本发明专利技术公开了一种粉煤灰基土壤聚合物，由下述质量百分比的原材料，混合后反应制得，粉煤灰４０．０～８０．０％；氢氧化钠和水玻璃组成的碱激发剂２０．０～６０．０％。本发明专利技术制备的粉煤灰基土壤聚合物中加入适量的水后充分搅拌，在室温下最终可硬化成固体。本发明专利技术制备的粉煤灰基土壤聚合物对加入的铜、铅、镍、锌、镉等重金属具有较好的固化效果，固化率均在９９．９％以上。土壤聚合物还具有优良的物理力学性能和耐久性能，是一种新型重金属固化技术。
Method for solidifying heavy metal and special fly ash based soil polymer thereof
The invention discloses a fly ash based geopolymer by the quality of raw materials, the percentage of the mixed reaction system, fly ash from 40 to 80%; composition of sodium hydroxide and water glass alkali activator 20 ~ 60%. The fly ash based soil polymer in the invention can be fully stirred by adding proper amount of water, and finally can be hardened into solid at room temperature. The fly ash based soil polymer prepared by the invention has good curing effect to heavy metals such as copper, lead, nickel, zinc and cadmium, and the curing rate is above 99.9%. Soil polymer also has excellent physical and mechanical properties and durability. It is a new kind of heavy metal solidification technology.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护
，涉及一种用于使用工业废渣进行重金属固化的技术。
技术介绍
我国每年产生大量的有害废弃物。我国对固体废弃物的无害化处理还处于较低水 平， 一般将危险废物临时堆放、填埋或排放，这些固体废弃物中含有的大量铅、铜、 镉、镍等重金属会逐渐浸出，进入地下水和土壤，对整个生态环境造成污染和破坏。 因此，未经过严格无害化和科学安全处置的有害固体废弃物成为中国亟待解决的环境 问题。处置重金属废物较好的方法是进行固化处理，以达到无害化的目的。固化技术 最近十年得到迅速发展，被用来处理电镀淤泥、铬渣等危险物，主要固化技术有水 泥固化、石灰固化等。水泥固化技术在应用过程中存在很多问题，比如形成的沉淀 产物在低pH值环境下会变得可溶；有机物的存在对水泥水化过程有干扰作用，固化 过程变得困难；溶解性盐类的存在使固化体强度降低，导致蓬松及破坏；废物中的硫 酸盐和水泥水化产物发生反应，导致固化体膨胀和破裂；固化体容易受到酸性介质侵 蚀。大量有害废物的排放和严峻的污染现实迫切要求耐久的新型建筑材料，以实现对 重金属的有效固化处理。土壤聚合物是一种高性能的碱激发材料，由低钙的硅铝质材料在碱激发剂的作用 下生成的无机材料。土壤聚合物的反应机理和普通水泥有着本质区别，不存在普通水 泥那样的水化反应。它克服了硅酸盐水泥耐久性不足、收縮大、环境协调性差等缺陷， 具有优良的抗酸侵蚀、抗碱侵蚀、抗硫酸盐侵蚀、抗冻融循环、热稳定性等耐久性能， 还具有不发生碱一骨料反应、收縮系数和渗透系数小等优点。虽然碱矿渣水泥也具有 较好的耐久性能，但收縮性能和脆性依然很大，且凝结时间很短，极难控制与调整， 极大地限制了碱矿渣水泥的推广应用。因为使用低钙的硅铝质材料，使得土壤聚合物 既具有碱矿渣水泥的优良耐久性能，又避免了碱矿渣水泥的快硬的缺陷。因此，土壤 聚合物具有独特的物理力学性能和耐久性能，在重金属固化处理方面有水泥和碱矿渣3水泥所不能比拟的优越性，具有广阔的应用前景。目前，我国电力工业的发展迅速，导致了粉煤灰排放量的急剧增长，年排放量 在1.6亿吨以上。粉煤灰中含有大量的Al203和Si02，可以作为粉煤灰基土壤聚合物的优质原材料。粉煤灰基土壤聚合物利用了工业废渣一粉煤灰，消耗很少的能源，基本不产生二氧化碳排放，是"绿色"胶凝材料。
技术实现思路
