一种提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法，该方法是利用垃圾渗滤液浓缩液中含有的大量腐殖酸和无机盐(Cl

【技术实现步骤摘要】
一种提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法


[0001]本专利技术涉及含重金属危险废物的固化/稳定化处理，具体地说，本专利技术利用垃圾渗滤液浓缩液提高地聚物对阴离子重金属的固定效率。

技术介绍

[0002]地聚物作为一种新型无机胶凝材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温、抗冻融且制备工艺简单、成本低和碳排放少等多重优点。地聚物通常在碱激发条件下，富含硅铝的前驱物(偏高领土、粉煤灰、高炉矿渣和赤泥等)溶解
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扩散
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重组
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固化形成“类沸石”结构的三维网络胶凝结构。由于地聚物优异的结构强度和耐久性，其在固定重金属离子具有广阔的应用前景。
[0003]然而，由于地聚物的碱激发特性和结构电负性，其对阴离子重金属的固定能力整体不佳。专利CN 111995276 A公开了一种利用碱激发剂(水玻璃和氢氧化钠)激活工业废电石渣与高岭土中的活性硅铝的地聚物，实现了铜尾矿中Pb、Zn、Cd和Cu的同步固定，固化率达到90％以上。专利113185196A公开了一种炉渣
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粉煤灰地聚物的制备方法及其用于Cu污染土的固化/稳定化，其在30％固化剂掺量时仍能维持Cu
2+
的99％以上的固定率。但是，上述专利局限在利用地聚物固定阳离子重金属危险废物上，对于阴离子重金属的固定未有涉及。专利113441526A公开了一种碱激发煤矸石和氧化钙复合地聚物，实现了垃圾焚烧飞灰阳离子重金属(Cd、Cu、Ni、Pb和Zn)的高效固定，固定率在96％以上，但阴离子重金属(Cr)的固定率只有91.6％。鉴于工业和生产活动中产生的重金属固废和土壤通常以复合污染的形式存在，提升地聚物固定阴离子重金属的效率对推广地质聚合技术在固化/稳定化领域的发展具有重要意义。
[0004]垃圾渗滤液浓缩液是垃圾渗滤液膜深度处理过程产生的纳滤或反渗透膜浓缩液，其含有大量腐殖酸、无机盐(Cl
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和SO
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)、氨氮和重金属，属于难降解高盐有机废水。贸然采用高级氧化或蒸发焚烧等高耗能处理方式既不高效也不低碳。随着双碳目标的推进，在污水资源化处理的大背景下，将垃圾渗滤液浓缩液回用于地聚物的制备并利用其中关键组分(腐殖酸和盐离子)提高地聚物的阴离子重金属固定效率具有实用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种利用垃圾渗滤液浓缩液提高地聚物对阴离子重金属的固定效率的方法并用于复合重金属污染固废或土壤的固化/稳定化，具体步骤如下：
[0006]S1、将待修复的复合重金属固废或土壤干燥、粉碎、过筛。
[0007]S2、向粉末硅酸钠中加入氢氧化钠颗粒，将碱激活剂的模数调至0.80～1.50，然后加入垃圾渗滤液浓缩液并搅拌均匀，得到液态碱激活剂。
[0008]S3、将富钙硅铝前驱物、复合重金属固废或土壤粉末和液态碱激活剂混合搅拌均匀，液固比为0.50～0.75，固废或土壤掺量为10％～60％，得到地聚物浆料。
[0009]S4、将地聚物浆料装入硅胶模具中，在20℃～70℃下密封湿式养护12h～24h，然后
室温静置养护28d，得到地聚物。
[0010]优选地，S1所述复合重金属污染固废或土壤为垃圾焚烧飞灰，锑矿、铜矿及铅锌矿废渣或污染土的一种，其含有的重金属为Cd、Pb、Cu、Hg和Zn等阳离子重金属以及Sb、As和Cr等阴离子重金属的一种或多种。
[0011]优选地，S2所述垃圾渗滤液浓缩液为生活垃圾填埋场垃圾渗滤液膜处理过程中产生的纳滤或反渗透膜浓缩液，其Cl
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浓度达到2000～10000mg L
‑1，SO
