【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体为一种基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置及其改性方法。
技术介绍
1、固体废弃物污染治理对改善生态环境、加强防范环境风险具有重要意义。同时，固废中蕴含着丰富的可回收物质，通过妥善的处理和利用，不仅有利于固废污染问题，还是缓解我国资源短缺问题的重要突破口之一。
2、碳酸化改性方法是近年来新兴的一种工业固废活化处理技术，已被应用于钢渣、电石渣、高钙粉煤灰等高钙工业固废的资源化。在碳酸化改性处理过程中，工业固废中含有的游离氧化钙、氧化镁等安定性不良组分可被转化为碳酸钙；同时也可将热力学性质稳定的含硅矿物转化为具有火山灰活性的二氧化硅。因此，碳酸化处理方法能起到改善固废矿物掺合料安定性、提高活性、高效固化封存二氧化碳等多重目的。
3、目前使用有机胺溶液吸收二氧化碳的方式为二氧化碳捕排技术，这种技术应用广泛且普及，但是仍存在较多不足，现有化学吸收法后续处理吸收剂存在使用弊端，主要体现在单一使用胺溶液存在有机胺容易发泡、降解和腐蚀性强的问题，对其进行改性等相关措施后又造成经济成本上升等其他相关连续问题，且吸附二氧化碳的胺基溶液在后续对运输过程中存在二氧化碳逸出的风险。胺基溶液解析附和压缩二氧化碳等过程能耗较高，这降低了全生命周期内碳酸化固废的碳减排效果。此外，在固废碳酸化改性过程中，固废表面生成的碳酸盐往往不具备活性，降低了碳酸化改性后固废活性提升程度。当碳酸化改性固废作为矿物掺合料掺入混凝土中，惰性碳酸盐矿物形成的壳层也会抑制固废颗粒中的物相溶解和反应，也进一步降低了固废矿物掺合料的活性指
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置及其改性方法，以解决上述问题。
2、本专利技术提供如下技术方案：
3、基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，包括二氧化碳分离存储总成和碳酸化固废粉料处理总成，所述碳分离存储总成包括第一管路、膜分离装置和至少一个二氧化碳储罐，膜分离装置和至少一个二氧化碳储罐均设置在第一管路上，膜分离装置靠近第一管路的进气端设置，第一管路的出气端与碳酸化固废粉料处理总成相连通设置；
4、所述碳酸化固废粉料处理总成包括主容器、搅拌器、第二管路、净化装置、第一电磁泵、副容器、第二电磁泵和第一出气管，所述主容器和副容器水平并列设置，主容器为顶部敞口的容器，第一管路设置在主容器的一端处，第一管路的出气端设置在主容器内，主容器的另一端通过第二管路与副容器相连接，主容器的顶部设置有搅拌器，搅拌器的搅拌端设置在主容器内，主容器配合设置有第一出气管，第一出气管的一端与主容器的内部相连通，第一出气管的另一端与外界相连通，净化装置、第一电磁泵和第二电磁泵均设置在第二管路上，第二管路的两端分别与主容器相连通设置，副容器和第二管路的一端之间设置有第一电磁泵，第二管路的另一端通过第二电磁泵和净化装置与副容器相连通。
5、作为优选方案：第一管路包括进气管、至少一个中间管和第二出气管，至少一个中间管设置在进气管和第二出气管之间，所述膜分离装置设置在进气管上，所述进气管的一端为进气端，进气管的另一端与每个中间管的一端相连通，每个中间管的另一端与第二出气管的一端相连通，第二出气管的另一端为出气端，第二出气管的出气端设置在主容器内，每个中间管上设置有一个所述二氧化碳储罐。
6、作为优选方案：第二管路包括第一组成管、第二组成管、第三组成管、第四组成管和第五组成管，所述第一组成管上设置有上阀门，第一组成管的一端与主容器相连通，第一组成管的另一端与第一电磁泵相连通，第二组成管的一端与第一电磁泵相连通，第二组成管的另一端与副容器相连通，第三组成管的一端与副容器相连通，第三组成管的另一端与净化装置相连通，第四组成管的一端与净化装置相连通，第四组成管的另一端与第二电磁泵相连通，第五组成管上设置有下阀门，第五组成管的一端与第二电磁泵相连通，第五组成管的另一端与主容器相连通。
7、基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性方法，利用上述所述的基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置实现，固废碳酸化改性方法为按预定要求形成含有饱和二氧化碳的胺基溶液后，将计算完毕的固废粉料量进行固废碳酸化改性处理过程。
8、作为优选方案：根据实验要求选定对应的氨基酸盐种类和氢氧化钾反应式，分别确定氨基酸盐和氢氧化钾的原材料质量；将确定完毕的氨基酸盐和氢氧化钾原材料加入水中配置完毕胺基溶液后，将配置好的胺基溶液注入主容器内，注入至预定高度后停止，打开第一管路的出气端，确保二氧化碳气体以180~220 ml/min的流量进入主容器中液面以下，胺基溶液吸收二氧化碳气体，每隔40~60分钟取出5~15毫升溶液测定ph值，当持续检测到溶液ph值不变时，即形成吸饱二氧化碳的胺基溶液，此时关闭第一管路的出气端；计算固废粉料量后放入主容器中，确保搅拌转速处于1000~1500转/分钟，每隔20~30分钟测定胺基溶液ph值，待ph值持续两次以上检测显示不变后表明碳化完毕，取出酸化改性后的固废粉料即可。
9、作为优选方案：固废粉料量的计算过程为按照氨基酸盐溶液二氧化碳吸附量对应计算固废粉料量的放入量，具体过程为：根据cao+co2→caco3等式计算得出固废粉料量，根据酸碱滴定实验得到的胺基溶液中二氧化碳吸收量后，根据得到二氧化碳吸收量对应得到与其反应的氧化钙的用量，进而反推得出固废粉料的放入量。
