一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法技术

本申请提供了一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法，按重量份数计，包括：重金属离子状态调整剂3～7份、重金属离子反应选择剂1～3份和矿物相包覆剂1～2份。本申请的飞灰长效处置材料为无机固化体系，成本低、通用性高、处理效果好，重金属离子状态调整剂、重金属离子反应选择剂和矿物相包覆剂这三大功能组分能够发挥协同作用，重金属离子状态调整剂主要调整体系的酸碱度，重金属离子反应选择剂达到捕获重金属离子的作用，矿物相包覆剂能够利用其独特的分子结构特性、达到进一步稳定和固化重金属离子的作用。固化重金属离子的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法


[0001]本申请涉及环境保护的
，特别是一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧和堆肥等。实践表明，填埋和堆肥两种处理方式不仅占用大量土地、耗用时间长，而且垃圾的渗滤液对填埋场及堆肥场附近的环境会造成严重影响，破坏生态环境；而焚烧法可使垃圾减容90％、减量75％，产生的热能可回收利用，能最大限度地实现生活垃圾的减量化、无害化和无资源化利用。
[0003]焚烧是实现垃圾减量化、资源化、无害化处理的有效方式之一，垃圾焚烧飞灰是焚烧处理时产生的二次污染物，其产量约为入炉垃圾总量的3％～ 5％。由于飞灰中含有大量高毒性且可浸出的重金属(包括Pb、Cd、Cu、Zn 等)及二噁英等物质，属于危险废物，在特定的条件下会渗滤出来，造成水体和土壤的污染，对自然环境和人类生存造成严重危害，因此必须经过稳定化处理后才能进行填埋和其他综合利用。
[0004]目前，飞灰的处理方法主要包括水泥固化、熔融固化、化学药剂稳定化等。我国的水泥固化和高温熔融法处理技术相对很成熟，但都存在不可忽视的弊端，用于处置垃圾飞灰并非长久之计。相对而言，化学药剂稳定最为可行和有效，常用的化学药剂主要包括石灰、硫酸亚铁、绿矾、磷酸盐、硫化物和有机螯合剂等。飞灰重金属的稳定性受pH变化的影响较大，在酸性、碱性条件下浸出较明显，在实际的应用过程中，还急需通过飞灰处置材料的分子结构设计优化、组成配比设计优化，以便进一步提高飞灰重金属固化的稳定性。

