一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂及其制备方法，属于飞灰处理技术领域，包括如下重量百分比原料：螯合主剂15

【技术实现步骤摘要】
一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于飞灰处理
，具体涉及一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]垃圾在焚烧过程中，其中所含的重金属由于沸点较低，会进入到烟气中并最终冷凝富集到飞灰之中；飞灰中的有毒痕量元素，根据挥发性强弱的不同，有毒痕量元素主要分为难挥发元素、较易挥发元素、极易挥发元素三种；相对于难挥发元素和极易挥发元素，以砷、硒等元素为代表的较易挥发元素在垃圾焚烧过程中的迁移转化相对复杂。飞灰在填埋或二次利用之前如果不进行安全稳定性固化处理，其中所含的重金属会经过雨水或河水溶解，进入自然界水体中，对土地和水源造成污染。
[0003]焚烧产生的飞灰的无害化处理主要有水泥固化、药剂稳定化、熔融热处理及提取重金属等方法。其中，化学药剂稳定化技术是利用化学药剂通过化学反应使飞灰中有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程，并且具有在特定环境中的长期稳定性的特点，常用的飞灰稳定剂可分为无机药剂和有机药剂两类。无机螯合剂稳定化处理技术处理后的废弃物增容大，且飞灰中的重金属会二次浸出，较难满足危险废物处理的长期安全性要求。有机药剂已经成为飞灰稳定化处理的热点；例如中国专利CN107050733A中公开了一种垃圾焚烧飞灰的稳定化药剂、其制备方法及其应用，采用的二硫代甲酸盐类作为主要原料，但该类材料存在气味大、螯合物易分解、普适性差和液固异相导致螯合反应不充分等诸多问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂及其制备方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂，包括如下重量百分比原料：螯合主剂15
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20％、改性活性炭35
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40％、表面活性剂7
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9％、助剂5
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7％，余量为水；
[0007]所述螯合主剂通过如下步骤制备：
[0008]步骤S21、将γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃搅拌混合5mi n，升温至55℃，继续搅拌15mi n，加入盐酸调节pH值为5，保持温度不变搅拌反应4h，反应结束后，加入碳酸氢钠调节pH值为7，旋蒸除去溶剂和水，得到超支化聚硅氧烷；砷、硒虽然为非金属元素，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，归为重金属污染范围，砷和硒易于与氧原子结合，分别生成砷酸盐和硒酸盐。在400K烟气中，大部分的砷和硒存在于固相，需要经过处理后才能减少环境的压力，本专利技术中利用γ
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氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷作为硅氧烷单体，经过水解后制备得到超支化聚硅氧烷，然后以超支化聚硅氧烷为原料接枝二硫化碳，得到螯合主剂，合成的螯合主剂与飞灰中的金属离子发生吸附。
[0009]本专利技术制备的螯合主剂具有很好的吸附能力，超支化结构的物理吸附，配合戊二醛形成的C＝N双键以及二硫化碳形成的二硫氨基结构，与金属、非金属高价态之间形成化学螯合，提高吸附容量和吸附稳定性。
[0010]步骤S22、将超支化聚硅氧烷、去离子水和乙醇混合搅拌5mi n，然后升温至60℃，加入戊二醛，搅拌分散15mi n，加入硼氢化钠，继续搅拌3h，降温至20℃，搅拌30mi n后加入二硫化碳，继续搅拌反应30mi n，将得到的反应液和无水乙醇洗涤，60℃干燥，得到螯合主剂。
[0011]进一步地，步骤S21中γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃的用量比为0.02mo l：0.01mo l：10mL：5mL；步骤S22中超支化聚硅氧烷、去离子水、乙醇、戊二醛、硼氢化钠和二硫化碳的用量比为2g：20mL：15mL：0.2g：0.25g：0.6g。
[0012]进一步地，所述改性活性炭通过如下步骤制备：
[0013]步骤S11、将生物质活性炭和质量分数3％的硝酸溶液混合，在温度为40℃条件下搅拌6h，搅拌结束后用去离子水洗涤至中性，将处理好的生物质活性炭、质量分数30％氢氧化钠水溶液和环氧氯丙烷混合，在温度为50℃条件下搅拌3h，搅拌结束后，用去离子水洗涤至中性，得到预处理活性炭；
[0014]步骤S12、将预处理活性炭和β
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环糊精加入质量分数40％的氢氧化钠水溶液中，在温度为45℃条件下搅拌2h，搅拌结束后，经过过滤干燥，得到改性活性炭。预处理活性炭是利用环氧氯丙烷处理后引入环氧基，然后与β
