一种灰渣基地聚合物及其制备方法及钝化土壤中重金属的方法技术

本发明专利技术属于灰渣资源化处理和土壤重金属钝化技术领域，具体涉及一种灰渣基地聚合物及其制备方法及钝化土壤中重金属的方法。包括：灰渣、水玻璃、NaOH、NaAlO2的浆体。Si/Al设定为2.4

【技术实现步骤摘要】
一种灰渣基地聚合物及其制备方法及钝化土壤中重金属的方法


[0001]本专利技术属于灰渣资源化处理和土壤重金属钝化
，具体涉及一种灰渣基地聚合物及其制备方法及钝化土壤中重金属的方法

技术介绍

[0002][0003]近年来，固化/稳定化技术发展逐渐成熟，已广泛应用于我国乃至全世界的污染土壤修复项目中。国外开展固化/稳定化的相关研究起步较早，美国已于上世纪六七十年代开展相关研究，并成功开展应用。据统计，1982
‑
2008年间，固化/稳定化技术在美国发展迅猛，有超过203个场地污染项目使用该技术修复，约占所有污染修复项目的21％，且2008年以后采用该技术修复场地的占比进一步提升。我国由于早期对污染场地修复研究较为薄弱，因此开展固化/稳定化技术的相对较晚，主要于本世纪初开展现场应用，但随着研究的深入，应用已快速增长，全国已有上百项污染场地采用该技术开展修复，形成较为完善的工程案例。
[0004]固化/稳定化技术的核心是物理、化学作用下的污染物固封效应，关键是环境修复材料的开发，即采用工业、农业原料或废料制备土壤固化剂，并通过机械拌合、化学激发的作用，使污染土壤硬化形成具有高完整性、低渗透性的固化体结构，而此时土壤中污染物质的化学迁移特性已大幅降低，由高环境风险性的活泼形态转变为低风险性的稳定态存在于固化体结构中。
[0005]固化/稳定化技术的优点在于技术成熟、应用广泛、处理时间短。但是，该技术在实际工程应用过程中也存在一定的局限性。该技术通过物理/化学反应降低污染物的活性与迁移性，但未实际消除土壤中的污染物，长时间作用下的环境行为仍然需要通过不断的监测来判定污染物的固封效果。此外，环境材料通常也是由固体废物改性研发所得，自身是否具有环境风险，使用后是否会对土壤产生一定的增容效应也应值得关注。
[0006][0007]水泥作为现代工业中最常使用的无机胶凝材料，使用范围广泛，采用水泥对重金属污染土壤进行修复时，将会使土壤改变原有理化性质，长期易发生结构性断裂破坏等灾害。因此，亟待开发出一种节能、环保、低碳，且较少土壤基本性质的新型胶凝材料代替水泥，用于污染土壤的修复。地聚合物作为一种新型的无机非金属材料，可部分或全部采用工业废料或工业生产的副产物作为原料合成，具有制备效率快、理化性能好、经济价值高等诸多优点，同时对生态环境中的污染物质具有较强的固定效果。

