捕捉剂主要配料，配合聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠与聚合氯化铝等等，将有机物与无机物结合在一起，不仅减少了无机物的使用量，减少了二次污染的可能，同时，通过添加的无机物减少了有机酸螯合剂的拮抗效应，让整个捕捉剂可以更加高效的对飞灰中重金属进行捕捉。

实施例二：

本发明实施例提供垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成；

表面活性剂为二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或者多种；

捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂35份、聚丙烯酰胺15份、二乙基三胺五乙酸8份、十二烷基硫酸钠10份、聚合氯化铝7份、腐殖酸钠5份、二硫化碳3份；

柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸9份、七水硫酸铁1.5份、硫酸锰1.5份、氢氧化钠1.5份、表面活性剂1.5份、水25份。

垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份取柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳；

S2、将柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸与十二烷基硫酸钠投加到搅拌釜中，调节搅拌釜内温度为10-20℃，搅拌20-40min；

S3、继续往搅拌釜中加入聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳，调节搅拌釜内温度为30-40℃，搅拌30-60min；

S4、调节搅拌釜内部温度为室温，静置1-2h后包装入库。

其中，柠檬酸螯合剂的制备步骤如下：

1)取柠檬酸、七水硫酸铁与硫酸锰于反应容器中，搅拌20-30min；

2)往上述物料中加入氢氧化钠与表面活性剂，同时缓慢加入水，并进行搅拌，在氮气保护体系中进行螯合反应，即得柠檬酸螯合剂。

本发明，飞灰捕捉剂通过人工合成高分子螯合基团对飞灰中的各种重金属进行捕捉、螯合，并生成不溶于水的重金属螯合物，通过对人工合成高分子的应用螯合容量、螯合速度和去除率大大提高，从而摆脱了残留率高、使用成本高的缺点。

实施例三：

本发明实施例提供垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成；

表面活性剂为二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或者多种；

捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂40份、聚丙烯酰胺20份、二乙基三胺五乙酸10份、十二烷基硫酸钠12份、聚合氯化铝8份、腐殖酸钠6份、二硫化碳4份；

柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸10份、七水硫酸铁2份、硫酸锰2份、氢氧化钠3份、表面活性剂2份、水30份。

垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份取柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳；

S2、将柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸与十二烷基硫酸钠投加到搅拌釜中，调节搅拌釜内温度为10-20℃，搅拌20-40min；

S3、继续往搅拌釜中加入聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳，调节搅拌釜内温度为30-40℃，搅拌30-60min；

S4、调节搅拌釜内部温度为室温，静置1-2h后包装入库。

其中，柠檬酸螯合剂的制备步骤如下：

1)取柠檬酸、七水硫酸铁与硫酸锰于反应容器中，搅拌20-30min；

2)往上述物料中加入氢氧化钠与表面活性剂，同时缓慢加入水，并进行搅拌，在氮气保护体系中进行螯合反应，即得柠檬酸螯合剂。

本发明，利用聚丙烯酰胺与腐殖酸钠的大分子无定型结构，在对飞灰中重金属进行捕捉，提高了对飞灰中重金属的络合能力，从而可以有效的对飞灰中重金属进行固化，进一步降低了污染的可能性。

本发明，将上述实施例中制备的复合型捕捉剂对飞灰进行处理，检测处理后的重金属含量，并与现有技术中的捕捉剂进行对比(对比例)，结果如下表1所示：

项目	对比例	实施例一	实施例二	实施例三
					镍(mg/L)	0.005	＜0.004	＜0.004	＜0.004
铜(mg/L)	0.001	＜0.001	＜0.001	＜0.001
					铬(mg/L)	1.24	0.89	0.95	0.91
锌(mg/L)	0.234	0.156	0.202	0.195
					铅(mg/L)	0.056	0.042	0.039	0.041
镉(mg/L)	0.002	＜0.001	＜0.001	＜0.001
					汞(mg/L)	0.0002	＜0.0001	＜0.0001	＜0.0001
砷(mg/L)	0.0003	＜0.0002	＜0.0002	＜0.0002
					锑(mg/L)	0.003	＜0.002	＜0.002	＜0.002

表1

由表1中所列出的检测结果表明，本发明的飞灰重金属捕捉剂对飞灰处理后，飞灰中重金属浓度满足国标限定的技术要求，达到了国家危险废物鉴别标准以及生活垃圾填埋场入场标准要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，其特征在于：所述捕捉剂包括以下原材料组成：柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠、二硫化碳，所述柠檬酸螯合剂由柠檬酸、七水硫酸铁、硫酸锰、氢氧化钠、表面活性剂与水组成；

所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂30-40份、聚丙烯酰胺10-20份、二乙基三胺五乙酸6-10份、十二烷基硫酸钠8-12份、聚合氯化铝6-8份、腐殖酸钠4-6份、二硫化碳2-4份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸8-10份、七水硫酸铁1-2份、硫酸锰1-2份、氢氧化钠1-3份、表面活性剂1-2份、水20-30份。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，其特征在于：所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂30份、聚丙烯酰胺10份、二乙基三胺五乙酸6份、十二烷基硫酸钠8份、聚合氯化铝6份、腐殖酸钠4份、二硫化碳2份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸8份、七水硫酸铁1份、硫酸锰1份、氢氧化钠1份、表面活性剂1份、水20份。

3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，其特征在于：所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂35份、聚丙烯酰胺15份、二乙基三胺五乙酸8份、十二烷基硫酸钠10份、聚合氯化铝7份、腐殖酸钠5份、二硫化碳3份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸9份、七水硫酸铁1.5份、硫酸锰1.5份、氢氧化钠1.5份、表面活性剂1.5份、水25份。

4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，其特征在于：所述捕捉剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸螯合剂40份、聚丙烯酰胺20份、二乙基三胺五乙酸10份、十二烷基硫酸钠12份、聚合氯化铝8份、腐殖酸钠6份、二硫化碳4份；

所述柠檬酸螯合剂的原材料按照重量份数如下：柠檬酸10份、七水硫酸铁2份、硫酸锰2份、氢氧化钠3份、表面活性剂2份、水30份。

5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂，其特征在于：所述表面活性剂为二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、直链烷基苯磺酸钠中的一种或者多种。

6.垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份取柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸、十二烷基硫酸钠、聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳；

S2、将柠檬酸螯合剂、聚丙烯酰胺、二乙基三胺五乙酸与十二烷基硫酸钠投加到搅拌釜中，调节搅拌釜内温度为10-20℃，搅拌20-40min；

S3、继续往搅拌釜中加入聚合氯化铝、腐殖酸钠与二硫化碳，调节搅拌釜内温度为30-40℃，搅拌30-60min；

S4、调节搅拌釜内部温度为室温，静置1-2h后包装入库。

7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧飞灰重金属复合型捕捉剂的制备方法，其特征在于：所述柠檬酸螯合剂的制备步骤如下：

1)取柠檬酸、七水硫酸铁与硫酸锰于反应容器中，搅拌20-30min；

2)往上述物料中加入氢氧化钠与表面活性剂，同时缓慢加入水，并进行搅拌，在氮气保护体系中进行螯合反应，即得柠檬酸螯合剂。