本發(fā)明屬于重金屬污染治理領(lǐng)域，涉及一種固化劑，尤其涉及一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾焚燒爐中，高蒸氣壓的Cd，Pb，As和Hg等重金屬隨煙氣移動。同時，在城市生活垃圾焚燒過程中，重金屬可能會轉(zhuǎn)化成金屬氯化物，而金屬氯化物具有比金屬氧化物和金屬元素更高的蒸氣壓。因此，它們很容易在飛灰和氣相中富集，例如Cd，Pb，Hg和As等屬于易揮發(fā)的重金屬在垃圾焚燒飛灰中的含量很高，處理不好會造成重金屬的滲漏，在進行填埋處理時還可能威脅地下水。這使得垃圾焚燒飛灰的治理顯得格外重要。飛灰是一種危險廢物，根據(jù)《生活垃圾填埋污染控制標準》(GB16889-2008)規(guī)定，經(jīng)過嚴格處理達到濃度限值后方可送入垃圾填埋場單獨填埋處理。
如今，化學藥劑穩(wěn)定重金屬是飛灰處理最有效且快速的方法，通?；瘜W藥劑多為水溶性藥劑，飛灰與水溶性化學藥劑混合后體積明顯增大，增加運輸和填埋的成本。同時，飛灰中揮發(fā)性重金屬和有機污染物主要在微塵(小粒徑飛灰)上富集，在堆放、運輸過程中，這些微塵極易隨風吹動和水沖蝕進入大氣和水體環(huán)境造成面源污染。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑及其制備和使用方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽5-9％、聚羧酸減水劑10-20％、高聚性絮凝化合物10-18％、去離子水55-75％。
優(yōu)選的，聚羧酸減水劑與高聚性絮凝化合物的重量比為1:1。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽為二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4-5h；步驟二、升溫至40-45℃，加入四乙烯五胺，攪拌4-5h；步驟三、升溫至80-85℃，加入四乙烯五胺，攪拌4-5h，經(jīng)過濾、洗滌，獲得中間產(chǎn)物；步驟四、將步驟三中中間產(chǎn)物與二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于20-25℃，攪拌4-5h，經(jīng)后處理獲得二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉。
其中，步驟一中，冰水浴的溫度為0-4℃。步驟三中，加熱攪拌后，進行抽濾，然后用乙醇洗滌，干燥后獲得中間產(chǎn)物。步驟四中，加熱攪拌后，進行抽濾干燥獲得最終產(chǎn)物，或者，通過蒸餾除去溶劑的方式獲得最終產(chǎn)物。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，步驟一中，三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為17-19g:18-20g:3.5-4.5g:80-90mL；步驟二中，四乙烯五胺與步驟一中四乙烯五胺的比例為18-20g:18-20g；步驟三中，四乙烯五胺與步驟一中四乙烯五胺的比例為18-20g:18-20g；步驟四中，中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為5-7g:1-2g:0.5-1g:20-25mL。
優(yōu)選的，步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為1:1:1。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，聚羧酸減水劑為質(zhì)量百分比為10-20％的含羧基的分散劑的水溶液。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)包括羧基、以及磺酸基和/或聚氧化乙烯基團的單體。羧基占聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)的摩爾百分比為10-90％，磺酸基占聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)的摩爾百分比為10-90％，聚氧化乙烯基團的單體占聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)的摩爾百分比為10-90％。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，還可以具有這樣的特征：其中，高聚性絮凝化合物為聚丙烯酰胺和/或聚合氯化鐵。
本發(fā)明還提供上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法，將二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
本發(fā)明還提供上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，將固化劑與焚燒飛灰混合均勻，靜置后脫水，得到的固體進行后處理。
進一步，本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，還可以具有這樣的特征：具體過程為：步驟A、固化劑與焚燒飛灰混合，固化劑與焚燒飛灰的重量比為1-1.5:1，攪拌20-30min；步驟B、靜置2-3h；步驟C、過濾，得到的濾餅進行填埋。
其中，步驟C中，使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
本專利的有益效果在于：本發(fā)明提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑及其制備和使用方法，固化劑由二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水制備而成，其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽具有絡(luò)合作用，使飛灰中的銅、鉛、鎘、鉻等重金屬離子形成不溶于水的絡(luò)合物，降低重金屬的生物有效性，實現(xiàn)鈍化；聚羧酸減水劑可提高水對垃圾飛灰表面的潤濕效果，從而降低用水量，并提高氯離子在水中的溶解速度；高聚性絮凝化合物通過電性排斥作用和水合作用，改善了飛灰的理化性質(zhì)，不僅能增加飛灰微塵凝聚力，同時可以很好的改善污泥的脫水性能。使用本發(fā)明處理垃圾飛灰，可有效穩(wěn)定垃圾燃燒飛灰中的重金屬，并對飛灰中微塵具有絮凝作用，同時保證處理后能有效脫水，減小體積，便于運輸和填埋。
具體實施方式
實施例一
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：8％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、16％聚羧酸減水劑、16％聚丙烯酰胺、60％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為10％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚丙烯酰胺還可以為聚合氯化鐵等其他高聚性絮凝化合物。
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為18.4g:18.9g:4g:80mL。
步驟二、升溫至40℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h。
步驟三、升溫至80℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為1:1:1。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于20℃，攪拌4h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為6g:1g:0.5g:20mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌30min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1.2:1。步驟B、靜置2h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
實施例二
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：6％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、17％聚羧酸減水劑、17％聚合氯化鐵、60％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為15％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚合氯化鐵還可以為聚丙烯酰胺等其他高聚性絮凝化合物。
