【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焚烧飞灰重金属处理，更具体的涉及高效固化飞灰重金属的复合改性沸石、制备方法及应用。
技术介绍
1、沸石包括人造沸石和天然沸石，其中天然沸石是一种由硅铝酸盐、可交换阳离子和沸石水组成的多孔硅铝酸矿物，其基本骨架由多个硅氧四面体(sio4)和铝氧四面体(alo4)构成，硅原子和铝原子位于四面体的中心位置，它们通过氧桥键与周围的四个氧原子相连，从而组成立体的网状结构。而天然沸石的这种结构中存在较大的空穴，这些空穴由孔洞相互连接，使沸石具有较大的孔隙率和比表面积；在这些空穴和孔洞中通常被可交换阳离子和沸石水填充，而这些阳离子流动性较大，能够与周围环境的阳离子进行交换。因其特殊的空间结构而具有较好的吸附性能和离子交换性能，且环境友好、成本低廉、比表面积大，常被用作吸附剂、离子交换剂，但天然沸石吸附性能有限，而经过改性后，沸石的性能能够得到一定的提升。
2、如专利cn106380049a利用改性沸石分子筛修复重金属污染底泥的方法和农田土壤的改良方法，该专利中采用壳聚糖溶液对沸石表面进行改性获得改性沸石，其通过改变重金属在底泥中的赋存形态，降低重金属对生态环境的危害，可用于修复重金属污染的底泥，其中pb的可交换态降低2～3％、cu的可交换态降低1～3％、zn的可交换态降低1～4％、cd的可交换态降低1～12％，但单一的改性方法获得的改性沸石对重金属的吸附效果仍较差。
3、专利cn104437391a一种改性沸石及其制备方法和用途，该专利中结合硝酸钠、微波、低温焙烧以及十二烷基三甲基溴化铵联合改性获得改性沸
4、目前改性沸石在废水、土壤重金属处理中得到广泛的应用，但在生活垃圾焚烧飞灰重金属处理中较少有应用。而生活垃圾焚烧过程中产生的焚烧飞灰，含有多种高浓度的重金属，属于危险废物，被列入到《国家危险废物名录》，需降低焚烧飞灰重金属有效性、移动性和迁移性，使其重金属浸出毒性浓度符合《生活垃圾填埋污染控制标准》(gb 16889-2008)规定限值要求，方可进入生活垃圾填埋场分区填埋。根据《生活垃圾填埋污染控制标准》(gb 16889-2008)的规定，其中铅的浓度限值为0.25mg/l、镉的浓度限值为0.15mg/l、锌的浓度限值为100mg/l。而现有的改性沸石在处理含有pb2+、cd2+、zn2+等多种重金属时，pb2+与cd2+、zn2+之间表现出明显的拮抗吸附，难以实现同时高效吸附铅、镉、锌等多种重金属。因此，针对焚烧飞灰的特性研究一种能够同时高效固化稳定化铅、镉和锌的稳定化材料，有利于危险废物焚烧飞灰无害化处置。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种高效固化飞灰重金属的复合改性沸石、制备方法及应用，其目的在于发现天然沸石分别采用碱基改性溶液和磷酸-碳酸基团复合改性溶液进行改性，经两次改性后获得的复合改性沸石，能够同时高效固化焚烧飞灰中铅、镉和锌，且惊奇地发现添加飞灰质量1％的该复合改性沸石，进行固化处理一次即可使飞灰中铅、镉和锌的浸出含量均低于标准限值，由此解决现有改性沸石因pb2+与cd2+、zn2+之间表现出明显的拮抗作用，难以实现同时高效固化焚烧飞灰中铅、镉和锌的技术问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石，其特征在于，所述复合改性沸石为碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其ph为7.2～9.1，按照质量分数计，表面负载31％～50％磷元素、12％～36％碳元素，其中磷元素以磷酸基型式负载，碳元素以碳酸基型式负载；所述磷酸基型式包括-po43-，所述碳酸基型式包括-co32-。
3、优选地，所述复合改性沸石，其所述碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其比表面积为40.27～60.19m2/g，粒度为0.2～0.4mm，孔容为0.07～0.10cm3/g。
4、按照本专利技术的另一方面，还提供了一种如本专利技术所述的复合改性沸石的制备方法，其包括以下步骤：
5、(1)碱基改性：取干燥的天然沸石先采用碱基改性溶液进行第一次改性，固液分离，固相干燥后获得碱基改性沸石；所述碱基改性溶液中oh-浓度为0.50～1.20mol/l；
6、(2)磷酸-碳酸基团复合改性：将获得的碱基改性沸石再采用磷酸-碳酸基团复合改性溶液进行第二次改性，经固液分离，固相干燥后获得碱基-磷酸基-碳酸基团复合改性沸石；
7、所述磷酸-碳酸基团复合改性溶液，按照浓度为0.10～1.20mol/l的磷酸基溶液与浓度为0.10～0.80mol/l的碳酸基溶液的体积比为1:0.5～2常温搅拌混合配制，所述磷酸基包括-po43-，所述碳酸基包括-co32-。
8、优选地，所述同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其步骤(1)按照每升碱基改性溶液加入20～50g沸石粉末充分混合，常温搅拌2h～6h进行第一次改性；
9、并按照每升磷酸-碳酸基团复合改性溶液加入10-20g步骤(1)获得的碱基改性沸石，常温搅拌2h～8h进行第二次改性。
10、优选地，所述同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其所述碱基改性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种溶液，其oh-浓度为0.50～1.00mol/l；所述磷酸-碳酸基团复合改性溶液中磷酸基与碳酸基的摩尔比为1:0.12～12.0，其中磷酸基溶液为磷酸钾和/或磷酸钠溶液，碳酸基溶液为碳酸钠和/或碳酸钾溶液。