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‑
浓度为200～2000mg L
‑1，溶解性有机质浓度为400～3000mg L
‑1。
[0012]优选地，S3所述富钙硅铝前驱物为磨细高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、赤泥和偏高岭土的一种或多种组成。
[0013]本专利技术的利用垃圾渗滤液浓缩液提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法，在用于复合重金属固废或土壤的固化/稳定化时，Cd、Pb、Cu、Hg和Zn等阳离子重金属在碱性地聚物体系中形成氢氧化物、硅酸盐和氧化物等稳定化合物，进一步被地聚物凝胶高效固封。Sb、As和Cr等阴离子重金属通过加入垃圾渗滤液浓缩液后诱导形成费氏盐、腐殖酸络合/螯合和促进地质聚合三种途径增强固定效率，从而达到阴阳重金属离子的同步固定，可将阴离子重金属的固定效率由82％～92％提高至均大于99％。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015](1)本专利技术采用诱导费氏盐生成和加入腐殖酸对地聚物进行功能改性，使得地聚物产生了优异的阴离子重金属固定效率，拓宽了地聚物固定复合重金属污染固废或土壤的应用场景；
[0016](2)本专利技术操作方法简单，地聚物前驱物廉价易得，不仅可以降低复合重金属污染固废或土壤的固化/稳定化成本，还提供了一种垃圾渗滤液浓缩液资源化利用途径，同时没有二次污染；
[0017](3)本专利技术获得的地聚物固化块强度高，抗压强度最高可达23.6MPa，60％的固废或土壤掺量时仍保持10MPa以上，同时地聚物固化块的重金属浸出浓度均为ppb级别，远低于排放限值，满足矿区回填的处置要求，同时具有再利用为建筑材料的潜力；
附图说明
[0018]图1为本专利技术的垃圾渗滤液浓缩液提高地聚物固定阴离子重金属效率的流程示意图。
[0019]图2为在干式和湿式养护条件下制备的地聚物固化块的微观矿物结构。
[0020]图3为复合重金属污染土壤掺量对地聚物固化块抗压强度的影响。
[0021]图4为垃圾渗滤液浓缩液作用下地聚物对重金属离子的固定率变化。
具体实施方式
[0022]下面结合附图及实施例和对比例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0023]实施例1：
[0024]本实施例处理的是锑矿污染土，取自广西晴隆大厂锑矿区附近表层0～10cm的土壤，其重金属含量如表1。锑矿污染土中含有大量As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Sb和Zn，具有明显的复合金属污染特征。其中，Sb和As是锑矿污染土中含量最多的两种重金属，分别达到
882.0mg kg
‑1和578.5mg kg
‑1。As的含量分别超出了建设(140mg kg
‑1)和农业用地(40mg kg
‑1)的土壤标准的4倍和14倍。尽管标准未对Sb的含量限制，锑矿污染土中Sb含量高于背景土壤值393倍(2.24mg kg
‑1)，具有明显的环境和生态风险。
[0025]表1锑矿污染土重金属含量
[0026][0027]采用构建的含有垃圾渗滤液浓缩液的地聚物体系对上述锑矿污染土固化/稳定化，具体的步骤如下(图1)：
[0028]S1、将锑矿污染土干燥、粉碎、过100目筛。
[0029]S2、向粉末硅酸钠中加入氢氧化钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法，其特征在于，利用垃圾渗滤液浓缩液诱导生成费氏盐、提供腐殖酸络合/螯合和促进地质聚合三种机制协同作用达到同步高效固定复合重金属污染固废或土壤中阴离子重金属的效果。2.根据权利要求1所述的提高地聚物固定阴离子重金属效率的方法，其特征在于，采用的垃圾渗滤液浓缩液为生活垃圾填埋场垃圾渗滤液膜深度处理过程中产生的纳滤或反渗透膜浓缩液，其Cl
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浓度达到2000～10000mg L
‑1，SO
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浓度为200...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴元生，张浩，周珂冰，陈伟彤，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：