一种固废稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于固废处理技术领域，具体涉及一种固废稳定剂及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的固废稳定剂由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。本发明专利技术提供的固废稳定剂具有流动性和粘结性。使用本发明专利技术提供的稳定剂对含重金属固废进行稳定化处理时，可以直接将稳定剂与固废进行混合，所述固废稳定剂干燥后可以在固废颗粒的表面形成耐水膜，将固废与外部环境隔绝，抑制重金属的溶出，从而提高固废的稳定性，使固废达到能够填埋的标准，避免了重金属超标释放对环境产生的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种固废稳定剂及其制备方法和应用
本专利技术属于固废处理
，具体涉及一种固废稳定剂及其制备方法和应用。
技术介绍
有色金属矿物开采过程中会产生含重金属的尾矿；同时在处理色金属冶炼过程中产生的含砷废水过程中会产生砷钙渣、砷石膏、硫化砷渣、砷铁共沉淀渣及臭葱石渣。这些由有色金属冶炼产生的废渣中含有大量的有毒重金属元素，例如砷、镉、铅及铬等。如果不经稳定化处理而直接将其填埋或堆存于环境中，会显著提高环境重金属污染的风险。因此，有色金属冶炼产生的含重金属固废的稳定化处理一直是研究的热点。目前，由有色金属冶炼产生的含重金属固体废弃物的处理技术主要有：水泥固化技术、玻璃固化技术、高温重结晶技术、高温硫化固化技术和湿法浸出重结晶技术等。其中水泥固化技术是通过将固废或危废固定于水泥中，水泥固化技术大幅增加了固废的体积，增加了稳定化处理的难度；玻璃固化、高温重结晶和高温硫化固化技术是基于高温可以脱除废渣中的水分子并诱导形成更加稳定的分子结构，从而达到降低重金属溶出性的目的，此类技术在应用时需要大量的能源，因此处理成本极高；湿法浸出重结晶方法是通过在液相中将有毒及有价金属浸出的同时，回收有价金属并将有毒金属固定于稳定矿物中，此技术处理成本较高，工艺繁琐。如何能够经济高效的将含重金属的固废进行稳定化处理，减少含重金属固废对环境的影响是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种固废稳定剂，本专利技术提供的固废稳定剂具有一定的流动性和粘结性，直接与固废混合后能够粘附在固废的表面，在固废的表面形成一层耐水膜，抑制浸出剂与固废接触使重金属浸出。使用本专利技术提供的固废稳定剂能够简单、经济、高效地对含有重金属的固废进行稳定化处理，使固废达到填埋的标准。本专利技术提供了一种固废稳定剂，由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。优选的，所述硅源包括正硅酸乙酯和/或硅酸钠。优选的，所述催化剂包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，所述催化剂的质量浓度为1～38wt.％。优选的，所述聚乙烯醇、硅源和催化剂的质量比为(10～1000):(10～1000):1。本专利技术还提供了上述技术方案所述固废稳定剂的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇、硅源、有机溶剂、催化剂和水混合，发生聚合反应，得到所述固废稳定剂。优选的，所述混合包括以下步骤：将聚乙烯醇和部分水进行第一混合，得到聚乙烯醇溶液；将硅源、有机溶剂、催化剂和余量水进行第二混合，发生预聚合反应，得到硅预聚合溶液；将所述聚乙烯醇溶液和硅预聚合溶液进行第三混合。优选的，所述第一混合、第二混合和第三混合的温度独立的为10～90℃。优选的，所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量浓度为0.5～20％；所述第二混合中所述硅源和有机溶剂的质量比为0.5～3:1，所述硅源和余量水的质量比为0.5～5:1；所述第三混合中聚乙烯醇溶液和硅预聚合溶液的体积比为1～10:1。本专利技术还提供了上述技术方案所述固废稳定剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的固废稳定剂在稳定含重金属固废中的应用。优选的，所述固废稳定剂与含重金属固废的液固比为0.1～5:1。本专利技术提供的固废稳定剂由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。本专利技术提供的固废稳定剂有流动性和粘结性，同时随着硅源的引入降低了固废稳定剂剂的水溶性，本专利技术提供的稳定剂对含重金属固废进行稳定化处理时，可以直接将稳定剂与固废进行混合或是在固废表面进行涂覆：当固废的粒径比较大时，稳定剂能够粘附在固废表面形成耐水膜；当固废的粒径比较小时，稳定剂能够渗透到固废颗粒的缝隙中，将小颗粒的废渣粘附在一起形成大颗粒的废渣，同时在废渣表面形成耐水膜，抑制浸出剂与固废接触使重金属浸出，从而提高了固废的稳定性，使固废达到填埋标准，避免了重金属超标释放对环境产生的污染。