反应型固化稳定组合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种反应型固化稳定组合物及其制备方法和应用，所述组合物包括活性金属以及氧化钙，所述活性金属选自铝、铁和镁中的一种或多种，所述组合物具有100～300nm的平均粒径，所述活性金属分散于作为连续相的层状氧化钙中，并且所述活性金属的平均粒径为10～120nm，所述层状氧化钙的层厚为50～150nm。

Reactive curing stable composition and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
反应型固化稳定组合物及其制备方法和应用
本专利技术属于环保领域，涉及对废物或污染物处理，更具体而言，本专利技术属于飞灰固化稳定化污染控制领域，具体涉及一种固化稳定化组分及其制备方法以及固定飞灰中重金属与有害有机化合物同步解毒的方法。
技术介绍
生活垃圾焚烧技术从20世纪90年代后期在中国得到运用，自2010年以来发展尤为迅速。随着城镇化进程的不断推进，中国的生活垃圾焚烧处理能力已达到36.5万吨/天(2018)，目前超过44.6％的城市生活垃圾采用焚烧技术进行处理。与此同时，经估算生活垃圾焚烧厂烟气净化系统产生的飞灰可达490万吨/年。生活垃圾焚烧飞灰具有颗粒小、孔隙度大、碱性强的特点，含有大量的重金属及持久性有机污染物，包括二恶英类、氯苯类、多氯联苯类等，环境风险高，在我国作为名录危险废物进行管理。目前常用的飞灰处理方式包括了固化/稳定化处理，其中，水泥是常见的固化处理剂，工程中常用水泥对燃烧飞灰进行固化处理，飞灰被渗入到水泥基质后，在一定条件下，经过一定的物理、化学作用，使得有害物质在水泥基质中的渗出和迁移率减小。此外，也另外开发了其他的固化剂或稳定剂，例如参考文献1公开了一种垃圾焚烧飞灰固化剂，其每100份由80～95份的黄铁矿和5～20份的碳酸钙粉混合制备而成。利用该固化剂对垃圾焚烧飞灰进行处理，可使垃圾飞灰中的有害物质(包括重金属、砷、氟等)得到有效的固化并且固化龄期短。参考文献2公开了一种飞灰固化重金属螯合剂，其包括由以下重量份的原料制成：聚羧酸铵盐20-40份、二巯基乙胺盐酸盐20-30份、氨基甲烷醋酸盐15-25份、硫代乙酸盐10-20份、水30-50份、表面活性剂5-10份。该螯合剂螯合能力强、热稳定性好以及制备方便。同时，在我国，目前生活垃圾焚烧飞灰经固化稳定化后进入生活垃圾填埋场分区填埋为最主要的处理方式，能够有效控制大多数重金属浸出达到生活垃圾焚烧飞灰经豁免进入生活垃圾填埋场的入场标准，但也存在对于铅等有害元素的固定能力尚待进一步改进，有时较难达到入场浸出毒性浓度要求。此外，采用固化稳定化的处理方式无法降解、去除持久性有机污染物，且由于其脂溶性强，不易被无机矿物结构固定，在填埋场堆放填埋过程中逐步迁移进入大气、地下水及土壤中。参考文献3公开了一种纳米分散混合体的制备方法与应用，由铝粉与氧化钙制备的纳米分散混合体可应用于重金属与有机物的复合污染土壤中，但其在实际制备中存在冷焊结块的问题，并且尚无针对此类纳米分散混合体应用于飞灰中的研究与尝试。可见，虽然已经对于飞灰的固化，尤其是对其中的有害物质的固定或稳定化处理进行了研究，但对于重金属物质的锚定尤其是对铅元素的锚定以及同时兼顾有机危害物的无害化处理方面仍然具有进一步提高的空间。参考文献：参考文献1：CN110279975A参考文献2：CN110302491A参考文献3：CN107254316A
技术实现思路
专利技术要解决的问题针对本领域对于飞灰处理存在的上述状况或问题，本专利技术所要解决的技术问题首先在于提供一种特别适用于飞灰的反应型固化稳定组合物，所述组合物包括活性金属以及氧化钙，所述组合物具有100～300nm的平均粒径，并且所述活性金属分散于作为连续相的层状氧化钙中，通过特定的粒径和微观结构的形成，能够提高组合物对飞灰中重金属元素尤其是铅元素的锚定作用，同时，由于采用特定的活性金属物质，能够有效实现对飞灰中以往难以处理的有机危害物，尤其是二恶英类物质或其前体类物质进行无害化处理。此外，本专利技术的另外一个目的还在于提供一种稳定、高效的制备上述反应型固化稳定剂的方法。另外本专利技术还在于提供一种使用上述反应型固化稳定剂处理飞灰的方法。用于解决问题的方案通过本专利技术专利技术人的潜心研究，发现通过如下的技术方案能够解决上述技术问题：[1].本专利技术首先提供了一种反应型固化稳定组合物，所述组合物包括活性金属以及氧化钙，所述活性金属选自铝、铁和镁中的一种或多种，所述组合物具有100～300nm的平均粒径，所述活性金属分散于作为连续相的层状氧化钙中，并且所述活性金属的平均粒径为10～120nm，所述层状氧化钙的层厚为50～150nm。