[发明专利]一种垃圾飞灰处理剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境治理技术领域，公开了一种垃圾飞灰处理剂及其制备方法和应用；所述垃圾飞灰处理剂具多个重金属结合位点和疏水长链，能实现重金属的长效高效稳定，同时处理剂于灰渣表面形成一疏水覆层，既防止稳定后重金属再次溶出，又降低处理后垃圾飞灰表面能，进而增加与沥青、水泥等的相容性，便于垃圾飞灰的无害化处置和资源化再利用。

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，尤其涉及一种垃圾飞灰处理剂及其制备方法和应用。

背景技术

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。一般约占被焚烧垃圾量的3％-5％，垃圾焚烧飞灰中含有较高的能被水浸出的Cd、Pd、Zn、Cr等多种有害重金属和盐类，若处理不当，将会造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气，因此焚烧飞灰被普遍认为是一种危险废物。

目前，主要有水泥固化法和药剂稳定化法。水泥固化法是利用固化剂与垃圾焚烧飞灰处理后形成固化体，从而减少重金属的溶出。飞灰被掺入水泥基质中后，在一定条件下，经过一系列的物理、化学作用，使污染物在废物-水泥基质体系中的迁移率减小(如形成溶解性比金属离子小得多的金属氧化物)。有时，还添加一些辅料以增进反应过程，最终使粒状的物料变成联合的混凝土块，从而使大量的废物因固化而稳定化。水泥固化处理飞灰具有工艺成熟、操作简单、处理成本低等优点，但是由于飞灰中氯离子的影响，加之仅通过物理固封、替代或吸附机制，经固化后的砌块中Fe、Cu、Zn等离子容易在后期浸出，从而导致污染物超标。也有研究者对其他矿物等固化材料进行了研究，发现所有矿物固定重金属比较单一，不能对所有重金属元素固定，总体效果不好。药剂稳定化技术，如pH值控制技术，氧化/还原电势控制技术，沉淀技术，吸附技术，离子交换技术等，与其他稳定化方法相比具有工艺简单、稳定效果好、费用低廉等优点。但是，药剂稳定化法也存在一些不可忽视的问题，如为提高稳定性和降低浸出率需要更多的凝结剂，使处理费用和固化后的体积都增加，固化多为物理包容，当包容体破裂后，污染物会重新进入环境，造成不可预见的影响。

发展一种高效、长效、稳定的垃圾飞灰重金属处理剂，对环境治理，特别是防止垃圾飞灰中重金属二次污染尤其重要。近年来，利用重金属螯合剂处理飞灰中的重金属得到了一些发展。日本的Gohei等人合成了多种相对分子质量的对氨基甲酸盐类螯合剂，用于重金属的稳定化、固化，已达到减少大气和固废中重金属的二次污染的良好效果。蒋建国等人，研究开发了多胺类和聚乙烯亚胺类重金属螯合剂，并比较了无机稳定化药剂Na₂S和石灰的处理效果，结果表明：螯合剂投加量0.6％时，捕集飞灰中重金属的效率高达97％以上。但是这些重金属螯合剂往往单纯基于重金属螯合能力开发，而对垃圾飞灰处理填埋后微生物环境、酸雨长期侵蚀导致的重金属重新溶出或者资源化再利用处置关注不足。

综上所述，现有技术存在的问题是：所使用的处理剂重金属结合位点较少，难于形成长期稳定的络合式沉淀，故而难于实现飞灰中重金属的长效、高效稳定化，难于实现垃圾飞灰无害化处置后的资源化再利用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种垃圾飞灰处理剂及其制备方法和应用。

本发明是这样实现的，一种垃圾飞灰处理剂，所述垃圾飞灰处理剂结构具有如下通式：

其中，x、y、z、g均为10-500的整数；

R_n为聚醚改性硅氧烷链，R_f为C6以上长链烷基，R_m为多胺链。

进一步，所述R_n为能与环氧基开环反应的硅氧烷，优选氨基硅氧烷、羟基硅氧烷、含氢硅氧烷、羧基硅氧烷、巯基硅氧烷中的至少一种。