附图说明图1为固废稳定剂稳定含重金属固废的机理示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种固废稳定剂，由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。本专利技术提供的固废稳定剂，由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。本专利技术对聚乙烯醇的聚合度无特殊限定，采用任意聚合度的聚乙烯醇均可，本专利技术的实施例中选用的聚乙烯醇的型号为PVA2488。在本专利技术中，所述硅源优选包括正硅酸乙酯和/或硅酸钠，更优选包括正硅酸乙酯，当所述硅源优选为正硅酸乙酯和硅酸钠的混合物时，本专利技术对所述正硅酸乙酯和硅酸钠的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可；所述催化剂优选包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，更优选包括盐酸，当所述催化剂优选为两种以上上述具体物质时，本专利技术对所述具体物质的配比没有特殊限定，只要能够满足催化剂和硅源的质量配比即可。在本专利技术中，所述催化剂的质量浓度优选为1～38wt.％更优选为15～36wt.％；所述聚乙烯醇、硅源和催化剂的质量比优选为(10～1000):(10～1000):1，更优选为(17.5～140):(25～200):1，最优选为(20～50):(50～150):1。在本专利技术中，所述聚乙烯醇的溶液具有较好的成膜性，但是聚乙烯醇中的大量羟基使聚乙烯醇溶液成膜的膜具有较高的水溶性，本专利技术引入硅源，使聚乙烯醇中的羟基和硅源发生聚合反应，形成含有C-O-Si结构的聚合物，降低了固废稳定剂的水溶性，提高了固废稳定剂成膜后防护膜的耐水性。本专利技术提供的固废稳定剂具有粘结性，能够粘附在固废的表面形成防护膜；固废稳定剂中引入的硅预聚合物的基团降低了固废稳定剂的水溶性，提高了防护膜的耐水性，从而提高了固废的稳定性，避免固废超标释放重金属对环境产生污染。本专利技术还提供了上述技术方案所述固废稳定剂的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇、硅源、有机溶剂、催化剂和水混合，发生聚合反应，得到所述固废稳定剂。本专利技术将聚乙烯醇、硅源、有机溶剂、催化剂和水混合，发生聚合反应，得到所述固废稳定剂。在本专利技术中，所述聚乙烯醇、硅源和催化剂的种类采用上述技术方案所述种类，在此不再重复赘述。在本专利技术中，所述有机溶剂优选包括乙醇、甲醇和丙醇中的一种或多种，更优选包括乙醇，当所述溶剂优选为两种以上的上述具体物质时，本法明对所述具体物质的配比无特殊限定，采用任意配比均可。在本专利技术中，所述混合优选包括以下步骤：将聚乙烯醇和部分水进行第一混合，得到聚乙烯醇溶液；将硅源、有机溶剂、催化剂和余量水进行第二混合，发生预聚合反应，得到硅预聚合溶液；将所述聚乙烯醇溶液和硅预聚合溶液进行第三混合。本专利技术将聚乙烯醇和部分水进行第一混合，得到聚乙烯醇溶液。在本专利技术中，所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量浓度优选为0.5～20％，更优选为9.1～16.7％，最优选为10～12.3％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固废稳定剂，由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种固废稳定剂，由包括聚乙烯醇和硅源的反应原料在酸催化剂作用下，发生聚合反应制备得到。


2.根据权利要求1所述的固废稳定剂，其特征在于，所述硅源包括正硅酸乙酯和/或硅酸钠。


3.根据权利要求1所述的固废稳定剂，其特征在于，所述催化剂包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，所述催化剂的质量浓度为1～38wt.％。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的固废稳定剂，其特征在于，所述聚乙烯醇、硅源和催化剂的质量比为(10～1000):(10～1000):1。


5.权利要求1～4任一项所述固废稳定剂的制备方法，包括以下步骤：
将聚乙烯醇、硅源、有机溶剂、催化剂和水混合，发生聚合反应，得到所述固废稳定剂。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括以下步骤：
将聚乙烯醇和部分水进行第一混合，得到聚乙烯醇溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永锋，马旭，王少锋，张国庆，林金如，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21