技术实现思路

[0008]本专利技术的首要目的是采用工业固体废物锅炉灰渣作为原料，通过碱激发方式制备合成新型地聚合物环境修复材料，为解决土地资源、环境污染、固体废物无序堆存等问题提
供解决方案，实现工业固体废物的再利用，为资源的再生与可持续发展提供新方法。
[0009]一种灰渣基地聚合物，包括：灰渣、水玻璃、NaOH、NaAlO2的浆体。
[0010]所述的灰渣基地聚合物，Si/Al设定为2.4
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3.0，Na/Al设定为0.6
‑
0.8，W/B(水胶比)设定为2.0
‑
2.5。
[0011]本专利技术利用天然硅铝基矿物通过碱激发的方式缩聚合成的Si
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O、Al
‑
O为基本单位的非晶态的三维网络结构物质。该物质为富含Si、Al元素的矿物质通过碱性环境激发后所形成的半晶体态或无定形态的聚合体物质，其结构中主要为硅氧四面体与铝氧四面体，并包含包括用于达到电荷平衡的碱金属离子，其固定的化学结构如式1
‑
1所示。
[0012][0013]式中：M代表碱金属离子；n是聚合体的聚合度。
[0014]根据上述网络结构形成所需元素比设置了如下：Si/Al设定为2.4
‑
3.0，Na/Al 设定为0.6
‑
0.8，W/B设定为2.0
‑
2.5。
[0015]灰渣、水玻璃、NaOH、NaAlO2的添加量百分比范围为60wt％
‑
80wt％： 5wt％
‑
10wt％：5wt％
‑
20wt％：5wt％
‑
10wt％。
[0016]所述灰渣为煤炭在充分燃烧过后的产物，属于原煤燃烧灰渣，
[0017]本专利技术的第二个目的是提供所述的灰渣基地聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)将NaOH与NaAlO2溶液混合，并加入灰渣，继续搅拌混匀，
[0019](2)并缓缓加入水玻璃至设定值，搅拌均匀后获取灰渣基地聚物浆体。
[0020]本专利技术的第三个目的是提供所述的灰渣基地聚合物的应用方法，向含重金属污染土壤中加入灰渣基地聚物浆体用于固定重金属，处理时间为12
‑
14d。
[0021]所述的灰渣基地聚合物的应用方法，土壤中添加8
‑
10％的灰渣基地聚物浆体。
[0022]所述的灰渣基地聚合物的应用方法，混合均匀后置于湿度为95
±
5％，温度为15
±
3℃。
[0023]所述的灰渣基地聚合物的应用方法，重金属包括Pb和Cd中的至少一种。
[0024]本专利技术方法优选：称取灰渣、水玻璃、NaOH(aq,10M/L)、NaAlO2(s)，同时， Si/Al设定为2.4
‑
3.0，Na/Al设定为0.6
‑
0.8，W/B设定为2.0
‑
2.5。合成时，首先称量所需的NaAlO2(s)置于去离子水中，采用磁力搅拌器常温下充分搅拌至固体颗粒完全溶解，其次将NaOH(aq)与NaAlO2(aq)溶液混合，并一次性加入定量的灰渣，继续在常温条件下搅拌至达到均质状态后，加快磁力搅拌速度，配以人工搅拌，并向烧杯内缓缓加入水玻璃至设定值，常温高速搅拌3min后获取灰渣基地聚物浆体。然后向含Pb和Cd污染土壤中加入10％的灰渣基地聚物浆体，混合均匀后置于湿度为95
±
1％，温度为15
±
0.5℃。
[0025]与现有技术相比，本专利技术对含Pb和Cd污染土壤的无害化处理方法具有如下优点和有益效果：
[0026]1、本专利技术方法处理成本低、操作条件简单、处理效率高，处理结束后土壤中Pb和Cd的浸出毒性分别为0.35
‑
0.55mg/L和1.01～1.65mg/L，低于(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别，GB 5085.3
‑
2007)要求的浸出浓度限值Cd低于1mg/L，Pb低于5mg/L的浓度限值，达到了无害化的目的。
[0027]2、本专利技术中灰渣基地聚物的制备过程无需煅烧和大量强碱的投加，使制备过程具有绿色性，同时灰渣为工业废渣来源广泛便宜易得具有经济性。
[0028]3、工业废弃物资源化利用：本专利技术方法制备灰渣基地聚物是大宗固废的一种，为该废渣的消纳问题提供了一条解决路径。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种灰渣基地聚合物，其特征在于，包括：灰渣、水玻璃、NaOH、NaAlO2的浆体。2.根据权利要求1所述的灰渣基地聚合物，其特征在于，Si/Al设定为2.4
‑
3.0，Na/Al设定为0.6
‑
0.8，W/B设定为2.0
‑
2.5。3.根据权利要求1所述的灰渣基地聚合物，其特征在于，灰渣、水玻璃、NaOH、NaAlO2的添加量百分比范围为60wt％
‑
80wt％：5wt％
‑
10wt％：5wt％
‑
20wt％：5wt％
‑
10wt％。4.根据权利要求1所述的灰渣基地聚合物，其特征在于，所述灰渣为煤炭在充分燃烧过后的产物，属于原煤燃烧灰渣。5.权利要求1
‑
4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，董祎挈，蓝际荣，向愉唯，张珊珊，梅涛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：