專利名稱：一種重金屬常溫固化劑及使用其固化重金屬污染物中重金屬的方法
技術領域：
本發明屬于環境工程技術領域，尤其涉及ー種重金屬常溫固化劑及使用其固化重金屬污染物中重金屬的方法。
背景技術：
隨著我國城市化的高速發展，城市生活垃圾排放量以每年8% 10%的速度急劇增カロ，嚴重地阻礙了我國經濟與社會的可持續發展。目前焚燒法是對城市生活垃圾處理的最好方法。焚燒法能有效破壞有機毒性物質，減容率高且可回收二次能源，但是垃圾焚燒飛灰 (MSWI)會富集大量高毒性的重金屬，被國家列入危險廢棄物名錄，需對其進行固化后準予安全填埋。實現MSWI中有害組分的無害化處置至關重要。國內外學者對MSWI飛灰中重金屬的無害化處置進行針對性的研究，國內外有大量研究報道。施惠生等研究證實水泥穩定/固化飛灰的效果良好(Hui-sheng Shi, Li-Ii Kan.Characteristics of municipal solid wastes incineration (MSWI) f_Ly ash cementmatrices and effect of mineral admixtures on composite system. Construction andBuilding Materials, 2009， 23(6): 2160-2166)。T. Mangialardi等指出對飛灰進行水洗可消除大部分的可溶鹽，可減小飛灰對水泥水化的影響(T. Mangialardi. Disposal of MSWI fly ash through a combinedwashing immobili- sation process. Journal of Hazardous Materials, 2003,98 (3):225-240)。A. Polettini等釆用加入Na2SiO3或CaCl2添加劑來減少飛灰對水泥硬化的影ロ向。(A. Polettinij R. Pomiaj et al. Properties of Portland cement-stabilizedMSWI fly ashes. Journal of Hazardous Materials, 2001， 88 (I): 123-138)。高興保等釆用ニ硫代氨基甲酸鹽類螯合劑代替部分水泥固化水洗飛灰(XingbaoGaoj Wei Wang, Tunmin Yej et al. Utilization of washed MSWI fly ash as partialcement substitute with the addition of dithiocarbamic chelate. Journa丄 ofEnvironmental Management，2008，88 (2) 293-299)。然而該方法存在增容比大，長期環境作用下重金屬的固化效果差等問題。王琪等研究MSWI飛灰熔融過程中重金屬的迀徙特性發現熔融方法可有效消除ニ嚼英和減少重金屬的浸出。(Qi Wang, Shulei Tianj Qunhui Wang, et al. Meltingcharacteristics during the vitrification of MSWI fly ash witn a pilot scalediesel oil furnace. Journal of Hazardous Materials, 2008， 160(2): 376-381)。
蔣建國等研究表明多胺類和聚乙烯亞胺類重金屬鰲合劑對飛灰的處理效果明顯優于Na2S和石灰，且投加量少。(蔣建國，王偉，李國鼎.重金屬螯合劑處理焚燒飛灰的穩定性實驗研究.上海環境科學，2001，20(3) : 134-136)。錢光人利用磷酸類藥劑與灰中的Si、Al、Ca等反應生成可固化重金屬的羥基磷石灰礦物；但常溫下MSWI飛灰中二卩惡英無法分解,且處理后的飛灰仍應填埋。(GuangrenQian, Xia Xu, ffeimm bun, et al. Preparation, characterization, and stabilityof calcium zinc hydrophosphate. Materials Research Bulletin, 2008, 43 (12):3463-3473)。綜上所述，目前的研究主要集中在使用高溫熱處理和化學螯合劑對微量重金屬固化。對于高溫熱處理進行固化的方法，首先高溫熱處理需要消耗大量的能源，而且處理過程中會產生二次污染，重金屬會重新揮發出來，處理后的廢棄物仍然需要填埋，占用大量土地；其次，該方法不適用重金屬廢棄物中氯離子含量較高的情況，因為較高的氯離子含量會一定程度損壞高溫處理設備。對于用化學螯合劑進行固化的方法，其固化效果受環境影響波動比較大。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可避免高溫過程的能源浪費，成本比較低的重金屬常溫固化劑及使用其固化重金屬污染物中重金屬的方法。本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為
