CN117209196A - 一种螯合剂及其制备方法及轻质砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螯合剂及其制备方法及轻质砖，由以下重量百分比的组分制成：固化剂：5‑10%；羟丙基甲基纤维素：14‑18%；其他助剂：0‑2%；余量为去离子水。本申请具有将飞灰稳定固化的效果。
Description
技术领域
本发明涉及尾灰处理领域，尤其是涉及一种螯合剂及其制备方法及轻质砖。
背景技术
垃圾焚烧会产生大量的垃圾飞灰，生活垃圾经焚烧处理后，一般体积可减少90％以上，重量减轻80％以上；产生的固体废物中，炉渣约占15％，飞灰约占5％；垃圾飞灰主要成分有氧化钙、二氧化硅、氧化铝等，还有较高浓度的铅、铬等重金属以及铁元素等，此外垃圾飞灰中还含有二噁英等致癌物质，如果将大量飞灰进行填埋，容易对生态环境造成严重隐患。
然而，当前垃圾焚烧产业一定程度上存在重烟气、轻飞灰，重视垃圾焚烧项目建设、忽视配套飞灰处置能力建设，只看垃圾焚烧减量、忽视飞灰潜在危害等问题；而飞灰中同时含有硅、钙、铝、镁等可作为建材生产原料的金属资源，具有一定的的经济和资源潜力，因此，减少飞灰扬尘，对飞灰进行固化进行处理并重新利用具有广阔的发展空间。
发明内容
为了将飞灰稳定固化，本申请提供一种螯合剂及其制备方法及轻质砖。
第一方面，本申请提供的一种螯合剂采用如下的技术方案：
一种螯合剂，包括以下重量百分比的组分制成：固化剂：5-10％；羟丙基甲基纤维素：14-18％；其他助剂：0-2％；余量为去离子水。
通过采用上述技术方案，垃圾在经过高温焚烧后实现减容，形成残渣或熔融固体物质，即为飞灰，飞灰的重量很轻，容易飘散在空气中，在空气中形成扬灰，对环境造成二次污染；本申请通过去离子水与羟丙基甲基纤维素和固化剂混合，羟丙基甲基纤维素具有良好的粘性，固化剂为封闭性的水性封闭型固化剂，羟丙基甲基纤维素在大量的水中水溶性较好，羟丙基甲基纤维素在水中形成具有粘度的保护膜，同时羟丙基甲基纤维素与固化剂反应形成交联结构，提高螯合剂的稳定性，使制得的螯合剂与飞灰混合可以将大量飞灰进行固定，减少飞灰在空气中飘散；从而减少飘散在空气中对环境造成二次污染。
优选的，所述其他助剂包括消泡剂和润湿剂。
通过采用上述技术方案，当羟丙基甲基纤维素在溶解的过程中出现气泡时，使用消泡剂可以降低溶液的表面张力，防止溶液中泡沫形成；润湿剂可以降低螯合剂的表面能，使螯合剂可以分散在飞灰和水泥表面，将水泥和飞灰进行润湿。
优选的，所述固化剂选用水性聚氨酯固化剂。
通过采用上述技术方案，固化剂采用水性聚氨酯的固化剂，固化剂可以释放出异氰酸酯基团，而螯合剂中的羟丙基甲基纤维素中含有羟基等基团，可以与异氰酸酯基团发生反应，并形成交联结构，进而显著提高螯合剂的粘合强度，使螯合剂与飞灰可以更好的结合，将飞灰进行固定，使飞灰不易出现扬灰造成二次污染。
优选的，所述羟丙基甲基纤维素的粘度为150000-200000mpa.s。
通过采用上述技术方案，本申请选用粘度较高的羟丙基甲基纤维素，粘度越高羟丙基甲基纤维素的保水性越好，从而提高螯合剂的胶黏性能，使螯合剂具有一定的吸附作用将飞灰吸附，提高螯合剂对飞灰的吸附量，从而进一步固定飞灰的位置。
第二方面，本申请提供的一种螯合剂的制备方法采用如下的技术方案：
一种螯合剂的制备方法，包括以下步骤：将固化剂和去离子水搅拌3-5min；再加入羟丙基甲基纤维素在1000-1500rpm中分散0.5-1.5h，调节pH为7-8后加入其他助剂，得到所述螯合剂。
通过采用上述技术方案，在制备螯合剂的过程中，先将固化剂和去离子水进行混合，使固化剂分散在水中，再投入羟丙基甲基纤维素在高速下进行分散，羟丙基甲基纤维素可以充分在水中溶解，使固化剂和羟丙基甲基纤维素均在水中均匀分散；进而提高螯合剂对飞灰之间的粘结性，将大量飞灰进行固定，减少飞灰在空气中飘散；从而减少飘散在空气中对环境造成二次污染。
优选的，所述混合搅拌的搅拌速度为600-800rpm。
通过采用上述技术方案，在固化剂和水进行搅拌时控制搅拌速度，可以使固化剂搅拌均匀；若搅拌速度较高固化剂在搅拌的过程中容易被打散，导致螯合剂的效果降低。
第三方面，本申请提供的一种轻质砖采用如下的技术方案：
一种轻质砖，包括以下重量份原料制成：飞灰50-130份；水泥7-9份；螯合溶液10-16份；所述螯合溶液包括螯合剂和水。
通过采用上述技术方案，飞灰是由垃圾燃烧后的尾灰形成，将飞灰与螯合溶液混合再加上少量的水泥共同分散后进行挤压，可以制成抗压强度高的轻质砖，通过螯合溶液将飞灰进行固定，使飞灰之间互相吸附，减少飞灰出现扬灰造成二次污染；同时混合后再与水泥搅拌制成轻质砖，将飞灰进行重新利用，在绿色节能环保方面具有出色的效果；轻质砖可以用于建筑上，上述组分制成的轻质砖具有良好的抗压强度。
