【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废物处理和资源化，具体涉及一种定向锁定碱渣中水溶性盐的土壤交联剂及其制备和应用。
技术介绍
1、表碱渣，作为工业生产过程中产生的废弃物之一，通常含有高浓度的水溶性盐和碱性成分，如氯化钙、氢氧化钙、氢氧化钠等，其溶解性和高ph值使其具有潜在的环境危害和健康风险[徐贵义, 孙树琪. 氨碱厂的废液对渤海湾的环境污染[j]. 纯碱工业, 1996(04): 23-29; zhao x, liu c, zuo l, et al. journal of cleaner production,2020, 260: 121045]。未经处理的碱渣一旦释放到环境中，往往会造成土壤、地下水和地表水体碱性和盐度等理化性质的急剧改变，进而对土壤微生物、植物和动物产生毒性效应，最终可能导致生态系统的破坏和生物多样性的丧失[邵勇, 刘小丽, 朱进军. 碱渣在工程建设中的应用现状分析[j]. 化工矿物与加工, 2019, 48(06): 52-56; 张文豪, 谢建斌,孙孝海, 等. 工业碱渣改良的云南蒙自膨胀土细观机理研究[j]. 水电能源科学, 2019,37 (11): 156-159.]。
2、为了应对这一挑战，研究人员和工程师们一直在寻找各种方法来处理和减轻碱渣带来的环境问题。已有的碱渣处理技术主要包括固化/稳定化技术、中和技术、生物处理技术等[黄泰坤, 庞然, 闫树旺, 等. 天津港碱渣搬迁治理方案[j]. 港工技术, 2013, 50(06): 44-46.]。固化/稳定化技术通过添加适当的添加剂，促使碱渣中的活性
3、随着环保意识的增强和技术的发展，越来越多的研究开始关注碱渣资源化利用技术的开发。首先，由于碱渣中含有大量的caco3、mg(oh)2、cao、sio2等，碱渣可以用来生产普通硅酸盐水泥，然而，在资源化过程中存在耗水量大、能耗高、成本高，镁盐难脱除等局限性[王宝民, 王立久, 李宇. 国内外碱渣治理与综合利用、进展及对策[j]. 国外建材科技,2003(02): 47-48.]；其次，碱渣可以用来生产碱渣砖和抹灰砂浆，但是碱渣中的可溶性氯化物容易导致产品泛霜现象，降低了产品的实用价值，限制了该技术的应用[王宝民, 王立久, 李宇. 国内外碱渣治理与综合利用、进展及对策[j]. 国外建材科技, 2003(02): 47-48.]；第三，利用碱渣中的氧化钙、碳酸钙等成分进行烟气脱硫，不过脱硫过程中碱渣中的氯离子容易造成设备腐蚀，且会产生新的固废caso4、mgso4等二次污染物[董文伟. 1000mw燃煤发电机组碱渣脱硫试验研究[j]. 电力工程技术, 2020,39(06): 207-212.]；第四，配以适量的尿素、kcl，可将碱渣制得钙镁多元复混肥料或土壤改良剂，但是产品只能在部分土壤中使用（酸性、弱酸性土壤）及对部分植物和蔬菜（荔枝、番茄等）施用，具有一定的局限性[黄志红. 碱渣制钙镁多元复混肥技术[j]. 纯碱工业, 2000, 01: 20-22]；最后，将碱渣可以与增钙粉、粉煤灰、水泥等材料拌和后，均可形成碱渣土，然而可溶性氯化物等盐类含量高对钢筋混凝土中的钢筋造成腐蚀，可溶性盐类经长期淋洗溶解流失，可能引发塌陷等工程问题[陈通. 复杂应力条件下碱渣土力学特性及长期变形试验研究[d]. 天津大学,2019; 王芳, 徐竹青, 严丽雪, 等. 碱渣土工试验方法及其工程土特性研究[j]. 岩土工程学报, 2007(08): 1211-1214; 赵由春, 李树兴, 郝鹏飞. 碱渣制工程土研究与试验[j]. 纯碱工业, 2007(02):18-19.]。综上所述，氯化物等水溶性成分的二次释放极大的限制了碱渣的处理和资源化利用。
4、土壤改良剂和交联剂已被广泛报道可以用来实现盐碱土壤中水溶性盐的稳定化，从而改善土壤界面环境，并优化土壤理化性质[魏贤, 陈瑞环, 王萍, 等. 一种耐盐型保水剂对沙培玉米生长特性的影响[j]. 土壤学报, 2018(55):1422-1430；essawy h a,ghazy m b m, el-hai f a, et al. superabsorbent hydrogels via graftpolymerization of acrylic acid from chitosan-cellulose hybrid and theirpotential in controlled release of soil nutrients. international journal ofbiological macromolecules, 2016, 89: 144-151；chen x, huang l, mao x y, et al.a comparative study of the cellular microscopic characteristics andmechanisms of maize seedling damage from superabsorbent polymers. pedosphere,2017, 27（2）: 274-282]。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有碱渣资源化处理过程中使用的粉煤灰、粘土以及无机粘结剂等材料对碱渣中水溶性盐的固化、稳定化效率不高、长期稳定性较差等问题，本专利技术提供一种定向锁定碱渣中水溶性盐的新型有机土壤交联剂，该交联剂聚合形成的三维网格结构可以定向锁定碱渣中的水溶性活性组分，实现了碱渣中水溶性组分的固化、稳定化，解决了现有碱渣处理与资源化利用过程中水溶性盐易溶解、易释放所带来的地下水二次污染问题。
2、本专利技术还提供了所述定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂的制备方法及其应用。
3、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂，所述新型土壤交联剂的组成成分包括：r-a、r-b、r-c和r-d；其中r-a组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质；r-b组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和甘油；r-c组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质；r-d组成成分包括：七水硫酸亚铁。
