專利名稱：：重金屬熱穩定劑及其穩定重金屬污染物中重金屬的方法
技術領域：
：本發明涉及一種重金屬熱穩定劑(TSA-1)及其穩定重金屬污染物中重金屬的方法。
背景技術：
：垃圾中所含的重金屬在焚燒過程中將發生遷移和轉化，其中有相當一部分富集在飛灰中，尤其揮發性重金屬(如:Hg,Pb，Cd,Zn)在飛灰中的含量相當高，且焚燒改變了重金屬的形態，使其轉化為更易遷移的形式(如飛灰中Pb和Zn主要以酸溶態的形式存在)，采用我國的危險廢物浸出毒性浸出方法標準一水平振蕩法或美國TCLP方法測試結果都顯示一些重金屬浸出量超標，是國家標準(GB18485-2001)明文規定的危險廢棄物。城市垃圾中的絕大多數的重金屬以及有害物質在焚燒過程中以氣態的形式揮發出來，大約有33%的Pb，92%的Cd和45%的Sb附著在細小粉塵顆粒上遷移到飛灰當中。重金屬的危害在于它不能被微生物分解且能在生物體內富集形成其它毒性更強的化合物。在環境中重金屬經歷地質和生物雙重循環遷移轉化，最終通過大氣、飲水、食物等渠道為人體所攝取，對人體的健康產生負面效應，如致癌、致畸等。重金屬的環境污染問題一直引起世界的廣泛關注，特別在歐洲陸續發現由重金屬污染導致的嚴重后果，使重金屬污染與防治的研究日益升溫，成為環保領域的一個熱點。飛灰中的易揮發性重金屬物質總和超過了飛灰質量的1%，只有對其進行有效的處理才能解決飛灰重金屬污染問題。大多數國家采用的是穩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例，而國內尚未有飛灰資源化的報道。飛灰中重金屬的熱穩定性一直是研究難點，目前重金屬穩定方面的研究主要集中在水泥固化以及有機鰲合劑方面，在高溫狀態下重金屬會重新揮發出來，不能作為制備生態水泥工藝的穩定劑。如何找到一種重金屬熱穩定劑成為當前各國飛灰資源化利用研究的熱點。
發明內容本發明的目的之一在于提供一種重金屬熱穩定劑(TSA-1)。本發明的目的之二在于提供該重金屬熱穩定劑(TSA-1)穩定重金屬污染物中重金屬的方法。該方法首先水洗預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和重金屬高溫晶格的自束縛穩定化作用，達到穩定重金屬污染物中重金屬的目的。穩定后的重金屬在較高的溫度下仍能保持良好的穩定性。TSA-1對鉛、鋅、鎘等高溫揮發性重金屬離子的穩定效果十分優異。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案一種重金屬熱穩定劑，其特征在于該穩定劑的組成及質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%。上述的重金屬熱穩定劑穩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定劑，按重金屬熱穩定劑與重金屬污染物的質量比15:100的比例混合，充分攪拌均勻，經脫水處理后即可。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機理如下mMn++nRm-—MmRn(1)aMn++bRm>C「—MaRbCl(其中bXm+l:aXn)(2)aMn++bRm-+OH"—MaRbOH(其中bXm+l=aXn)(3)反應式(1)中的反應物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，TSA-1對Pb、Zn、Cd的穩定化作用最為顯著，穩定化效果可以達到80%~99%。反應式(2)為礦物化所形成的礦物質，具有良好的穩定性，即使溫度升高至IOOO'C時亦可保持良好的熱穩定性。TSA-1對重金屬穩定方法是利用其作用基團與重金屬鉛，鋅等形成鐵酸鹽，硅酸鹽，鋁酸鹽以及磷酸鹽等穩定的礦物鹽并與鈣基溶液反應形成礦物質，礦石對重金屬有取代穩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，則重金屬反應后生成物質將沉淀在礦物表面。經本發明的重金屬熱穩定劑對重金屬污染物中重金屬進行穩定化處理后，可作為生態水泥，混凝土等材料的原料。本發明的穩定化方法成本低，工業化前景樂觀。圖1飛灰在高溫下煅燒的重金屬揮發情況圖2水洗飛灰加入TSA-1后重金屬穩定情況具體實施例方式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，經過EPA-TCLP毒性浸出實驗表明，各種重金屬的浸出均在標準限值以下。參見表l，符合相關環境標準；高溫狀態下，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定性，在100(TC以下只有少量揮發或不揮發，參見圖1，2。表1飛灰水洗預處理前、后TCLP重金屬浸出濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權利要求1.一種重金屬熱穩定劑，其特征在于該穩定劑的組成及質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.根據權利要求1所述的重金屬熱穩定劑穩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定劑，按重金屬熱穩定劑與重金屬污染物的質量比1~5:100的比例混合，充分攪拌均勻，經脫水處理后即可。3.根據權利要求2所述的重金屬熱穩定劑穩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。全文摘要本發明涉及一種重金屬熱穩定劑(TSA-1)及其穩定重金屬污染物中重金屬的方法。該穩定劑的組成及質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％。經本發明的重金屬熱穩定劑對重金屬污染物中重金屬進行穩定化處理后，可作為生態水泥，混凝土等材料的原料。本發明的穩定化方法成本低，工業化前景樂觀。文檔編號B09B3/00GK101100342SQ20071004300公開日2008年1月9日申請日期2007年6月29日優先權日2007年6月29日發明者周吉峙,孫福成,瑾施,楊曉燕,萍章,錢光人申請人:上海大學