优选的，所述螯合剂和水的重量比为1：(9-12)。
通过采用上述技术方案，控制螯合剂和水的重量配比，使螯合剂中的羟丙基甲基纤维素在水中的既有良好的溶解度也有较高的粘度，溶解度和粘度保持在相对平衡的状态，从而进一步提高轻质砖的抗压强度。
优选的，所述飞灰、水泥和螯合溶液的重量比为(9-11)：1：(15-17)。
通过采用上述技术方案，当飞灰、水泥和螯合溶液在特定的重量比时，螯合溶液具有良好的粘结性能，可以提高水泥与飞灰的分散性能，进而提高轻质砖的抗压强度，同时螯合溶液中的固化剂解封后可以提高羟丙基甲基纤维素的粘度，从而使飞灰和水泥粘合更紧密，提高轻质砖的密实度，进而使轻质砖具有良好的保温性能。
第四方面，本申请提供的一种轻质砖的制备方法采用如下的技术方案，
一种轻质砖的制备方法，包括以下步骤：将飞灰、水泥和螯合溶液加热至50-60℃进行搅拌后进行挤压，得到所述轻质砖。
通过采用上述技术方案，飞灰、水泥和螯合溶液加热至特定的温度时，即可将螯合溶液中的水性固化剂进行解封，固化剂与羟丙基甲基纤维素反应形成交联结构，从而使螯合剂具有良好的粘合强度，促进飞灰与水泥拌合，提高挤压成轻质砖的抗压强度。
综上所述，本申请具有以下技术效果：
1.垃圾在经过高温焚烧后实现减容，形成残渣或熔融固体物质，即为飞灰，飞灰的重量很轻，容易飘散在空气中，在空气中形成扬灰，对环境造成二次污染；本申请通过去离子水与羟丙基甲基纤维素和固化剂混合，羟丙基甲基纤维素具有良好的粘性，固化剂为封闭性的水性封闭型固化剂，羟丙基甲基纤维素在大量的水中水溶性较好，羟丙基甲基纤维素在水中形成具有粘度的保护膜，同时羟丙基甲基纤维素与固化剂反应形成交联结构，提高螯合剂的稳定性，使制得的螯合剂与飞灰混合可以将大量飞灰进行固定，减少飞灰在空气中飘散；从而减少飘散在空气中对环境造成二次污染。
2.当固化剂和羟丙基甲基纤维素在特定的重量比时，二者共同配合可以提高螯合剂的胶黏性能，使螯合剂具有一定的吸附作用将飞灰吸附，提高螯合剂对飞灰的吸附量，从而进一步固定飞灰的位置。
3.飞灰是由垃圾燃烧后的尾灰形成，将飞灰与螯合溶液混合再加上少量的水泥共同分散后进行挤压，可以制成抗压强度高的轻质砖，通过螯合溶液将飞灰进行固定，使飞灰之间互相吸附，减少飞灰出现扬灰造成二次污染；同时混合后再与水泥搅拌制成轻质砖，将飞灰进行重新利用，在绿色节能环保方面具有出色的效果；轻质砖可以用于建筑上，上述组分制成的轻质砖具有良好的抗压强度。
具体实施方式
以下结合应用例和对比应用例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种螯合剂的制备方法：
将5kg固化剂和77kg去离子水在温度为常温，转速为600rpm的条件下搅拌3min，再投入分散机中，加入18kg羟丙基甲基纤维素在转速为1200rpm的条件下高速分散1h，使用将溶液的pH值调节为pH＝7，得到螯合剂。
其中固化剂为科思创3025水性聚氨酯固化剂；羟丙基甲基纤维素的粘度为150000mpa.s；
在调节pH值时，采用柠檬酸为酸性pH调节剂，氢氧化钠为碱性pH调节剂；螯合剂的固含量为25％。
实施例2
一种螯合剂的制备方法：
将10kg固化剂和74kg去离子水在温度为常温，转速为800rpm的条件下搅拌5min，再投入分散机中，加入14kg羟丙基甲基纤维素在转速为1500rpm的条件下高速分散1h，使用将溶液的pH值调节为pH＝7，再加入1kg消泡剂和1kg润湿剂，得到螯合剂。
其中固化剂为科思创3025水性聚氨酯固化剂；羟丙基甲基纤维素的粘度为200000mpa.s；消泡剂的型号为AF-706；润湿剂的型号为9440；
在调节pH值时，采用柠檬酸为酸性pH调节剂，氢氧化钠为碱性pH调节剂；螯合剂的固含量为25％。
实施例3
一种螯合剂的制备方法：
将7kg固化剂和76.5kg去离子水在温度为常温，转速为700rpm的条件下搅拌4min，再投入分散机中，加入15kg羟丙基甲基纤维素在转速为1200rpm的条件下高速分散1h，使用将溶液的pH值调节为pH＝7，再加入1kg消泡剂和0.5kg润湿剂，得到螯合剂。
其中固化剂为科思创3025水性聚氨酯固化剂；羟丙基甲基纤维素的粘度为150000mpa.s；消泡剂的型号为AF-706；润湿剂的型号为9440；
在调节pH值时，采用柠檬酸为酸性pH调节剂，氢氧化钠为碱性pH调节剂；螯合剂的固含量为25％。
实施例4
一种螯合剂的制备方法：
将8kg固化剂和76.5kg去离子水在温度为常温，转速为700rpm的条件下搅拌4min，再投入分散机中，加入16kg羟丙基甲基纤维素在转速为1200rpm的条件下高速分散1h，使用将溶液的pH值调节为pH＝7，再加入0.5kg消泡剂和0.5kg润湿剂，得到螯合剂。
