本發(fā)明涉及環(huán)境污染治理
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：垃圾焚燒飛灰因含有較高濃度的重金屬、二噁英類持久性有機(jī)污染物而被列為危險(xiǎn)廢棄物，在其轉(zhuǎn)運(yùn)及露天堆填等過程中，易形成飄塵進(jìn)入大氣，不僅增加空氣中的粉塵含量，更會(huì)加重霧霾的生態(tài)毒性，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染，危害居民健康和生態(tài)環(huán)境。飛灰大面積堆填時(shí)，若采用直接覆膜的方式對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行隔離、減少粉塵逸散等，存在膜重量輕、易兜風(fēng)，易老化、使用壽命短等缺點(diǎn)，同時(shí)，膜的成本較高，不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且覆蓋和拆掀工序麻煩，不利于工程的提速增效。采用直接噴灑化學(xué)覆膜劑的方式對(duì)飛灰進(jìn)行固定、隔離，操作簡(jiǎn)單、覆膜效果好、成本可控。但飛灰中含有大量Ca、Mg、Fe、硅酸鹽以及重金屬鹽類，對(duì)普通的聚氯乙烯乳液、聚丙烯乳液、聚乙烯乳液等化學(xué)覆膜劑的滲透性和結(jié)合性較差，噴灑后生成的膜易剝離，導(dǎo)致覆膜失??；而對(duì)普通的丙烯酸類聚合物的結(jié)合性又過強(qiáng)，易造成覆膜斷裂，導(dǎo)致無法形成連續(xù)膜，覆蓋隔離性差。同時(shí)，在雨水沖刷或特殊環(huán)境下，飛灰中含有的重金屬易浸出，造成二次污染。因此，研制一種成膜性能較高的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑，對(duì)于減少飛灰轉(zhuǎn)運(yùn)及堆填過程中粉塵逸散、降低霧霾濃度及生態(tài)毒性、提高化學(xué)覆膜劑長(zhǎng)期穩(wěn)定性、防治重金屬浸出造成二次污染等方面均具有一定的積極促進(jìn)作用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)普通覆膜劑應(yīng)用于垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)運(yùn)和堆填時(shí)，存在的膜結(jié)合性過低或過強(qiáng)等現(xiàn)象，導(dǎo)致覆膜失敗的弊端，提出了一種具有表面重金屬螯合固化功能的成膜性能較高的化學(xué)覆膜劑及其制備方法，在保證對(duì)飛灰具有良好隔離效果的同時(shí)，可對(duì)表面飛灰的重金屬起到螯合固化的作用，防止重金屬浸出造成二次污染。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑，功能成分A：20-40％；功能成分B：15-35％；輔助成分：2-4％；其余為水；所述功能成分A為：污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛在PH值為9-12、溫度60-80℃反應(yīng)條件下的反應(yīng)液；所述重金屬螯合功能單體為：硫脲、?；螂?、氨基硫脲、縮氨基硫脲中的一種或幾種的組合。污泥蛋白液、滲濾液濃液中含有大量復(fù)雜長(zhǎng)鏈蛋白類物質(zhì)以及腐殖質(zhì)類物質(zhì)，分子構(gòu)型復(fù)雜，無統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)組成，但其共同特點(diǎn)為長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)中含有大量活性-OH，-SH，-NH，-COO等基團(tuán)，這些活性基團(tuán)可以與醛類物質(zhì)發(fā)生縮合聚合反應(yīng)形成高分子聚合物。污泥蛋白液及滲濾液濃液中有效成分的部分結(jié)構(gòu)式如附圖1。本發(fā)明引入的重金屬螯合功能單體具備兩個(gè)特點(diǎn)，一是具有重金屬螯合能力，通常是一類含有S、N、O、P等元素的有機(jī)物；二是具有與蛋白質(zhì)類材料或腐殖類材料或醛類物質(zhì)具有反應(yīng)活性，可以通過交聯(lián)聚合反應(yīng)引入覆膜劑高分子鏈上，使覆膜劑有對(duì)飛灰表面的游離重金屬具有螯合固化的功能。硫脲類化合物是其中一種具有該特性的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)式如附圖2所示。所述功能成分B為：聚丙烯酸乳液、醋酸乙烯酸乳液或改性PVC乳液中的一種或多種組合；所述輔助成分為：滲透劑和消泡劑。所述污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛的質(zhì)量比為1.2-2.5：0.05-0.1：1。所述滲透劑為OEP-70、AEP、HA-LF中的一種或幾種的組合，上述物質(zhì)均為具有耐堿特點(diǎn)的表面活性劑，以適應(yīng)飛灰中含有的石灰等堿性成分。所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一種或幾種的組合。