一种重金属污泥固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于污泥处理的技术领域，尤其涉及一种重金属污泥固化剂，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：水泥35

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污泥固化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于污泥处理的
，尤其涉及一种重金属污泥固化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人口的增长、工业的发展，需要处理的生活污水和工业废水在不断增加，经过处理而产生的污泥量也大大的增加。据有关部门的统计，目前我国每年产生的干污泥量约为500万吨，这些数量巨大的污泥如果没有得到妥善的科学处理处置，不仅会占用大面积的土地才能堆放，而且其中的有害成分重金属、病原物和有机污染物等，还会在环境中迁移或扩散，危及人类和其它生物的安全。
[0003]根据我国污泥处理处置的现状，同时借鉴国外发达国家的经验，从经济可行性的角度出发，通过向污泥中添加固化剂，使其变为相对稳定的不可流动的状态或者固体，将污泥作为填埋处置的预处理手段或转化为可再生利用的岩土工程材料、肥料、吸附剂、陶粒等，是符合我国目前污泥处置现状的有效途径之一。
[0004]我国污泥的来源及成分较为复杂，可分为河湖污泥、市政污泥和工业污泥，市政污泥是指来自于自来水厂或生活污水处理过程中产生的污泥，其产量是三类污泥中最大的，该污泥的pH大多在6.5-7.0，含水率一般在95-99%，经过底泥脱水机处理后的含水率也有60%-80%，不能直接作为填埋处理或者转化为可再生利用的材料，且污泥中的水一般为结晶水，通过晾晒难以脱除。
[0005]即使通过固化剂处理的污泥依然有40-50%的含水率，特别适合细菌的生长繁殖，不管是作为填埋处置的预处理手段或转化为可再生利用的岩土工程材料、肥料、吸附剂、陶粒等材料，均会在环境中迁移或扩散，危及人类和其它生物的安全。
[0006]此外，污泥中还存在大量的重金属，主要以化合物形式存在，但也有以自由离子存在，不同形态的重金属离子对环境构成的威胁不同，可溶性的重金属活动性强，对环境造成的威胁更大，会通过动、植物和地下水进入食物链，从而进入人体，危及人类的健康。需要将污泥中的重金属离子反应生成能溶于水的重金属盐或者络合物，从而将重金属吸附、包裹和沉淀起来，避免危及人类的健康。
[0007]但是由于现有的水泥、石灰等固化剂固化污泥时一般得到的产物疏松多孔，无法构建坚硬的网络骨架，使得污泥的强度低，无法对重金属的进行封存，使得污泥中不同的重金属元素经过固化后出现溶出。
[0008]基于以上情况，开发一种同时具有抗菌、高脱水性、吸附重金属和重金属难以溶出的污泥固化剂显得尤为重要。