其中固化剂为科思创3025水性聚氨酯固化剂；羟丙基甲基纤维素的粘度为200000mpa.s；消泡剂的型号为AF-706；润湿剂的型号为9440；
在调节pH值时，采用柠檬酸为酸性pH调节剂，氢氧化钠为碱性pH调节剂；螯合剂的固含量为25％。
对比例
对比例1
一种螯合剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，固化剂的投入量为40kg，羟丙基甲基纤维素的投入量为40kg，去离子水的投入量为20kg。
对比例2
一种螯合剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，固化剂的投入量为10kg，羟丙基甲基纤维素的投入量为50kg，去离子水的投入量为40kg。
对比例3
一种螯合剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，固化剂的投入量为10kg，羟丙基甲基纤维素的投入量为5kg，去离子水的投入量为85kg。
对比例4
一种螯合剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，将羟丙基甲基纤维素等量替换成羟乙基纤维素。
对比例5
一种螯合剂的制备方法，与实施例1的不同之处在于，将羟丙基甲基纤维素等量替换成羧甲基纤维素。
应用例
应用例1
一种轻质砖的制备方法：将50kg飞灰、7kg水泥和10kg螯合溶液加热至50℃搅拌均匀后进行挤压，得到轻质砖；其中10kg螯合溶液中采用5kg实施例1中制得的螯合剂和5kg水。
应用例2
一种轻质砖的制备方法：将130kg飞灰、9kg水泥和16kg螯合溶液加热至60℃搅拌均匀后进行挤压，得到轻质砖；其中16kg螯合溶液中采用8kg实施例1中制得的螯合剂和8kg水。
应用例3
一种轻质砖的制备方法，将72kg飞灰、8kg水泥和12kg螯合溶液加热至50℃搅拌均匀后进行挤压，得到轻质砖；其中12kg螯合溶液中采用6kg实施例1中制得的螯合剂和6kg水。
应用例4
一种轻质砖的制备方法：将88kg飞灰、8kg水泥和13.6kg螯合溶液加热至50℃搅拌均匀后进行挤压，得到轻质砖；其中13.6kg螯合溶液中采用6.8kg实施例1中制得的螯合剂和6.8kg水。
应用例5
一种轻质砖的制备方法：将80kg飞灰、8kg水泥和13kg螯合溶液加热至50℃搅拌均匀后进行挤压，得到轻质砖；其中13kg螯合溶液中采用6.5kg实施例1中制得的螯合剂和6.5kg水。
应用例6
一种轻质砖的制备方法，与应用例5的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1.2kg实施例1中制得的螯合剂和11.8kg水。
应用例7
一种轻质砖的制备方法，与应用例5的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg实施例1中制得的螯合剂和12kg水。
应用例8
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg实施例2中制得的螯合剂和12kg水。
应用例9
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg实施例3中制得的螯合剂和12kg水。
应用例10
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg实施例4中制得的螯合剂和12kg水。
对比应用例
对比应用例1
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg对比例1中制得的螯合剂和12kg水。
对比应用例2
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg对比例2中制得的螯合剂和12kg水。
对比应用例3
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg对比例3中制得的螯合剂和12kg水。
对比应用例4
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg对比例4中制得的螯合剂和12kg水。
对比应用例5
一种轻质砖的制备方法，与应用例7的不同之处在于，13kg螯合溶液中采用1kg对比例5中制得的螯合剂和12kg水。
性能检测试验：
抗压强度测试：根据GB/T5101-2017测试应用例1-10和对比应用例1-5中制得的轻质砖的抗压强度。
