一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法及其产品和应用技术

本发明专利技术公开了一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法及其产品和应用，包括以下步骤：1)分别称取聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰，搅拌均匀，得到聚铝飞灰；2)称取水和聚铝飞灰，混合，搅拌均匀，得到聚铝飞灰浆；3)将聚铝飞灰浆导入超临界水反应器活化处置，固液分离，得到的固体为活化聚铝飞灰凝胶；4)分别称取水玻璃、聚合磷酸铝铁、活化聚铝飞灰凝胶，搅拌均匀，造粒，自然条件下养护固化3～15天，即得到沸石吸附材料。本发明专利技术制备的沸石吸附材料吸附性能优异，实现的铅吸附容量为65.76mg/g，镉吸附容量为78.47mg/g，总铬吸附容量为110.12mg/g。110.12mg/g。110.12mg/g。

【技术实现步骤摘要】
一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法及其产品和应用


[0001]本专利技术属于危险废弃物无害化处置及资源化利用领域，尤其涉及一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法及其产品和应用。

技术介绍

[0002]垃圾焚烧飞灰含有重金属和二噁英类有害有害物质，具有明显的毒害性，被列入到《国家危险废物名录》，按照危险废弃物进行管理和处置。垃圾焚烧飞灰成分复杂，与垃圾物料分类、焚烧炉型、焚烧工艺及烟气净化工艺有关。目前，因国内大部分垃圾焚烧发电厂都在采用炉排炉方式对垃圾进行焚烧，以提高垃圾焚烧效率，同时减少对煤炭的使用与消耗。炉排炉飞灰钙、氯含量较高，而硅、铝、铁、镁含量较少，物料源头上不利于沸石的制备，合成的沸石类物质品质低。
[0003]目前主要通过水热合成技术实现利用垃圾焚烧飞灰制备沸石产品，所合成沸石品质取决于前驱料成分组合及水热工艺两方面。前驱料选择主要包括石英、粉煤灰、膨润土、高岭土、硅粉、偏高岭土等矿物。在水热反应条件下，无法有效激发前驱料与垃圾焚烧飞灰物料间各组分的充分反应。各物料表面电荷分布差异性，水热反应过程中物料之间真正意义上无法高效接触，这也严重降低了物料的潜在反应活性，降低了所合成沸石的品质。同时，在水热环境下垃圾焚烧飞灰二噁英类污染物分解效果差，重金属及游离氯固化效果也不理想，利用现有水热技术实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用存在较大阻力。
[0004]因此，所研发得新型垃圾焚烧飞灰制备沸石的技术，不仅要解决垃圾焚烧飞灰毒性问题，还要克服飞灰与物料反应不充分问题。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的无害化处理及高值化利用方法。
[0006]本专利技术还要解决的技术问题是提供了一种附性能优异的沸石吸附材料及其在重金属污染物中的应用。
[0007]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法，包括以下步骤：
[0008]1)分别称取聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰，搅拌均匀，得到聚铝飞灰；
[0009]2)称取水和聚铝飞灰，混合，搅拌均匀，得到聚铝飞灰浆；
[0010]3)将聚铝飞灰浆导入超临界水反应器活化处置，固液分离，得到的固体为活化聚铝飞灰凝胶；
[0011]4)分别称取水玻璃、聚合磷酸铝铁、活化聚铝飞灰凝胶，搅拌均匀，造粒，自然条件下养护固化3～15天，即得到沸石吸附材料。
[0012]其中，步骤1)中所述聚铝絮凝剂、赤泥和垃圾焚烧飞灰的质量比为2～12∶20～60∶
100。
[0013]其中，步骤2)中所述水和聚铝飞灰的液固比为1～5∶1mL∶g。
[0014]其中，步骤3)中的超临界水反应器临界压力为24～48MPa，超临界水反应器临界温度为375～825℃。
[0015]其中，步骤3)中活化处置时间为0.25～4.25小时。
[0016]其中，步骤4)中所述水玻璃、聚合磷酸铝铁和活化聚铝飞灰凝胶质量比为5～15∶2～12∶100。
[0017]本
技术实现思路
还包括所述的方法制备得到的沸石吸附材料。
[0018]本
技术实现思路
还包括所述的沸石吸附材料在重金属污染物处理中的应用。
[0019]其中，所述重金属包括但不仅限于铅、铬或镉。