针对现在技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种有效固化处理重金 属的粉煤灰基土壤聚合物的无机材料。本专利技术使用工业废渣一粉煤灰、氢氧化钠和水 玻璃组成的碱激发剂制备粉煤灰基土壤聚合物，并用于重金属的固化处理。本专利技术是一种粉煤灰基土壤聚合物，由下述质量百分比的原材料，混合后反应制得。粉煤灰40.0 80.0%氢氧化钠和水玻璃组成的碱激发剂20.0 60.0%本专利技术制备的粉煤灰基土壤聚合物中加入适量的水后充分搅拌，在室温下最终 可硬化成固体。本专利技术制备的粉煤灰基土壤聚合物对加入的铜、铅、镍、锌、镉等重金属具有 较好的固化效果，固化率均在99.9%以上。土壤聚合物还具有优良的物理力学性能和 耐久性能，是一种新型重金属固化技术。具体实施例方式以下通过具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述 实施例1:粉煤灰48.5%氢氧化钠和水玻璃组成的碱激发剂51.5% 取上述混合物588份，加入566份中砂，加入1150份粒径在5 31.5mm的碎石 和45份水，搅拌均匀，制成粉煤灰基土壤聚合物混凝土，混凝土初始坍落度为200mm， 混凝土没有出现速凝现象。混凝土浇入试模内，在20士3。C环境下硬化后，然后放入 温度在20土3'C、湿度大于90%环境下，养护至28天龄期。参照DL/T 5150-2001《水 工混凝土试验规程》测得粉煤灰基土壤聚合物混凝土的如下物理力学性能28天抗 压强度强度为25.6MPa,抗拉强度为2.15MPa，抗拉弹模为2.62x104MPa，极限拉伸 值为138xl0_6。粉煤灰基土壤聚合物混凝土和普通混凝土具有相似的力学行为。实施例2:取实施例1中的混合物588份，加入566份中砂，加入1150份粒径在5 31.5mm 的碎石和45份水，搅拌均匀，制成粉煤灰基土壤聚合物混凝土。参照DL/T 5150-2001 《水工混凝土试验规程》和JU 270-98《水运工程混凝土试验规程》测得粉煤灰基土 壤聚合物混凝土的如下耐久性能在快速冻融100次循环后，质量损失率为4.4%， 相对动弹性模量为69.0%;快速碳化28天的碳化深度为14.0mm;氯离子扩散系数为 1.79X 10"2m2/s。粉煤灰基土壤聚合物混凝土比普通混凝土更为优越的耐久性能。实施例3:取实施例1中的混合物540份，加入1350份ISO标准砂，加入24份水，搅拌均匀，制成粉煤灰基土壤聚合物砂浆，在20土3。C环境下硬化后，然后放入温度在20±3°C、湿度大于90%环境下，养护至14天，半数的试件放入2(TC清水中，半数的试件浸入3000mg/L硫酸钠溶液中浸泡112天，每周测量砂浆的膨胀率，粉煤灰基土壤聚合物砂浆受到硫酸钠侵蚀后没有产生任何体积膨胀。这说明，粉煤灰基土壤聚合 物具有优良的抗硫酸盐侵蚀性能。实施例4:取实施例1中的混合物540份，加入1350份ISO标准砂，加入24份水，搅拌均 匀，制成粉煤灰基土壤聚合物砂浆试件。砂浆成型后，放入2(TC室温下养护，表面 覆盖保鲜膜，防止水分蒸发，拆模后，放入干縮室，测试初长，干縮室温度控制在 20°C±2°C，湿度控制在60%±5%。初长测试完毕，继续放置在干縮室，至规定龄期测 试长度，计算收縮率。粉煤灰基土壤聚合物砂浆的干縮率均显著小于同水固比的普通 水泥砂浆，在28天龄期时达到0.0488%，为普通水泥砂浆的56.6%。实施例5: 粉煤灰72.1%氢氧化钠和水玻璃组成的碱激发剂27.9% 取上述混合物416份，水115份，硝酸铜3.5份， 一起加入净浆搅拌机，开动机 器搅拌3分钟，搅拌均匀，装入塑料水杯中，并用保鲜膜覆盖扎紧，避免水分蒸发。 放入标准养护室养护，l个月后进行，放入烘箱在105'C下，烘干24小时，用铁锤敲 碎，筛去大于5mm的颗粒，按照《危险废物鉴别标准一一浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)标准进行浸出毒性试验。测得铜离子的浸出百分率为0.048%，固化率 为99.952%。浸出液中的铜离子浓度为0.17mg/L，显著低于《危险废物鉴别标准一一浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)中规定的50mg/L的最高允许浓度，因此所制备 的固化体不具备浸出毒性。 实施例6:取实施例5中的混合物416份，水115份，硝酸铅1. 9份， 一起加入净浆搅拌机， 开动机器搅拌3分钟，搅拌均匀，装入塑料水杯中，并用保鲜膜覆盖扎紧，避免水分 蒸发。放入标准养护室养护，l个月后进行，放入烘箱在105'C下，烘干24小时，用 铁锤敲碎，筛去大于5mm的颗粒，按照《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)标准进行浸出毒性试验。测得铅离子的浸出百分率为0.008%，固化率 为99.992%。浸出液中的铅离子浓度为0.03mg/L，显著低于《危险废物鉴别标准一 一浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-1996)中规定的3mg/L本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固化重金属的方法，其特征在于： 取专用粉煤灰基土壤聚合物３３３～４１６份，水９２～１１５份，重金属硝酸盐１．９～９．６份，搅拌均匀，覆盖后放入标准养护室养护约一个月。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李克亮，黄国泓，陈健，王毅，温金保，邢有红，刘兴荣，陈国新，王冬，唐修生，蔡明，祝烨然，
申请(专利权)人：南京瑞迪高新技术公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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