專利名稱：：重金屬熱穩(wěn)定劑及其穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種重金屬熱穩(wěn)定劑(TSA-1)及其穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法。
背景技術(shù)：
：垃圾中所含的重金屬在焚燒過程中將發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，其中有相當(dāng)一部分富集在飛灰中，尤其揮發(fā)性重金屬(如:Hg,Pb，Cd,Zn)在飛灰中的含量相當(dāng)高，且焚燒改變了重金屬的形態(tài)，使其轉(zhuǎn)化為更易遷移的形式(如飛灰中Pb和Zn主要以酸溶態(tài)的形式存在)，采用我國的危險廢物浸出毒性浸出方法標(biāo)準(zhǔn)一水平振蕩法或美國TCLP方法測試結(jié)果都顯示一些重金屬浸出量超標(biāo)，是國家標(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2001)明文規(guī)定的危險廢棄物。城市垃圾中的絕大多數(shù)的重金屬以及有害物質(zhì)在焚燒過程中以氣態(tài)的形式揮發(fā)出來，大約有33%的Pb，92%的Cd和45%的Sb附著在細(xì)小粉塵顆粒上遷移到飛灰當(dāng)中。重金屬的危害在于它不能被微生物分解且能在生物體內(nèi)富集形成其它毒性更強(qiáng)的化合物。在環(huán)境中重金屬經(jīng)歷地質(zhì)和生物雙重循環(huán)遷移轉(zhuǎn)化，最終通過大氣、飲水、食物等渠道為人體所攝取，對人體的健康產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，如致癌、致畸等。重金屬的環(huán)境污染問題一直引起世界的廣泛關(guān)注，特別在歐洲陸續(xù)發(fā)現(xiàn)由重金屬污染導(dǎo)致的嚴(yán)重后果，使重金屬污染與防治的研究日益升溫，成為環(huán)保領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。飛灰中的易揮發(fā)性重金屬物質(zhì)總和超過了飛灰質(zhì)量的1%，只有對其進(jìn)行有效的處理才能解決飛灰重金屬污染問題。大多數(shù)國家采用的是穩(wěn)定化填埋方式處理飛灰，但飛灰固化后增容大，并且隨著填埋場容量相對飛灰增長減少，很多國家和地區(qū)在尋找飛灰資源化利用途徑。只有荷蘭和日本有少量飛灰資源化利用的實(shí)例，而國內(nèi)尚未有飛灰資源化的報道。飛灰中重金屬的熱穩(wěn)定性一直是研究難點(diǎn)，目前重金屬穩(wěn)定方面的研究主要集中在水泥固化以及有機(jī)鰲合劑方面，在高溫狀態(tài)下重金屬會重新?lián)]發(fā)出來，不能作為制備生態(tài)水泥工藝的穩(wěn)定劑。如何找到一種重金屬熱穩(wěn)定劑成為當(dāng)前各國飛灰資源化利用研究的熱點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于提供一種重金屬熱穩(wěn)定劑(TSA-1)。本發(fā)明的目的之二在于提供該重金屬熱穩(wěn)定劑(TSA-1)穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法。該方法首先水洗預(yù)處理后的重金屬污染物，將其中可溶重金屬的去除，再加入TSA-1，通過TSA-1與重金屬離子礦物相之間的反應(yīng)和重金屬高溫晶格的自束縛穩(wěn)定化作用，達(dá)到穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的目的。穩(wěn)定后的重金屬在較高的溫度下仍能保持良好的穩(wěn)定性。TSA-1對鉛、鋅、鎘等高溫?fù)]發(fā)性重金屬離子的穩(wěn)定效果十分優(yōu)異。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種重金屬熱穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑的組成及質(zhì)量百分含量為氧化鐵10~20%，氧化鋁30~40%，磷酸鈉30~35%，活性炭10~20%。上述的重金屬熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于該方法的具體步驟為首先洗滌重金屬污染物，至洗滌液中的氯離子的含量低于1%;按上述的組成及含量充分混合后得到的重金屬熱穩(wěn)定劑，按重金屬熱穩(wěn)定劑與重金屬污染物的質(zhì)量比15:100的比例混合，充分?jǐn)嚢杈鶆?