一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂及其应用制造技术

本发明专利技术一方面公开了一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其包括以质量百分比计的以下组分：10‑50％的硫改性生物炭，余量为磷酸盐。另一方面，本发明专利技术还公开了上述焚烧飞灰重金属复合稳定剂在稳定化处理焚烧飞灰中重金属中的应用。本发明专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂以农林废弃物作为主要原料之一，不仅能实现废物资源化利用，还综合了无机型和有机型两种稳定剂的优点，使用量小，成本低廉，性能显著，且能通过多种机理同时稳定处理多种重金属，具有巨大的推广应用价值。

A composite stabilizer for heavy metals in MSWI fly ash and its application

One aspect of the invention discloses a fly ash heavy metal compound stabilizer, which comprises the following group by weight percentage points: 10 50% sulfur modified biochar, residual phosphate. On the other hand, the invention also discloses the application of the composite stabilizer of the heavy metal of the incineration fly ash in stabilizing the heavy metals in the MSWI fly ash. The invention of the incineration fly ash heavy metals compound stabilizer to agricultural and forestry waste as the main raw materials, not only can realize the resource utilization of waste, but also a combination of organic and type two stabilizer advantages, using a small amount of low cost, performance significantly, and through a variety of mechanisms in the treatment of stable heavy metals, has a huge promotion application value.