技术实现思路

[0005]鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料，包括：
[0006]一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料，按重量份数计，包括：重金属离子状态调整剂3～7份、重金属离子反应选择剂1～3份和矿物相包覆剂1～2 份；其中，所述矿物相包覆剂的螯合功能的主分子结构式如下：
[0007][0008]结构式中：x为1～3中的任一整数，R1为Li、Na、K中的一种，R2、 R3分别为CH3、CH2‑
CH3中的一种。
[0009]优选地，所述重金属离子状态调整剂为碳酸盐、磷酸盐和柠檬酸盐中的一种或多种组合。
[0010]优选地，所述重金属离子反应选择剂为磷酸盐、多聚磷酸盐、焦磷酸盐和硫代硫酸盐中的一种或多种组合。
[0011]本申请还提供一种上述的生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料的制备方法，包括步骤：
[0012]将指定摩尔配比的氨基化物、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在指定温度下反应指定时间，得到所述矿物相包覆剂；
[0013]将水、所述重金属离子状态调整剂和所述重金属离子反应选择剂加入到所述矿物相包覆剂中，得到飞灰长效处置材料。
[0014]优选地，所述氨基化物包括氨基硅烷或氨基硅烷包覆物；所述将指定摩尔配比的氨基化物、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在第一指定温度下反应第一指定时间，得到所述矿物相包覆剂的步骤包括：
[0015]将第一指定摩尔配比的氨基硅烷、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在第一指定温度下反应第一指定时间，得到目标包覆剂；
[0016]或：
[0017]将氧化铝或氧化硅中的至少一种加入到水中，再加入氨基硅烷和碱剂，在第二指定温度下反应第二指定时间，得到氨基硅烷包覆物；
[0018]将第二指定摩尔配比的所述氨基硅烷包覆物、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在第三指定温度下反应第三指定时间，得到目标包覆剂。
[0019]优选地，所述氨基硅烷为KH
‑
540、KH
‑
550、KH
‑
554、KH
‑
602、KH
‑
792、 KH
‑
793和KH
‑
902中的一种或多种组合；所述碱剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠和乙醇钾中的一种或多种组合。
[0020]优选地，所述反应介质为水、乙醇、异丙醇、乙二醇和丙二醇中的一种或多种组合。
[0021]优选地，所述第一指定摩尔配比是指所述氨基硅烷、所述二硫化碳和所述碱剂的摩尔配比为1：1.1～2.5：1.1～2.5；所述第二指定摩尔配比是指所述氨基硅烷包覆物、所述二硫化碳和所述碱剂的摩尔配比为1：1.1～2.5： 1.1～2.5。
[0022]优选地，所述氨基硅烷在反应体系中的质量浓度为5～30wt％，所述氨基硅烷包覆物在反应体系中的质量浓度为5～30wt％。
[0023]优选地，所述第一指定温度为20～60℃，所述第二指定温度为50～90℃，所述第三指定温度为20～60℃；所述第一指定时间为10～30小时，第二指定时间为3～6小时，第三指定时间为10～30小时。
[0024]本申请具有以下优点：
[0025]在本申请的实施例中，通过按重量份数计，包括：重金属离子状态调整剂3～7份、重金属离子反应选择剂1～3份和矿物相包覆剂1～2份；其中，所述矿物相包覆剂的分子结构式如下：S＝C(SR
1)
‑
N
‑
C
‑
C
‑
C
‑
(Si(R2)3‑
X
(OR3)
X
或： S＝C(SR
1)
‑
N
‑
C
‑
C
‑
N(C(SR1)＝S)
‑
(Si(R2)3‑
X
(OR3)
X
，结构式中：x为1～3中的任一整数，R1为Li、Na、K中的一种，R2、R3分别为CH3、CH2
‑
CH3中的一种。本申请的飞灰长效处置材料为无机固化体系，成本低、通用性高、处理效果好，重金属离子状态调整剂、重金属离子反应选择剂和矿物相包覆剂这三大功能组分能
够发挥协同作用，重金属离子状态调整剂主要调整体系的酸碱度，重金属离子反应选择剂达到捕获重金属离子的作用，矿物相包覆剂能够利用其独特的分子结构特性、达到进一步稳定和固化重金属离子的作用。
具体实施方式
[0026]为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]需要说明的是，所述矿物相包覆剂的分子两端具有独特的活性键，一端能通过特殊的含硫官能团稳定重金属元素，另外一端能够借助含硅官能团同生活垃圾焚烧飞灰中的钙质成分进行键合，大幅提高重金属固化的稳定性。
[0028]本申请一实施例提供的一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料按重量份数计，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料，其特征在于，按重量份数计，包括：重金属离子状态调整剂3～7份、重金属离子反应选择剂1～3份和矿物相包覆剂1～2份；其中，所述矿物相包覆剂的螯合功能的主分子结构式如下：或：结构式中：x为1～3中的任一整数，R1为Li、Na、K中的一种，R2、R3分别为CH3、CH2‑
CH3中的一种。2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料，其特征在于，所述重金属离子状态调整剂为碳酸盐、磷酸盐和柠檬酸盐中的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料，其特征在于，所述重金属离子反应选择剂为磷酸盐、多聚磷酸盐、焦磷酸盐和硫代硫酸盐中的一种或多种组合。4.一种如权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将指定摩尔配比的氨基化物、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在指定温度下反应指定时间，得到所述矿物相包覆剂；将水、所述重金属离子状态调整剂和所述重金属离子反应选择剂加入到所述矿物相包覆剂中，得到飞灰长效处置材料。5.根据权利要求4所述的生活垃圾焚烧飞灰长效处置材料的制备方法，其特征在于，所述氨基化物包括氨基硅烷或氨基硅烷包覆物；所述将指定摩尔配比的氨基化物、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在第一指定温度下反应第一指定时间，得到所述矿物相包覆剂的步骤包括：将第一指定摩尔配比的氨基硅烷、二硫化碳和碱剂加入到反应介质中，并在第一指定温度下反应第一指定时间，得到目标包覆剂；或：将氧化铝或氧化硅中的至少一种加入到水中，再加入氨基硅烷和碱剂，在第二指定温度下反应第二指定时间，得到氨基硅烷包覆物；将第二指定摩尔配比的所述氨基硅烷包覆物、二硫化碳和碱剂加...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海琳，翁履谦，刘海涛，李绍彬，
申请(专利权)人：深圳市航天新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：