，?jīng)脫水處理后即可。上述的重金屬污染物有污泥、底泥或焚燒底灰。TSA-1與重金屬的部分反應(yīng)機(jī)理如下mMn++nRm-—MmRn(1)aMn++bRm>C「—MaRbCl(其中bXm+l:aXn)(2)aMn++bRm-+OH"—MaRbOH(其中bXm+l=aXn)(3)反應(yīng)式(1)中的反應(yīng)物M為飛灰中的重金屬成分，包括Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Hg等，R為TSA-1的作用基團(tuán)，TSA-1對Pb、Zn、Cd的穩(wěn)定化作用最為顯著，穩(wěn)定化效果可以達(dá)到80%~99%。反應(yīng)式(2)為礦物化所形成的礦物質(zhì)，具有良好的穩(wěn)定性，即使溫度升高至IOOO'C時亦可保持良好的熱穩(wěn)定性。TSA-1對重金屬穩(wěn)定方法是利用其作用基團(tuán)與重金屬鉛，鋅等形成鐵酸鹽，硅酸鹽，鋁酸鹽以及磷酸鹽等穩(wěn)定的礦物鹽并與鈣基溶液反應(yīng)形成礦物質(zhì)，礦石對重金屬有取代穩(wěn)定化和吸附的雙重作用。若重金屬濃度低，將很快吸附在礦物上；若濃度高，則重金屬反應(yīng)后生成物質(zhì)將沉淀在礦物表面。經(jīng)本發(fā)明的重金屬熱穩(wěn)定劑對重金屬污染物中重金屬進(jìn)行穩(wěn)定化處理后，可作為生態(tài)水泥，混凝土等材料的原料。本發(fā)明的穩(wěn)定化方法成本低，工業(yè)化前景樂觀。圖1飛灰在高溫下煅燒的重金屬揮發(fā)情況圖2水洗飛灰加入TSA-1后重金屬穩(wěn)定情況具體實(shí)施例方式TSA-1的制備將氧化鐵10~20%，氧化鋁30~40%，磷酸鈉30~35%，活性炭10~20%充分混合均勻，即得重金屬熱穩(wěn)定劑TSA-1。將垃圾焚燒飛灰水洗至洗滌液中的氯離子含量低于1%，再與TSA-1按TSA-1:處理后的飛灰=5:100的質(zhì)量比攪拌均勻，充分混合，形成了難溶出的重金屬礦物鹽類，經(jīng)過EPA-TCLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)表明，各種重金屬的浸出均在標(biāo)準(zhǔn)限值以下。參見表l，符合相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)；高溫狀態(tài)下，重金屬通過晶格自束縛形成的重金屬礦物鹽具有良好熱穩(wěn)定性，在100(TC以下只有少量揮發(fā)或不揮發(fā)，參見圖1，2。表1飛灰水洗預(yù)處理前、后TCLP重金屬浸出濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1.一種重金屬熱穩(wěn)定劑，其特征在于該穩(wěn)定劑的組成及質(zhì)量百分含量為氧化鐵10～20％，氧化鋁30～40％，磷酸鈉30～35％，活性炭10～20％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重金屬熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于該方法的具體步驟為首先洗滌重金屬污染物，至洗滌液中的氯離子的含量低于1%;按上述的組成及含量充分混合后得到的重金屬熱穩(wěn)定劑，按重金屬熱穩(wěn)定劑與重金屬污染物的質(zhì)量比1~5:100的比例混合，充分?jǐn)嚢杈鶆?，?jīng)脫水處理后即可。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重金屬熱穩(wěn)定劑穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于所述的重金屬污染物有污泥、底泥或焚燒底灰。全文摘要本發(fā)明涉及一種重金屬熱穩(wěn)定劑(TSA-1)及其穩(wěn)定重金屬污染物中重金屬的方法。該穩(wěn)定劑的組成及質(zhì)量百分含量為氧化鐵10～20％，氧化鋁30～40％，磷酸鈉30～35％，活性炭10～20％。經(jīng)本發(fā)明的重金屬熱穩(wěn)定劑對重金屬污染物中重金屬進(jìn)行穩(wěn)定化處理后，可作為生態(tài)水泥，混凝土等材料的原料。本發(fā)明的穩(wěn)定化方法成本低，工業(yè)化前景樂觀。文檔編號B09B3/00GK101100342SQ20071004300公開日2008年1月9日申請日期2007年6月29日優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日發(fā)明者周吉峙,孫福成,瑾施,楊曉燕,萍章,錢光人申請人:上海大學(xué)