ー種重金屬常溫固化劑，其特征在干，按重量百分比它由以下組分組成氧化鎂30. 0% 40. 0%,磷酸ニ氫鉀55. 0% 65. 0%,硼砂3. 5% 5. 0%,氧化鐵0. 1% 0· 5%, ニ氧化硅0. 1% 0· 5%。ー種使用上述重金屬常溫固化劑固化重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于，它包括以下步驟
1)按重量百分比為30.09Γ40. 0%的氧化鎂，55. 0% 65. 0%的磷酸ニ氫鉀，3. 5% 5. 0%的硼砂，0. 19Γ0. 5%的氧化鐵，0. 19Γ0. 5%的ニ氧化硅，選取氧化鎂、磷酸ニ氫鉀、硼砂、氧化鐵
及ニ氧化硅，備用；
2)將氧化鎂、磷酸ニ氫鉀、硼砂、氧化鐵及ニ氧化硅充分混合，得到重金屬常溫固化
劑；
3)按重金屬污染物與所述重金屬常溫固化劑的質量比為5 20:100選取重金屬污染物，將重金屬污染物與重金屬常溫固化劑混合，攪拌均勻，得到混合料；
4)加入所述混合料質量的259Γ35%的水至所述混合料，攪拌，靜置成型。上述方案中，所述步驟4)中的攪拌時間為2min、min。上述方案中，還包括在重金屬污染物與重金屬常溫固化劑混合之前將重金屬污染物在105°C烘干2h的步驟。本發明的原理為本發明對重金屬的穩定方法，主要利用氧化鎂和磷酸ニ氫鉀的化學反應，及其化學基團與重金屬鉛、鋅、銅等形成穩定的礦物鹽和礦物質。礦物鹽和礦物質對低濃度的重金屬有很好的吸附作用，對于高濃度的重金屬，則發生化學反應后生成物沉淀在礦物質表面。本發明的有益效果為經本發明的常溫固化劑對含重金屬廢棄物在常溫下進行固化處理后，可以實現廢棄物資源化利用。本發明的常溫固化劑的固化效果好，常溫穩定化方法成本低，操作過程簡單易行，固化效果受環境影響波動較小。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進ー步的描述，當然下述實施例不應理解為對本發明的限制。以下所有實施例中所使用的重金屬污染物的化學成分見表I。表I 重金屬廢棄物的化學成分
權利要求
1.一種重金屬常溫固化劑，其特征在于，按重量百分比它由以下組分組成氧化鎂30. 0% 40. 0%,磷酸二氫鉀55. 0% 65. 0%,硼砂3. 5% 5. 0%,氧化鐵0. 1% 0. 5%, 二氧化硅0.1% 0. 5%。
2.一種使用如權利要求I所述的重金屬常溫固化劑固化重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于，它包括以下步驟 1)按重量百分比為30.09T40. 0%的氧化鎂，55. 0% 65. 0%的磷酸二氫鉀，3. 5% 5. 0%的硼砂，0. 1°/T0. 5%的氧化鐵，0. 19T0. 5%的二氧化硅，選取氧化鎂、磷酸二氫鉀、硼砂、氧化鐵及二氧化硅，備用； 2)將氧化鎂、磷酸二氫鉀、硼砂、氧化鐵及二氧化硅充分混合，得到重金屬常溫固化劑； 3)按重金屬污染物與所述重金屬常溫固化劑的質量比為5 20:100選取重金屬污染物，將重金屬污染物與重金屬常溫固化劑混合，攪拌均勻，得到混合料； 4)加入所述混合料質量的259^35%的水至所述混合料，攪拌，靜置成型。
3.如權利要求2所述的固化重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于，所述步驟4)中的攬拌時間為2min 5min。
4.如權利要求2所述的固化重金屬污染物中重金屬的方法，其特征在于，還包括在重金屬污染物與重金屬常溫固化劑混合之前將重金屬污染物在105°C烘干2h的步驟。
全文摘要
本發明提供一種重金屬常溫固化劑。該重金屬常溫固化劑按重量百分比它由以下組分組成氧化鎂30.0%~40.0%，磷酸二氫鉀55.0%~65.0%，硼砂3.5%~5.0%，氧化鐵0.1%~0.5%，二氧化硅0.1%~0.5%。本發明還提供一種使用其固化重金屬污染物中重金屬的方法。經本發明的常溫固化劑對含重金屬廢棄物在常溫下進行固化處理后，可以實現廢棄物資源化利用。而且本發明的常溫固化劑的固化效果好，常溫穩定化方法成本低，操作過程簡單易行，固化受環境影響波動較小。
文檔編號A62D101/43GK102657926SQ20121010790
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者李相國, 王景然, 譚洪波, 蹇守衛, 馬保國, 黃健 申請人:武漢理工大學