[0020]本专利技术的反应机理：在超临界反应条件下，聚铝絮凝剂可通过网布卷扫、电荷中和及羟桥作用实现对垃圾焚烧飞灰和赤泥的有效絮凝，促进飞灰和赤泥物相间的相互激发；飞灰中的二噁英类物质与超临界水中生成的自由基发生反应，矿化分解为二氧化碳和水；同时在超临界条件下物料融合，聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰相互反应，形成聚合氯化铝铁钙、高硫型水化硫铝酸钙、单硫型水化硫铝酸钙、水化铝酸三钙、水化铁铝酸钙共混凝胶。超临界反应条件下产生的活性自由基物质可通过强化氧化作用强化聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰间的反应，从而实现将聚铝飞灰转化为高活性混合凝胶材料。混合水玻璃、聚合磷酸铝铁、活化聚铝飞灰凝胶，搅拌及养护过程中，物料间通过相互碱激发、硅铝聚合、结构硬化作用实现高性能沸石吸附材料形成。
[0021]有益效果：本专利技术制备过程简单，通过预混料、超临界反应及物料搭配激发反应实现垃圾焚烧飞灰的无害化处理及高值化利用，所制备的沸石吸附材料氯含量均低于1％，重金属浸出浓度和二噁英含量均满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134
‑
2020)污染控制要求。本专利技术制备的沸石吸附材料吸附性能优异，实现的铅吸附容量为65.76mg/g，镉吸附容量为78.47mg/g，总铬吸附容量为110.12mg/g。
附图说明
[0022]图1本专利技术处理方法的流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0024]垃圾焚烧飞灰赤泥由江苏常熟某垃圾焚烧发电厂公司提供，主要检测成分包括：：主要包括36.2％CaO、23.9％Cl、11.0％SO3、11.6％Na2O、6.33％K2O、4.38％SiO2、1.40％Fe2O3、1.25％Al2O3及其它成分。
[0025]赤泥由山东淄博某铝业公司提供，主要检测成分包括：40.1％Fe2O3、26.2％Al2O3、13.5％SiO2、11.5％Na2O、6.42％TiO2、0.546％CaO、0.326％SO3、0.275％ZrO2、0.251％P2O5、0.233％V2O5、0.0679％MnO、0.0309％ThO2、0.0103％Ga2O3、0.0012％Sc2O3及0.5387％其他杂质。
[0026]本专利技术的聚合硫酸铝、聚合硫酸铝铁、聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合磷酸铝铁由河南昌奇水处理材料有限公司提供，其他市面上购买的也可实现本专利技术。
[0027]超临界水反应器：超临界水反应器参考博士论文《超临界水氧化处理核电厂检修典型有机废液模拟物研究》中的实验装置部分的超临界水反应平台搭建而成，由上海前言实验设备有限公司制备及提供。
[0028]实施例1聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰质量比对所制备沸石毒性及吸附性能影响
[0029]按照质量比0.5∶20∶100、1∶20∶100、1.5∶20∶100、2∶12.5∶100、2∶15∶100、2∶17.5∶100、2∶20∶100、7∶20∶100、12∶20∶100、2∶40∶100、7∶40∶100、12∶40∶100、2∶60∶100、7∶60∶100、12∶60∶100、12∶65∶100、12∶70∶100、12∶75∶100、13∶60∶100、14∶60∶100、15∶60∶100分别称取聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰，搅拌均匀，得到聚铝飞灰，其中聚铝絮凝剂为聚合硫酸铝。按照液固比1∶1mL∶g称取水和聚铝飞灰，混合，搅拌均匀，得到聚铝飞灰浆。将聚铝飞灰浆导入超临界水反应器活化处置0.25小时，固液分离，得到的固体为活化聚铝飞灰凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别称取聚铝絮凝剂、赤泥、垃圾焚烧飞灰，搅拌均匀，得到聚铝飞灰；2)称取水和聚铝飞灰，混合，搅拌均匀，得到聚铝飞灰浆；3)将聚铝飞灰浆导入超临界水反应器活化处置，固液分离，得到的固体为活化聚铝飞灰凝胶；4)分别称取水玻璃、聚合磷酸铝铁、活化聚铝飞灰凝胶，搅拌均匀，造粒，自然条件下养护固化3～15天，即得到沸石吸附材料。2.根据权利要求1所述的将油泥转化为固化土的方法，其特征在于，步骤1)中所述聚铝絮凝剂、赤泥和垃圾焚烧飞灰的质量比为2～12∶20～60∶100。3.根据权利要求1所述的将垃圾焚烧飞灰转化为沸石吸附材料的方法，其特征在于，步骤2)中所述水和聚铝飞灰的液固比为1～5∶1mL∶g...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，周璐璐，金俊勋，张树文，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：