所述滲透劑和消泡劑的質(zhì)量比為1-1.5：1。一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑的制備方法為：(1)將污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛按照1.2-2.5：0.05-0.1：1質(zhì)量比加入反應(yīng)釜中，用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值至9-12，在60-80℃下反應(yīng)10-30分鐘；(2)之后向反應(yīng)液中加入質(zhì)量百分比為15-35％的功能成分B、2％-4％的輔助成分，其余為水，在70-95℃下反應(yīng)5-10分鐘；(3)用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值恒定在9-12，恢復(fù)至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑。本發(fā)明所述的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑在使用時(shí)，可直接噴灑，或根據(jù)需要加水稀釋到一定濃度后噴灑，均可達(dá)到覆膜隔離的作用。本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明制備的化學(xué)覆膜劑原料之一為污泥蛋白液或滲濾液濃液，可促進(jìn)污泥和滲濾液的廢物再利用，降低生產(chǎn)成本。(2)污泥蛋白液或滲濾液濃液中的大分子活性成分，通過甲醛類小分子的交聯(lián)聚合，形成網(wǎng)狀聚合物作為化學(xué)覆膜劑的主要功能成分，該聚合物含有大量氨基，巰基，羧基，羥基等成分，這類基團(tuán)對(duì)飛灰中高含量的Ca，F(xiàn)e，Mg，Al，Na，K等化合物具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，因此成膜的包覆強(qiáng)度大大提高，對(duì)飛灰的適用性較強(qiáng)。(3)本發(fā)明引入的重金屬螯合功能單體具有與蛋白質(zhì)類材料或腐殖類材料或醛類物質(zhì)具有反應(yīng)活性，可以通過交聯(lián)聚合反應(yīng)引入覆膜劑高分子鏈上，使覆膜劑有對(duì)飛灰表面的游離重金屬具有螯合固化的功能，提高了化學(xué)覆膜劑使用后的環(huán)境友好性。(4)本發(fā)明添加的功能成分B，在應(yīng)用條件下，與功能成分A相互作用交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜，并可使覆膜具有適宜的硬度、柔韌性和附著力。(5)本發(fā)明添加的滲透劑和消泡劑可降低覆膜的表面張力，加快膜干燥，減少泡沫產(chǎn)生，提高覆膜的致密性和抗?jié)B性；同時(shí)滲透劑選取具有耐堿特點(diǎn)的表面活性劑，以適應(yīng)飛灰中含有的石灰等堿性成分，克服了普通成膜劑應(yīng)用于飛灰覆膜時(shí)可能存在的與飛灰反應(yīng)或被腐蝕等的缺點(diǎn)。附圖說明圖1污泥蛋白液及滲濾液濃液中有效成分的部分結(jié)構(gòu)式；圖2硫脲分子及硫脲類化合物分子結(jié)構(gòu)式具體實(shí)施例實(shí)施例1(1)將污泥蛋白液、硫脲與甲醛按照1.2：0.08：1質(zhì)量比加入反應(yīng)釜中，用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值至11，在60℃下反應(yīng)30分鐘得到反應(yīng)液；(2)取質(zhì)量百分比25％的反應(yīng)液、加入質(zhì)量百分比15％的聚丙烯酸乳液、1％的OEP-70、1％的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，其余為水，在95℃下反應(yīng)5分鐘；(3)最后用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值恒定在11，再將溶液恢復(fù)至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑。實(shí)施例2(1)將污泥蛋白液和滲濾液濃液的混合物、硫脲與聚甲醛按照1.8：0.1：1質(zhì)量比加入反應(yīng)釜中，用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值至10，在70℃下反應(yīng)20分鐘得到反應(yīng)液；(2)取質(zhì)量百分比40％的反應(yīng)液、加入質(zhì)量百分比25％的醋酸乙烯乳液、1.5％的耐堿特性的表面活性劑、1％的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，其余為水，在85℃下反應(yīng)7分鐘；(3)最后用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值恒定在10，再將溶液恢復(fù)至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑。