强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂及使用方法与流程

本发明属于环境保护，涉及一种强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂及使用方法。

背景技术：

1、垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧过程中收集到的细颗粒，通常会有种类较多的重金属和少量的二噁应，因此被列为《危险废弃物名录》代号hw18；未经安全处置的飞灰具有污染生态环境的危险，目前国内外最主要的处置方式如下：飞灰经过重金属螯合剂处置后的固化样达到表1所示的《生活垃圾填埋场污染控制标准》

2、(gb16889-2008)的要求后进行填埋；

3、表1飞灰螯合物浸出毒性限值

4、 序号 污染项目 质量浓度限值(mg/l) 1 汞 0.05 2 铜 40 3 锌 100 4 铅 0.25 5 镉 0.15 6 铍 0.02 7 钡 25 8 镍 0.5 9 砷 0.3 10 总铬 4.5 11 六价铬 1.5 12 硒 0.1

5、由于垃圾焚烧原料的不稳定性导致了飞灰成分波动较大，现阶段市面上的螯合剂成分单一，在选择时无法充分考虑重金属的固化稳定性，进而导致难以实现飞灰固化样稳定达标。根据五步提取法的分类，重金属的形态有可交换离子态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合态、硫化物及有机物结合态、残渣态；结合表2可知，飞灰中易迁移的重金属的外层电子结构中s、p、d层出现空轨道，重金属在飞灰中是以可交换离子态存在，因此螯合飞灰中的重金属离子种类及存在形态是螯合剂选择的重点。

6、表2飞灰中易超标重金属离子外层电子的结构

7、 元素 所属族 外层电子结构 锌、镉、汞 锌副族 <![cdata[(n-1)d¹⁰ⁿs²]]> 铜 铜副族 <![cdata[(n-1)d¹⁰ns¹]]> 铅 碳族元素 <![cdata[6s²6p²]]> 镍 铁系元素 <![cdata[3d⁸4s²<!-- 1 -->]]> 砷 氮族元素 <![cdata[4s²4p³]]>

8、现有的螯合剂有乙酸系、磷酸盐系、羟基系、硫铵系、硫化钠系，不同的官能团对飞灰的螯合效果不同，具体见表3螯合剂类型及特征，螯合剂作为多价配位体与重金属离子形成螯合物进而形成螯合环，这样比单配位体形成的配合物更加稳定，并且螯合物的稳定性和螯合环的个数及大小有关系；形成螯合环的个数越多，螯合物越稳定；除螯环的大小也会影响稳定性，其中五、六元环最稳定。

9、表3螯合剂类型及特征

10、

11、影响飞灰中重金属螯合剂的因素如下：(1)重金属形态；(2)飞灰中的其他阴离子和螯合剂竞争螯合作业对重金属离子的螯合效果；(3)螯合剂的选择。因此，飞灰中的重金属形态和飞灰本身物性影响飞灰中重金属的螯合效果。

12、中国专利公开号cn105498146a提出了一种焚烧飞灰双组分重金属稳定剂及其飞灰处理方法，所述稳定剂包括a组分和b组分，所述a组分包括激活飞灰中的碱性物质和重金属的活化剂，所述活化剂为水溶性离子型表面活性剂或/和非离子表面活性剂,所述b组分包括磷酸盐、有机硫和无机硫；该技术中b组分的作用是重金属稳定剂；由于飞灰中的碱性物质含量过高会导致铅离子、锌离子会以多羟基离子的形态存在，如此也会影响飞灰中重金属的稳定效果，由此可见，该技术中的双组分重金属稳定剂不适用于碱性物质含量较高的飞灰。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂及使用方法，采用哌嗪-1，4-双二硫代羧酸钾盐、氨基甲酸盐为重金属离子提供配体，并利用磷酸二氢盐调节飞灰碱性，进一步促进哌嗪-1，4-双二硫代羧酸钾盐与重金属离子生成螯合物，同时在重金属稳定剂使用时嵌入飞灰酸中和能力的检测，从而确保重金属稳定剂的适用性，有效固化飞灰中的重金属。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂，包括按重量百分比计的如下成分：磷酸二氢盐：2～5％，哌嗪-1，4-双二硫代羧酸钾盐：20～45％，氨基甲酸盐≤0.3％，聚丙烯酰胺≤0.5％，水：49.5～78％。

4、优选的，所述氨基甲酸盐的含量为0.1～0.3％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.2～0.5％。

5、优选的，所述磷酸二氢盐选自磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中的一种或多种。

6、优选的，所述氨基甲酸盐选自n,n-二甲基-氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠中的一种或两种。

7、本发明的第二方面提供了一种强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂的使用方法，包括以下步骤：

8、s1，对飞灰样品进行检测，并获取飞灰的酸中和能力k；

9、s2，当飞灰的酸中和能力k≥5时，利用如本发明第一方面所述的强化垃圾焚烧飞灰靶向螯合的重金属稳定剂固化飞灰中重金属。

10、优选的，所述步骤s1包括以下过程：

11、s11，将50～100g飞灰样品烘干后磨细至150目以下；

12、s12，将磨细后的飞灰样品加入到蔗糖溶液中，放置在磁力搅拌器上反应后，加入酚酞指示剂，然后采用盐酸滴定，记录消耗盐酸的体积vhcl；

13、所述飞灰的酸中和能力k通过下式获得：

14、k＝vhcl×chcl/m飞灰

15、式中，k为飞灰的酸中和能力，单位为mmol/g；

16、vhcl为滴定时所消耗盐酸的体积，单位为ml；

17、chcl为滴定时所用的盐酸的摩尔浓度，单位为mol/l；

18、m飞灰为与蔗糖溶液反应所用的飞灰样品的质量，单位为g。

19、优选的，所述步骤s12中，所述飞灰样品的质量为1±0.05g；所述蔗糖溶液的体积为10±0.5ml，该蔗糖溶液的浓度为30～35g/l。

20、优选的，所述步骤s2中，所述重金属稳定剂的添加量为2.0％～4.0％。

21、本发明具有以下几点有益效果：

22、1、本发明采用哌嗪-1，4-双二硫代羧酸钾盐、氨基甲酸盐，为重金属离子配体，形成环状结构，该物质与飞灰中铅离子、铬离子、镉离子形成稳定的螯合物，并利用磷酸二氢盐类调节飞灰中的酸碱性，进一步促进哌嗪-1，4-双二硫代羧酸钾盐与重金属离子生成螯合物；

23、2、本发明优化了飞灰的螯合作业过程，在使用时嵌入飞灰酸中和能力的检测，并以此判断本发明重金属稳定剂的适用性，如此使得飞灰中重金属的螯合作业不再盲目，也能有效的固化飞灰中的重金属，强化螯合效果。