10、作为优选方案：胺基溶液浓度为3~6mol/l。
11、作为优选方案：吸饱二氧化碳的胺基溶液为胺基溶液处于吸饱二氧化碳的状态，吸饱二氧化碳的胺基溶液通过初次使用的氨基酸盐溶液通过酸碱滴定实验确定溶液二氧化碳吸收量。
12、与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置及其改性方法，具备以下有益效果：
13、一、本专利技术中基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置结构合理简单，可对现有设备进行改进，改进难度低易施行，通过二氧化碳分离存储总成和碳酸化固废粉料处理总成之间相互配合利于形成定量化固废碳酸化改性过程。
14、二、本专利技术中基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性方法以氨基酸盐溶液作为二氧化碳吸收载体，在吸收二氧化碳后与固废进行碳酸化反应。利用氨基酸盐对碳酸钙的晶型稳定作用，使无定形态、球霰石等亚稳态、活性较高的碳酸钙长期存在于碳酸化固废，提高了碳酸化固废表面碳酸盐壳层活性，从而提升碳酸化固废作为水泥基材料的活性指数。由于氨基酸盐对二氧化碳吸收能力较强，可避免常规碳酸化改性中二氧化碳气体过量导致的逸出浪费，形成资源合理规范化处理使用过程。
15、三、本专利技术通过二氧化碳分离存储总成和碳酸化固废粉料处理总成之间相互配合能够提高固废二氧化碳封存固化效率，同时还能够在固废表面诱导生成亚稳态的碳酸盐矿物，规范化定量化提升固废的活性程度，改善碳酸化改性固废作为混凝土矿物掺本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，其特征在于：包括二氧化碳分离存储总成和碳酸化固废粉料处理总成，所述碳分离存储总成包括第一管路（1）、膜分离装置（2）和至少一个二氧化碳储罐（3），膜分离装置（2）和至少一个二氧化碳储罐（3）均设置在第一管路（1）上，膜分离装置（2）靠近第一管路（1）的进气端设置，第一管路（1）的出气端与碳酸化固废粉料处理总成相连通设置；
2.根据权利要求1所述的基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，其特征在于：第一管路（1）包括进气管（1-1）、至少一个中间管（1-2）和第二出气管（1-3），至少一个中间管（1-2）设置在进气管（1-1）和第二出气管（1-3）之间，所述膜分离装置（2）设置在进气管（1-1）上，所述进气管（1-1）的一端为进气端，进气管（1-1）的另一端与每个中间管（1-2）的一端相连通，每个中间管（1-2）的另一端与第二出气管（1-3）的一端相连通，第二出气管（1-3）的另一端为出气端，第二出气管（1-3）的出气端设置在主容器（4）内，每个中间管（1-2）上设置有一个所述二氧化碳储罐（3）。
<...【技术特征摘要】
1.一种基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，其特征在于：包括二氧化碳分离存储总成和碳酸化固废粉料处理总成，所述碳分离存储总成包括第一管路（1）、膜分离装置（2）和至少一个二氧化碳储罐（3），膜分离装置（2）和至少一个二氧化碳储罐（3）均设置在第一管路（1）上，膜分离装置（2）靠近第一管路（1）的进气端设置，第一管路（1）的出气端与碳酸化固废粉料处理总成相连通设置；
2.根据权利要求1所述的基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，其特征在于：第一管路（1）包括进气管（1-1）、至少一个中间管（1-2）和第二出气管（1-3），至少一个中间管（1-2）设置在进气管（1-1）和第二出气管（1-3）之间，所述膜分离装置（2）设置在进气管（1-1）上，所述进气管（1-1）的一端为进气端，进气管（1-1）的另一端与每个中间管（1-2）的一端相连通，每个中间管（1-2）的另一端与第二出气管（1-3）的一端相连通，第二出气管（1-3）的另一端为出气端，第二出气管（1-3）的出气端设置在主容器（4）内，每个中间管（1-2）上设置有一个所述二氧化碳储罐（3）。
3.根据权利要求1或2所述的基于胺基二氧化碳吸收循环液的固废碳酸化改性装置，其特征在于：第二管路（6）包括第一组成管（6-1）、第二组成管（6-2）、第三组成管（6-3）、第四组成管（6-4）和第五组成管（6-5），所述第一组成管（6-1）上设置有上阀门（12），第一组成管（6-1）的一端与主容器（4）相连通，第一组成管（6-1）的另一端与第一电磁泵（8）相连通，第二组成管（6-2）的一端与第一电磁泵（8）相连通，第二组成管（6-2）的另一端与副容器（9）相连通，第三组成管（6-3）的一端与副容器（9）相连通，第三组成管（6-3）的另一端与净化装置（7）相连通，第四组成管（6-4）的一端与净化装置（7）相连通，第四组成管（6-4）的另一端与第二电磁泵（10）相连通，第五组成管（6-5）上设置有下阀门（13），第五组成管（6-5）的一端与第二电磁泵（10）相连通，第五组成管（6-5）的另一端与主容器...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈铁锋，杨子园，刘欢欢，马硕，高小建，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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