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為18.4g:18.9g:4g:80mL。
步驟二、升溫至40℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h。
步驟三、升溫至80℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為1:1:1。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于20℃，攪拌4h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為6g:1g:0.5g:20mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌30min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1.2:1。步驟B、靜置2h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
實施例三
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：9％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、15.5％聚羧酸減水劑、9％聚合氯化鐵、6.5％聚丙烯酰胺、60％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為20％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚合氯化鐵和聚丙烯酰胺也可以為其他高聚性絮凝化合物。
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為18.4g:18.9g:4g:80mL。
步驟二、升溫至40℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h。
步驟三、升溫至80℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為1:1:1。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于20℃，攪拌4h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為6g:1g:0.5g:20mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌30min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1.2:1。步驟B、靜置2h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
實施例四
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：8％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、11％聚羧酸減水劑、11％聚丙烯酰胺、70％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為12％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚丙烯酰胺也可以為聚合氯化鐵等其他高聚性絮凝化合物
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為18.4g:18.9g:4g:80mL。
步驟二、升溫至40℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h。
步驟三、升溫至80℃，加入四乙烯五胺，攪拌4h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為1:1:1。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于20℃，攪拌4h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為6g:1g:0.5g:20mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌30min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1.2:1。步驟B、靜置2h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
實施例五
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：7％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、20％聚羧酸減水劑、18％聚合氯化鐵、70％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為17％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚合氯化鐵也可以為聚丙烯酰胺等其他高聚性絮凝化合物。
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌4.5h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為17g:18g:3.5g:85mL。
步驟二、升溫至45℃，加入四乙烯五胺，攪拌4.5h。
步驟三、升溫至85℃，加入四乙烯五胺，攪拌4.5h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為18:19:20。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于25℃，攪拌4.5h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為5g:1.5g:0.7g:22mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌25min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1:1。步驟B、靜置3h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。
實施例六
本實施例提供一種穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑，由以下重量百分比的組分制成：5％二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、10％聚羧酸減水劑、5％聚合氯化鐵、5％聚丙烯酰胺、75％去離子水。其中，聚羧酸減水劑為17％的含羧基的分散劑的水溶液。
本實施例中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉也可以為其他二硫代四乙烯五氨基甲酸鹽。
本實施例中，聚合氯化鐵和聚丙烯酰胺也可以為其他高聚性絮凝化合物。
其中，二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉的制備過程為：
步驟一、將三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇混合，于冰水浴中，攪拌5h。三聚氯氰、四乙烯五胺、氫氧化鈉和乙醇的比例為19g:20g:4.5g:90mL。
步驟二、升溫至45℃，加入四乙烯五胺，攪拌5h。
步驟三、升溫至85℃，加入四乙烯五胺，攪拌5h，經(jīng)抽濾、乙醇洗滌、干燥后，獲得中間產(chǎn)物。
步驟一中四乙烯五胺、步驟為二中四乙烯五胺和步驟三中四乙烯五胺的重量比為20:19:18。
步驟四、將中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉、去離子水混合，于25℃，攪拌5h，經(jīng)過濾干燥獲得四乙烯五氨基甲酸鈉。中間產(chǎn)物、二硫化碳、氫氧化鈉和去離子水的比例為7g:2g:1g:25mL。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的制備方法為：將二硫代四乙烯五氨基甲酸鈉、聚羧酸減水劑、高聚性絮凝化合物和去離子水混合，攪拌均勻，獲得固化劑。
上述穩(wěn)定焚燒飛灰重金屬的固化劑的使用方法，具體過程為：步驟A、將固化劑與垃圾焚燒飛灰混合，攪拌20min，其中，固化劑與垃圾焚燒飛灰的重量比為1.5:1。步驟B、靜置2h。步驟C、使用真空過濾裝置過濾混合體，得到的濾餅運送至指定位置填埋。