4、其中，所述土壤交联剂的组成成分中各个原料的比例关系为: r-a组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质的质量占比分别为10%~30%和70%~90%；r-b组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和甘油质量占比分别为5%~35%和65~95%；r-c组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质质量占比分别为5%~35%和65~95%；r-d组成成分中七水硫酸亚铁占比100%。
5、作为优选，所述二异氰酸酯类物质为l-赖氨酸二异氰酸酯；所述单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂，其特征在于，所述新型土壤交联剂的组成成分包括：R-A、R-B、R-C和R-D；其中R-A组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质；R-B组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和甘油；R-C组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质；R-D组成成分包括：七水硫酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂，其特征在于，所述土壤交联剂的组成成分中各个原料的比例关系为：R-A组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质的质量占比分别为10%~30%和70%~90%；R-B组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和甘油质量占比分别为5%~35%和65~95%；R-C组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质质量占比分别为5%~35%和65~95%；R-D组成成分中七水硫酸亚铁占比100%。
3.一种权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂在碱渣资源
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用包括包裹碱渣中的水溶性盐，实现水溶性盐的定向锁定；具体通过新型土壤交联剂组分中的R-B与水分子发生聚合反应生成聚合中间体，聚合中间体与R-A继续发生聚合反应生成三维网格结构，进而包裹碱渣中的水溶性盐，实现水溶性盐的定向锁定； R-C与R-A竞争与聚合中间体的反应位点，进而诱发链终止反应，防止三维网格结构因过度膨胀而无法锁定水溶性盐；R-D通过电子传递发生的氧化还原反应，加速活性氧的自由基的生成，进而催化三维网格结构生成的聚合反应。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用的具体过程为：
7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，步骤（a）中天然土壤包括红壤、黄土和黑土的任意一种；土壤与碱渣的质量比不低于1：100。
8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，步骤（b）中将新型土壤交联剂加入到碱渣土壤混合物，并搅拌混匀，新型土壤交联剂与碱渣的质量比不低于1：1000。
9.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，步骤（c）中搅拌混匀后，加入水对得到的样品进行淋洗；淋洗用水与碱渣的体积比不低于1：1。
10.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，步骤（d）中所述固液分离方法包括真空抽滤、压滤、离心中的任意一种；将得到的滤液密封保存，得到的滤渣自然风干后，密封保存。
...【技术特征摘要】
1.一种定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂，其特征在于，所述新型土壤交联剂的组成成分包括：r-a、r-b、r-c和r-d；其中r-a组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质；r-b组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和甘油；r-c组成成分包括：三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质；r-d组成成分包括：七水硫酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂，其特征在于，所述土壤交联剂的组成成分中各个原料的比例关系为：r-a组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和二异氰酸酯类物质的质量占比分别为10%~30%和70%~90%；r-b组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和甘油质量占比分别为5%~35%和65~95%；r-c组成成分中三甲基十六烷基氯化铵和单异氰酸酯类物质质量占比分别为5%~35%和65~95%；r-d组成成分中七水硫酸亚铁占比100%。
3.一种权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种权利要求1所述的定向锁定碱渣中水溶性盐的新型土壤交联剂在碱渣资源化方面的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用包括包裹碱渣中的水溶性盐，实现水溶性盐的定向...
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