11、优选地，所述同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其所述碱基改性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其氢氧化钠和氢氧化钾按照固态物质质量比例为1:0.5～1.5混合配制。
12、优选地，所述同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其所述固相干燥，其固相物质在30℃～50℃条件下烘干后，还经研磨成粉状过20～60目筛。
13、按照本专利技术的另一方面，还提供了一种如本专利技术所述的复合改性沸石在固化稳定焚烧飞灰中重金属的应用。
14、优选地，所述应用，其以本专利技术所述复合改性沸石为固化稳定化材料，按照焚烧飞灰质量的1.0％～3.0％添加，搅拌均匀；并按照焚烧飞灰质量的20％～60％添加水混合搅拌，搅拌时间为10～30分钟，充分混合后自然状态下放置2至7天。
15、优选地，所述应用，其按照焚烧飞灰质量的1％添加复合改性沸石稳定化处理一次，即可使焚烧飞灰重金属中铅、镉和锌的浸出浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石，其特征在于，所述复合改性沸石为碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其pH为7.2～9.1，按照质量分数计，表面负载31％～50％磷元素、12％～36％碳元素，其中磷元素以磷酸基型式负载，碳元素以碳酸基型式负载；所述磷酸基型式包括-PO43-，所述碳酸基型式包括-CO32-。
2.如权利要求1所述的复合改性沸石，其特征在于，所述碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其比表面积为40.27～60.19m2/g，粒度为0.2～0.4mm，孔容为0.07-0.10cm3/g。
3.一种如权利要求1或2所述的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，步骤(1)按照每升碱基改性溶液加入20～50g沸石粉末充分混合，常温搅拌2h～6h进行第一次改性；
5.如权利要求4所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，所述碱基改性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种
6.如权利要求5所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，所述碱基改性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液，其氢氧化钠和氢氧化钾按照固态物质质量比例为1:0.5～1.5混合配制。
7.如权利要求3至6任意一项所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，所述固相干燥，其固相物质在30℃～50℃条件下烘干后，经研磨成粉状过20～60目筛。
8.一种如权利要求1或2所述的复合改性沸石在固化稳定焚烧飞灰中重金属的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，以权利要求1或2所述复合改性沸石为固化稳定化材料，按照焚烧飞灰质量的1.0％～3.0％添加，搅拌均匀；并按照焚烧飞灰质量的20％～60％添加水混合搅拌，搅拌时间为10～30分钟，充分混合后自然状态下放置2至7天。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，按照焚烧飞灰质量的1％添加复合改性沸石稳定化处理一次，即可使焚烧飞灰重金属中铅、镉和锌的浸出浓度符合填埋要求。
...【技术特征摘要】
1.一种同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石，其特征在于，所述复合改性沸石为碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其ph为7.2～9.1，按照质量分数计，表面负载31％～50％磷元素、12％～36％碳元素，其中磷元素以磷酸基型式负载，碳元素以碳酸基型式负载；所述磷酸基型式包括-po43-，所述碳酸基型式包括-co32-。
2.如权利要求1所述的复合改性沸石，其特征在于，所述碱基-磷酸基-碳酸基复合改性沸石，其比表面积为40.27～60.19m2/g，粒度为0.2～0.4mm，孔容为0.07-0.10cm3/g。
3.一种如权利要求1或2所述的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，步骤(1)按照每升碱基改性溶液加入20～50g沸石粉末充分混合，常温搅拌2h～6h进行第一次改性；
5.如权利要求4所述的同时高效固化飞灰重金属中铅、镉和锌的复合改性沸石的制备方法，其特征在于，所述碱基改性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾中一种或多种溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员：史力争，卢加伟，范家荣，谢冰，陈建挺，洪澄泱，张洁茹，陈杰娥，曾照群，程涛，谢颖诗，郭欣，龚庆超，黄楚情，海景，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：
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