技术实现思路

[0009]为了解决现有污泥中含水率高不能直接作为填埋处理或者转化为可再生利用的材料，且污泥中的水一般为结晶水，通过晾晒难以脱除；且含有大量的重金属，危及人类的
健康；现有的固化剂固化强度低，使得污泥中的重金属元素经过固化后出现溶出，且没有抗菌性的技术问题，本专利技术提供一种同时具有抗菌、高脱水性、吸附重金属和重金属难以溶出的污泥固化剂。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种重金属污泥固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：水泥35-55份、石灰20-25份、粉煤灰15-20份、氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷5-10份、瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇5-10份。
[0011]更进一步的，所述氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷的制备方法包括如下步骤：步骤 I，氧化魔芋葡甘聚糖的制备：将魔芋葡甘聚糖加入异丙醇中，搅拌5-10 min，加入氢氧化钠溶液，并调节pH至7.5-9.5，缓慢加入过氧化氢，在40-60 ℃条件下，反应4-6 h，加入亚硫酸钠，过滤，得到氧化魔芋葡甘聚糖；步骤II，氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯的制备：将经所述步骤I得到的氧化魔芋葡甘聚糖加入无水乙醇中，溶胀24-36 h，再缓慢加入氨基乙酰氯，在70-80℃条件下，反应20-28h，抽滤，依次使用无水乙醇、乙醚洗涤沉淀，并收集沉淀，再使用无水乙醇索氏提取10-14h，浓缩，得到氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯；步骤III，氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷的制备：将(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷加入吡啶中，再分2-3批加入经所述步骤II中得到的氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯，回流反应1-3 h，倒入冰水中，并使用质量分数为5%的碳酸氢钠溶液调节pH至中性，过滤，干燥，得到氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷。
[0012]更进一步的，所述步骤I中魔芋葡甘聚糖是从魔芋粉中提取所得，魔芋葡甘聚糖和过氧化氢的质量比为100∶(2.5-3)。
[0013]更进一步的，所述步骤II中氧化魔芋葡甘聚糖和氨基乙酰氯的质量比(6-10)∶1。
[0014]更进一步的，所述步骤III中(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷和氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯的质量比为1∶(5-9)。
[0015]更进一步的，所述瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇的制备方法包括如下步骤：步骤I，瓜尔胶/香草酸的制备：将硅酸钠和醋酸加入去离子水中，边搅拌边缓慢加入瓜尔胶，混合均匀，再加入香草酸，在120-160 ℃条件下，反应3-5 h，冷却至室温，加入质量分数为10%的氢氧化钠溶液，并调节pH至6.5-7.5，过滤，并使用质量分数为80-95%的乙醇溶液洗涤沉淀，得到瓜尔胶/香草酸；步骤II，瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇的制备：将聚乙烯醇加入去离子水中，在70-90 ℃条件下，搅拌2-4 h，冷却至室温，边搅拌边缓慢加入经所述步骤I得到的瓜尔胶/香草酸，加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，在50-70 ℃条件下，反应1-2 h，冷却至常温，得到瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇。
[0016]更进一步的，所述步骤I中瓜尔胶、香草酸、硅酸钠和醋酸的质量比为(5-7)∶1∶(0.2-0.4)∶(0.04-0.08)。
[0017]更进一步的，所述步骤II中瓜尔胶/香草酸、聚乙烯醇、硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为(4-6)∶1∶(0.06-0.08)∶(0.02-0.04)。
[0018]更进一步的，所述重金属污泥固化剂的制备方法，包括以下步骤：按照重量份数配比称取水泥、石灰、粉煤灰、氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷和瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇，碾磨成粉并混合均匀，得到所述的一种重金属污泥固化剂。
[0019]本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：1.水泥、石灰和粉煤灰能与污泥中的活性离子发生水化反应，反应的同时能消耗一部分水，降低污泥的含水率；且生成硅酸钙、氢氧化钙等具有胶凝性质的材料，可团粒化污泥中的泥土颗粒，增强污泥的强度；同时还能够对污泥中的重金属离子起到一定的包裹作用，使其重金属离子不易溶出。
[0020]2.魔芋葡甘聚糖是由葡萄糖和甘露糖通过糖苷键聚合而成的天然多糖，其上含有大量的羟基和乙酰基，本专利技术专利首先将魔芋葡甘聚糖上的羟基和乙酰基通过双氧水氧化为醛基或羧基，得到氧化魔芋葡甘聚糖，其上的醛基和氨基乙酰氯上的氨基发生醛胺缩合反应，得到带有酰氯基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污泥固化剂的制备方法，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：水泥35-55份、石灰20-25份、粉煤灰15-20份、氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷5-10份、瓜尔胶/香草酸/聚乙烯醇5-10份。2.根据权利要求1所述的一种重金属污泥固化剂，其特征在于，所述氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷的制备方法包括如下步骤：步骤I，氧化魔芋葡甘聚糖的制备：将魔芋葡甘聚糖加入异丙醇中，搅拌5-10 min，加入氢氧化钠溶液，并调节pH至7.5-9.5，缓慢加入过氧化氢，在40-60 ℃条件下，反应4-6 h，加入亚硫酸钠，过滤，得到氧化魔芋葡甘聚糖；步骤II，氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯的制备：将经所述步骤得到的氧化魔芋葡甘聚糖加入无水乙醇中，溶胀24-36 h，再缓慢加入氨基乙酰氯，在70-80 ℃条件下，反应20-28 h，抽滤，依次使用无水乙醇、乙醚洗涤沉淀，并收集沉淀，再使用无水乙醇索氏提取10-14 h，浓缩，得到氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯；步骤III，氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷的制备：将(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷加入吡啶中，再分2-3批加入经所述步骤中得到的氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯，回流反应1-3 h，倒入冰水中，并使用质量分数为5%的碳酸氢钠溶液调节pH至中性，过滤，干燥，得到氧化魔芋葡甘聚糖/氨基乙酰氯/(2-氨基苯甲基)三苯基溴化磷。3.根据权利要求2所述的一种重金属污泥固化剂，其特征在于，所述步骤中魔芋葡甘聚糖是从魔芋粉中提取所得，魔芋葡甘聚糖和过氧化氢的质量比为100∶(2.5-3)。4.根据权利要求2所述的一种重金属污泥固化剂，其特征在于，所述步骤中氧化魔芋葡甘聚糖和氨基乙酰氯的质量比(6-...

【专利技术属性】
技术研发人员：方德松，万正喜，文向前，
申请(专利权)人：湖南长重机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：