【技术实现步骤摘要】
一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂及其应用
本专利技术涉及危险废物化学稳定化处理领域，尤其涉及一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂及其应用。
技术介绍
垃圾焚烧飞灰因含有高毒性浸出的重金属，属于危险废弃物，必须加以稳定化处理。随着焚烧技术的推广使用，飞灰的产生量也不断增加，其安全有效处置已成为当前亟需解决的环境及社会问题。当前常用的飞灰处理方法主要有水泥固化、化学药剂稳定、烧结/熔融、生物/化学提取及超临界流体萃取技术等。飞灰的药剂稳定化与其它处理技术相比，具有低增容、低成本、易操作等优点，成为当前研究和应用的热点。稳定化药剂的选择和使用是影响飞灰稳定化处理效果的关键。依据化学药剂与重金属的反应原理，飞灰的稳定化处理药剂可分为无机型和有机型两种。报道的用于飞灰稳定处理的无机型药剂有石膏、磷酸盐、硫化物、铁酸盐、黏土矿物等；有机型药剂主要以螯合剂为主，包括巯基胺盐、乙二胺四乙酸盐(EDTA)接聚体、月桂醇单质磷酸盐和壳聚糖衍生物等。无机型药剂稳定化方法具备工艺简单、费用低廉的优点，但药剂消耗量大、对不同重金属稳定效果呈现选择性、低pH条件下易重新溶出。有机型药剂稳定化效果显著优于无机型药剂，处理后的飞灰有很强的抗酸、碱性冲击的能力，但受限于高昂成本难以大规模推广应用。研发高效且经济环保的新型广谱稳定化药剂，并采用药剂复配方式，克服药剂单一使用中存在诸多不足，在保证重金属稳定化效果的基础上，减少稳定化药剂的使用量，降低稳定化成本，已成为飞灰稳定化处置技术的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有飞灰稳定化药剂单一使用中的诸多不足，提出一种原料充足、成本低廉、应用效果明显的复合稳定化药剂及其使用方法，实现飞灰中多种重金属的协同稳定化处置，增强稳定化产物的长期稳定性，减少以至消除飞灰环境风险，解决制约垃圾焚烧产业可持续发展的一个重大难题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其包括以质量百分比计的以下组分：10-50％的硫改性生物炭，余量为磷酸盐。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-8h，水洗，抽滤，置于恒温干燥箱80-120℃干燥、老化12-24h，得到硫改性生物炭。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-48h，抽滤，烘干，置于有保护气氛的管式炉中，500-700℃温度条件下保温1-3h以充分改性反应，冷却至室温，经过水洗干燥，得到硫改性生物炭。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭置于管式炉内于SO2气氛条件下进行硫改性，改性温度为80-200℃，改性时间2-8h，得到硫改性生物炭。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭与硫按照质量比(1-4):1的比例均匀混合，置于管式炉内于氮气气氛下进行改性，改性温度为200-600℃，改性时间1-8h，得到硫改性生物炭。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述生物炭是以农业废弃物为原料在450-650℃缺氧条件下热解炭化制备而成。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述农业废弃物为农作物秸秆、棉柴、木屑、稻壳或动物粪便中的一种或几种。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，所述磷酸盐为磷酸正盐和/或磷酸酸式盐。另一方面，本专利技术还提供了上述焚烧飞灰重金属复合稳定剂在稳定化处理焚烧飞灰中重金属中的应用。可选地，根据本专利技术的焚烧飞灰重金属复合稳定剂在修复重金属污染土壤中的应用，在分析焚烧飞灰中重金属元素浸出毒性后，向焚烧飞灰中添加所述复合稳定剂，充分混合均匀形成混合物，然后喷洒质量为混合物质量10-20％的水，搅拌15-30分钟，自然风干老化。本专利技术的有益效果：1.本专利技术克服了普通的无机或有机螯合剂进行飞灰稳定化处理经济性或应用效果等方面的缺点，即本专利技术制备的飞灰重金属复合稳定剂使用量小、价格低廉、稳定效率高，以农林废弃物作为主要原料之一，还能实现废物资源化利用。2.本专利技术制备的飞灰重金属复合稳定剂各组分能通过吸附作用、絮凝作用、络合作用及化学沉淀等多种机理提高铅、铜、锌、镉等多种重金属的稳定性，降低浸出毒性，不同机理之间协同作用能够强化稳定化效果。硫改性生物炭及磷酸盐的化学特性能提高飞灰抗酸性冲击的能力，有效避免飞灰中重金属在低pH条件下的重新溶出。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在附图中：图1是改性前生物炭的扫描电镜图；图2是本专利技术一种实施例中的硫改性生物炭的扫描电镜图；图3改性前生物炭的能谱图；以及图4本专利技术一种实施例中的硫改性生物炭的能谱图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步的描述。本专利技术提供了一种用于稳定化处理焚烧飞灰的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其包括以质量百分比计的以下组分：10-50％的硫改性生物炭，余量为磷酸盐。其中，硫改性生物炭是采用硫改性方法对生物炭表面进行了合理的表面修饰和优化，其在充分发挥生物炭孔隙结构和表面功能特性基础之上，显著增加了生物炭表面含硫功能团数量，硫改性生物炭通过表面吸附、离子交换、电负性官能团的络合作用等机制实现对重金属离子的固定，从而降低毒性。磷酸盐是适用性强的用于焚烧飞灰处理的稳定剂，其对环境pH值的变化不敏感，可以对焚烧飞灰实现好的稳定化效果，而且稳定化产物可以在相当宽泛的pH值范围内保持稳定，减少了稳定化产物二次污染的风险。本专利技术采用该两种物质复配形成复合稳定剂，综合了无机型和有机型两种稳定剂的优点，可实现协同作用，强化稳定效果。进一步地，本专利技术中使用的硫改性生物炭，是生物炭经过如下任一种改性方法制备得到的：(1)将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-48h，水洗，抽滤，置于恒温干燥箱80-120℃干燥、老化12-24h，得到硫改性生物炭。(2)将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-48h，抽滤，烘干，置于有保护气氛的管式炉中，500-700℃温度条件下保温1-3h以充分改性反应，冷却至室温，经过水洗干燥，得到硫改性生物炭。(3)将生物炭置于管式炉内于SO2气氛条件下进行硫改性，改性温度为80-200℃，改性时间2-8h，得到硫改性生物炭。(4)将生物炭与硫按照质量比(1-4):1的比例均匀混合，置于管式炉内于氮气气氛下进行改性，改性温度为200-600℃，改性时间1-8h，得到硫改性生物炭。更进一步地，生物炭是以农业废弃物为原料在450-650℃缺氧条件下热解炭化制备而成。优选地，所述农业废弃物为农作物秸秆、棉柴、木屑、稻壳或动物粪便中的一种或几种。由此可以看出，本专利技术以农林废弃物作为主要原料之一，能实现废物资源化利用，是一项绿色环保的技术。为了具体的描述本专利技术，申请人以下述具体实施例进行示例性说明。应当理解的是，下述具体的实施例仅作为本专利技术的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂，包括以质量百分比计的以下组分：10‑50％的硫改性生物炭，余量为磷酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种焚烧飞灰重金属复合稳定剂，包括以质量百分比计的以下组分：10-50％的硫改性生物炭，余量为磷酸盐。2.根据权利要求1所述的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其中，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-48h，水洗，抽滤，置于恒温干燥箱80-120℃干燥、老化12-24h，得到硫改性生物炭。3.根据权利要求1所述的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其中，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭在质量分数为10-30％的Na2S溶液中搅拌浸渍4-48h，抽滤，烘干，置于有保护气氛的管式炉中，500-700℃温度条件下保温1-3h以充分改性反应，冷却至室温，经过水洗干燥，得到硫改性生物炭。4.根据权利要求1所述的焚烧飞灰重金属复合稳定剂，其中，所述硫改性生物炭是通过以下步骤制备得到的：将生物炭置于管式炉内于SO2气氛条件下进行硫改性，改性温度为80-200℃，改性时间2-8h，得到硫改性生物炭。5.根据权利要求1所述的焚烧飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：房彬，张建，薛二军，路明，刘建阔，马劲，王连杰，张慧，王瀚卿，
申请(专利权)人：山东创业环保科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37