實(shí)施例3(1)將聚乙二醇乳液、硫脲與聚甲醛按照1.5：0.05：1質(zhì)量比加入反應(yīng)釜中，用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值至12，在75℃下反應(yīng)15分鐘得到反應(yīng)液；(2)取質(zhì)量百分比35％的反應(yīng)液、加入質(zhì)量百分比17％的聚丙烯酸乳液和改性PVC乳液混合物、1.8％的HA-LF、1.2％的聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚的混合物，其余為水，在75℃下反應(yīng)8分鐘；(3)最后用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值恒定在12，再將溶液恢復(fù)至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑。實(shí)驗(yàn)：將實(shí)施例1-3中的化學(xué)覆膜劑分別溶于自來水中制成12％的溶液，分別標(biāo)記為a、b、c，用質(zhì)量濃度為12％聚丙烯酸乳液作為普通成膜劑標(biāo)記為A。用100目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分垃圾焚燒飛灰，制得實(shí)驗(yàn)灰樣，備用。將灰樣裝入4個(gè)直徑為10cm的玻璃培養(yǎng)皿中，分別標(biāo)記為1#、2#、3#、4#，灰樣表面與培養(yǎng)皿高齊平。用2.0L噴霧器分別將a、b、c化學(xué)覆膜劑溶液和普通成膜劑A噴灑到培養(yǎng)皿1#、2#、3#、4#中，噴灑量均為20ml。觀察各培養(yǎng)皿中灰樣的吸濕、團(tuán)聚、成膜時(shí)間，見表1。待成膜全部完成后，用風(fēng)速儀測(cè)試好空氣壓縮機(jī)的風(fēng)速為20m/s(約8-9級(jí)風(fēng))，風(fēng)吹角度45度，單次風(fēng)吹時(shí)間為1分鐘，對(duì)1-4#灰樣進(jìn)行風(fēng)吹實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。風(fēng)吹實(shí)驗(yàn)后，取原灰和各培養(yǎng)皿表面覆膜的飛灰，進(jìn)行重金屬浸出檢測(cè)，檢測(cè)方法按照《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)方法，檢測(cè)結(jié)果見表3。表1各培養(yǎng)皿中灰樣的吸濕、團(tuán)聚、成膜時(shí)間表單位：S實(shí)驗(yàn)指標(biāo)1#2#3#4#潤(rùn)濕時(shí)間0.480.650.620.52開始團(tuán)聚時(shí)間1.381.251.571.17整體成膜時(shí)間2.642.322.95/表2各培養(yǎng)皿中灰樣風(fēng)吹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表單位：g1#2#3#4#風(fēng)吹前220.62220.77220.74220.53第一次風(fēng)吹220.62220.77220.74219.87第二次風(fēng)吹220.62220.77220.742182.1第三次風(fēng)吹220.62220.77220.74216.86損失量0003.67損耗率％0001.66表3原飛灰及各培養(yǎng)皿覆膜飛灰重金屬浸出量單位：mg/L重金屬原灰1#2#3#4#Pb0.750.210.180.230.70由表1可見，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑的潤(rùn)濕時(shí)間與開始團(tuán)聚時(shí)間比普通的成膜劑相對(duì)較慢，但整體成膜時(shí)間在約3s時(shí)完成，而普通的成膜劑因形成的覆膜極易斷裂，而無法形成連續(xù)完整的膜。同時(shí)，表2的風(fēng)吹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑噴灑到飛灰表面并成膜后，在8-9級(jí)風(fēng)速下，風(fēng)吹3分鐘膜穩(wěn)定性較高，灰樣幾乎無損失，而普通的成膜劑因不能形成連續(xù)完整的膜，在上述風(fēng)吹實(shí)驗(yàn)條件下，灰樣損耗率約為1.66％。表3結(jié)果表明，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑對(duì)Pb的螯合作用遠(yuǎn)高于普通的化學(xué)覆膜劑，且隨螯合單體成分含量的增加，螯合效果增強(qiáng)。因此，由實(shí)驗(yàn)對(duì)比得知，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學(xué)覆膜劑吸濕團(tuán)聚時(shí)間較快，形成的膜與灰樣的結(jié)合性良好，膜的穩(wěn)定性較高，對(duì)重金屬具有良好的螯合作用，固定隔離飛灰效果強(qiáng)。盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3