保温性能测试：根据GB/T35845-2018测试应用例1-10和对比应用例1-5中制得的轻质砖的导热系数，导热系数越低，隔热保温性能越好。
根据应用例1-7和对比应用例1-5的数据对比可得，本申请通过去离子水与羟丙基甲基纤维素和固化剂混合，羟丙基甲基纤维素具有良好的粘性，固化剂为封闭性的水性封闭型固化剂，控制螯合剂和水的重量配比，使螯合剂中的羟丙基甲基纤维素在水中的既有良好的溶解度也有较高的粘度，溶解度和粘度保持在相对平衡的状态，从而进一步提高轻质砖的抗压强度。
根据应用例7-10的数据对比可得，当飞灰、水泥和螯合溶液在特定的重量比时，螯合溶液具有良好的粘结性能，可以提高水泥与飞灰的分散性能，进而提高轻质砖的抗压强度，同时螯合溶液中的固化剂解封后可以提高羟丙基甲基纤维素的粘度，从而使飞灰和水泥粘合更紧密，提高轻质砖的密实度，进而使轻质砖具有良好的保温性能。
根据应用例7和应用例11-12的数据对比可得，当固化剂和羟丙基甲基纤维素在特定的重量比时，二者共同配合可以提高螯合剂的胶黏性能，使螯合剂具有一定的吸附作用将飞灰吸附，提高螯合剂对飞灰的吸附量，从而进一步固定飞灰的位置。
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)
1.一种螯合剂，其特征在于：包括以下重量百分比的组分制成：固化剂：5-10%；羟丙基甲基纤维素：14-18%；其他助剂：0-2%；余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种螯合剂，其特征在于：所述其他助剂包括消泡剂和润湿剂。
3.根据权利要求1所述的一种螯合剂，其特征在于：所述固化剂选用水性聚氨酯固化剂。
4.根据权利要求1所述的一种螯合剂，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素的粘度为100000-200000mpa.s。
5.一种螯合剂的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求1-4任一所述的一种螯合剂，包括以下步骤：将固化剂和去离子水搅拌3-5min；再加入羟丙基甲基纤维素在1000-1500rpm中分散0.5-1.5h，调节pH为7-8后加入其他助剂，得到所述螯合剂。
6.根据权利要求5所述的一种螯合剂的制备方法，其特征在于：所述混合搅拌的搅拌速度为600-800rpm。
7.一种轻质砖，基于权利要求1-4任一项所述的螯合剂，其特征在于，包括以下重量份原料制成：飞灰50-130份；水泥7-9份；螯合溶液10-16份；所述螯合溶液包括螯合剂和水。
8.根据权利要求7所述的一种轻质砖，其特征在于，所述螯合剂和水的重量比为1：（9-12）。
9.根据权利要求7所述的一种轻质砖，其特征在于，所述飞灰、水泥和螯合溶液的重量比为（9-11）：1：（15-17）。
10.一种轻质砖的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求7-9任一所述的轻质砖，包括以下步骤：将飞灰、水泥和螯合溶液加热至50-60℃进行搅拌后进行挤压，得到所述轻质砖。
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| CN202310918648.6A CN117209196B (zh) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | 一种螯合剂及其制备方法及轻质砖 |
Applications Claiming Priority (1)
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2023
- 2023-07-25 CN CN202310918648.6A patent/CN117209196B/zh active Active
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| 王欣羽等: "新型重金属螯合剂对焚烧飞灰中Pb的稳定性能研究", 《环境污染与治理》, vol. 45, no. 3, 31 March 2023 (2023-03-31), pages 316 - 321 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117209196B (zh) | 2024-04-12 |
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