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环糊精反应，提高耐水性，减少溶出；通过化学修饰将β
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环糊精引入活性炭的结构中；活性炭本身具有吸附砷、硒的作用，活性炭与砷、硒之间可通过物理吸附结合，但未改性的活性炭的吸附容量有限，且仅通过物理吸附的作用吸附效果不稳定，无法满足更高的需求，经过处理后得到的改性活性炭不仅吸附含量增加，而且与砷、之间存在螯合作用，具有更稳定的吸附效果。
[0015]进一步地，生物质活性炭和硝酸溶液的用量比为1g：30mL；处理好的生物质活性炭、质量分数20％的氢氧化钠水溶液和环氧氯丙烷的用量比为10g：80mL：60mL；预处理活性炭、β
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环糊精和质量分数40％的氢氧化钠水溶液的用量比为1g：1g：40mL。
[0016]进一步地，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚；壬基酚聚氧乙烯醚属于可降解的非离子表面活性剂，表面活性剂可以提高各个组分之间的界面相互作用，提高成分之间的混合效果，增加螯合剂的渗透效果，更加快速地与金属离子之间形成稳定的螯合体系。
[0017]进一步地，所述助剂为羧甲基纤维素。助剂本身属于环保材料，不会造成二次污染，其本身具有良好的增稠分散效果，具有良好的耐酸性，在酸性条件下可以长期稳定。可以在螯合主剂和改性活性炭表面形成保护屏障，形成的金属螯合物可以更加稳定地存在，无法被酸液浸出。
[0018]一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂的制备方法，包括如下步骤：
[0019]按照重量百分比称取原料，将原料混合后用pH调节剂调节pH值为10
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11，得到一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂。
[0020]进一步地，pH调节剂为碳酸氢钠。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]为解决飞灰在填埋或二次利用之前如果不进行安全稳定性固化处理，对土地和水源造成污染的问题，本专利技术中通过制备螯合主剂和改性活性炭满足满足GB16889
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2008生活
垃圾填埋场污染控制标准，且制备的飞灰螯合剂对生活垃圾焚烧飞灰中砷、硒非金属元素具有良好稳定化作用。
[0023]本专利技术中起到的螯合和吸附作用的是螯合主剂和改性活性炭，均具有提高吸附含量和稳定吸附的作用，更为突出的是，本专利技术中的螯合主剂中的超支化的结构与金属离子有更大的接触面积，超支化结构所形成的空腔可以对金属离子进行包裹，无法被浸出，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂，其特征在于，包括如下重量百分比原料：螯合主剂15
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20％、改性活性炭35
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40％、表面活性剂7
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9％、助剂5
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7％，余量为水；所述螯合主剂通过如下步骤制备：步骤S21、将γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃搅拌混合5min，升温至55℃，继续搅拌15min，加入盐酸调节pH值为5，保持温度不变搅拌反应4h，得到超支化聚硅氧烷；步骤S22、将超支化聚硅氧烷、去离子水和乙醇混合搅拌5min，然后升温至60℃，加入戊二醛，搅拌分散15min，加入硼氢化钠，继续搅拌3h，降温至20℃，搅拌30min后加入二硫化碳，继续搅拌反应30min，将得到的反应液和无水乙醇洗涤，60℃干燥，得到螯合主剂。2.根据权利要求1所述的一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂，其特征在于，步骤S21中γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲醇和四氢呋喃的用量比为0.02mol：0.01mol：10mL：5mL；步骤S22中超支化聚硅氧烷、去离子水、乙醇、戊二醛、硼氢化钠和二硫化碳的用量比为2g：20mL：15mL：0.2g：0.25g：0.6g。3.根据权利要求1所述的一种有效抑制砷硒浸出的飞灰螯合剂，其特征在于，所述改性活性炭通过如下步骤制备：步骤S11、将生物质活性...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚军，
申请(专利权)人：乐尔环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：