[2].根据[1]所述的组合物，以所述组合物的总质量记，所述活性金属的含量为25％～40％，所述氧化钙的含量为60％～75％。[3].根据[1]或[2]所述的组合物，所述活性金属中，以活性金属的总质量计，铝的含量为70％以上。[4].根据[1]～[3]任一项所述的组合物，所述组合物还包括添加剂，所述添加剂为具有疏水有机基团部分和亲水基团部分的两亲性化合物，所述疏水有机基团包括取代或未取代的烃基基团。[5].进一步，本专利技术提供了一种根据[1]～[4]任一项所述的组合物的制备方法，所述方法包括：将活性金属粉末与氧化钙粉末进行球磨的步骤，所述活性金属粉末的平均粒径为0.5～10μm。[6].根据[5]所述的方法，所述球磨中，球磨过程的球料质量比为(7～20)：1和/或所述球磨中至少使用两种直径不同的研磨球。[7].根据[5]或[6]所述的方法，所述球磨在添加剂的存在下进行，所述添加剂为具有疏水有机基团部分和亲水基团部分的两亲化合物，所述添加剂的用量为球磨原料总重量的0.1～2％。[8].根据[5]～[7]任一项所述的方法，所述球磨在惰性气体存在的条件下进行。[9].此外，本专利技术还提供了一种飞灰固定稳定化方法，所述方法包括：将根据[1]～[4]任一项所述的组合物与飞灰接触的步骤。[10].根据[9]所述的方法，所述飞灰源自于工业、医疗和/或生活垃圾的焚烧。专利技术的效果通过上述技术方案的实施，本专利技术能够获得如下的技术效果：(1)本专利技术的反应型固化稳定剂具有特定的粒径和微观结构，够提高飞灰中重金属元素尤其是针对铅元素的锚定作用，同时，由于采用特定的活性金属物质，也能够有效实现对飞灰中以往难以处理的有机危害物进行无害化处理；(2)在使用本专利技术的反应型固化稳定剂对飞灰进行固化稳定处理时，对飞灰中存在的二恶英或其前体等卤代芳烃化合物具有特异性的高反应活性，总去除率可以达到80％以上；(3)本专利技术的反应型固化稳定剂制备工艺简单，条件要求不高，同时获得的反应型固化稳定剂颗粒产品甚至无需在惰性气体的保护下进行保存和使用，更加适合工业化生产；(4)本专利技术的反应型固化稳定剂制备工艺能够避免本领域常见的挂壁的问题，从而在改善了所述固化稳定剂的微观分散结构的同时，能够以高效、稳定的方式进行生产；附图说明图1：本专利技术实施例1的反应型固化稳定化药剂的微观形貌图2：本专利技术实施例1的反应型固化稳定化药剂的元素分布图3：本专利技术参考例2的纳米分散混合体的微观形貌具体实施方式以下，针对本专利技术的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本专利技术的代表性的实施方案、具体例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应型固化稳定组合物，其特征在于，所述组合物包括活性金属以及氧化钙，所述活性金属选自铝、铁和镁中的一种或多种，/n所述组合物具有100～300nm的平均粒径，所述活性金属分散于作为连续相的层状氧化钙中，并且/n所述活性金属的平均粒径为10～120nm，所述层状氧化钙的层厚为50～150nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种反应型固化稳定组合物，其特征在于，所述组合物包括活性金属以及氧化钙，所述活性金属选自铝、铁和镁中的一种或多种，
所述组合物具有100～300nm的平均粒径，所述活性金属分散于作为连续相的层状氧化钙中，并且
所述活性金属的平均粒径为10～120nm，所述层状氧化钙的层厚为50～150nm。


2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以所述组合物的总质量计，所述活性金属的含量为25％～40％，所述氧化钙的含量为60％～75％。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述活性金属中，以活性金属的总质量计，铝的含量为70％以上。


4.根据权利要求1～3任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括添加剂，所述添加剂为具有疏水有机基团部分和亲水基团部分的两亲性化合物，所述疏水有机基团包括取代或未取代的烃基基团。


5.根据权利要求1～4任一项所述的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，于书尧，江宇辉，阿曼角·巴黑多拉，尚奕萱，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11