專利名稱：一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾焚燒技術(shù)和大氣污染物控制領(lǐng)域，具體涉及一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著垃圾產(chǎn)量的增長、填埋場地的減少以及填埋要求的提高，垃圾焚燒逐步成為垃圾處理的主流方式。垃圾焚燒法是一種 具有減量化、無害化、資源化等優(yōu)點的垃圾處理技術(shù)，但不可避免地會產(chǎn)生二次污染，重金屬污染就是其中的一個熱點問題，尤其在垃圾分類仍未推廣的中國。目前國內(nèi)外垃圾焚燒電站主要通過向除塵器前煙道中噴射活性炭來控制垃圾焚燒的重金屬排放。200°C左右，活性炭可以有效吸附煙氣中的氣態(tài)重金屬，而在該溫度下保持氣態(tài)的重金屬及其化合物非常少，大部分已經(jīng)冷凝成核，形成固態(tài)。因此活性炭無法有效去除煙氣中大部分重金屬，如Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等。噴射活性炭會降低飛灰作為水泥原料利用特性，提高飛灰浸出毒性，并有可能在布袋除塵器內(nèi)燃燒，其高昂的運行費用也是其無法在發(fā)展中國家推廣的重要原因。噴淋塔等濕法裝置也具有一定的重金屬捕集效果，但會產(chǎn)生大量有毒廢水，其處理成本較高，處理不當(dāng)極易造成二次污染。鑒于活性炭噴射和濕法裝置的種種局限和缺點，廉價、高效而簡易的新型重金屬脫除技術(shù)亟待開發(fā)。高溫下，非金屬礦物對重金屬有一定的物理化學(xué)吸附作用。高溫焚燒過程中，重金屬擴散到具有孔隙結(jié)構(gòu)的添加劑表面，反應(yīng)生成硅酸鹽、鋁酸鹽、硅鋁酸鹽等不易揮發(fā)物質(zhì)，并在添加劑表面發(fā)生共晶融化，導(dǎo)致重金屬擴散至添加劑內(nèi)部而無法逃逸，從而有效捕集重金屬而不易浸出。非金屬礦物具有性質(zhì)穩(wěn)定、價格低廉的優(yōu)點，因此，將非金屬礦物作為添加劑與垃圾混合，在焚燒過程中捕集重金屬具有極高的工程應(yīng)用價值。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對現(xiàn)有的重金屬去除方法運行成本高，無法有效去除煙氣中占主導(dǎo)的中低揮發(fā)性重金屬或易產(chǎn)生二次污染等問題，本發(fā)明提出一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法，目的在于提供一種可有效控制焚燒過程中重金屬排放的廉價垃圾添加劑。技術(shù)方案本發(fā)明的具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑是以沸石、石灰石為原料，根據(jù)沸石石灰石為50:5(Γ70:30的質(zhì)量比混合，在堿金屬溶液中浸泡后干燥制粉而制備完成。本發(fā)明的具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑的制備方法包括以下步驟
1)選取過6(Γ200目篩的沸石粉和石灰石粉；
2)以50:5(Γ70:30的質(zhì)量比例將沸石粉和石灰石粉攪拌均勻；
3)將攪拌均勻的沸石和石灰石混合物浸泡于NaOH溶液中，其中NaOH溶液濃度為O. 5 2mol/L，控制混合物與NaOH溶液的固液比為1:30 1:100g/ml ；4)在3(T90°C下攪拌混合物的浸泡液，攪拌時間為8 24h；
5)使用濾紙過濾出沸石和石灰石混合物，置于清水中，再過濾，如此反復(fù)2 3次；
6)將濾出的沸石和石灰石混合物置于干燥箱內(nèi)，在105 110°C下保持12 24h；
7)取出干燥后的 沸石和石灰石混合物，破碎至過6(Γ200目篩即得成品。有益效果本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點
(I)相比活性炭等重金屬吸附劑，本發(fā)明的添加劑原材料價格低廉，制作過程簡單，通過直接與垃圾混合焚燒可有效達到固化重金屬的作用，從而阻止重金屬向煙氣遷移轉(zhuǎn)化為難以捕集的亞微米顆粒。(2)通過NaOH溶液的浸泡，重金屬固化產(chǎn)物共晶熔融加強，促進了添加劑表面融化，重金屬向添加劑內(nèi)部擴散后，穩(wěn)定固化在添加劑內(nèi)，降低焚燒底渣的重金屬浸出毒性。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步說明。以70:30的質(zhì)量比例均勻混合過100目篩的沸石粉和石灰石粉。取一定量混合粉末置于燒杯中，加入lmol/L的NaOH溶液,保持固液比為1:50 g/ml。燒杯置于80°C水浴鍋內(nèi)，攪拌IOh后過濾，再用清水浸泡過濾，反復(fù)兩次。將濾渣置于105°C干燥24h，研磨，過100目篩，即得一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑。依據(jù)中國城市生活垃圾組分特點配置模擬垃圾，具體組分如表I所示。添加重金屬醋酸鹽模擬垃圾中的重金屬，添加組分如表2所示。表I模擬垃圾組分
名稱I面粉I菜葉I紙張I木屑I塑料I棉布|PVC|NaCl 含量％|40 |l5 |l5 112 |l2 !3 |l. 5|l. 5
表2重金屬添加量及添加成分(占干基總重的比例)_
Μ $力口i(mg/kg)$力口_
Zn "8000~(CH,C00)aZn 2Ha0
Cu "2OOO7cH,C00)aCu Ha0
Pb " 1500TcH3C00)2Pb 3H20
Cd — 500TCH.COO) ,Cr 溶液
Cr 1500|(CH,C00)aCd 2Ha0
取4g模擬垃圾與0. 2g添加劑均勻混合，添加劑裝于陶瓷坩堝內(nèi)，進入管式爐內(nèi)焚燒，
焚燒溫度900°C ;在同樣條件下焚燒無添加劑垃圾。使用原子吸收分光光度計檢測底渣中
重金屬含量，結(jié)果如表3所不。表3垃圾焚燒后底渣中重金屬占總重金屬含量比例％
董￥屬I無添加劑垃圾焚燒底渣 I有添加劑垃圾焚燒底渣
Zn_2^6_60^_
Cu TT 347. 3
Pb ~823. 5
Cd 5 420. 7
Cr 丨26· 6丨52· 5—
由表3可以看出，混合添加劑的垃圾焚燒底渣中重金屬含量明顯增加，因此可認為制
備的垃圾添加劑有效的捕捉了垃圾中的重金屬。對焚燒底渣進行毒性浸出測試。浸取劑為蒸餾水配制的HAc-NaAc緩沖液，pH值為5。稱取底渣50g，放在IL的棕色玻璃瓶中，加入浸取劑(浸取劑體積與固體重量比為20 L:1 kg)，在往復(fù)式水平振蕩器上連續(xù)振動5天，所得樣品經(jīng)離心分離后取上清液，使用原子吸收分光光度計檢測液體中重金屬含量，結(jié)果如表4所不。表4垃圾焚燒底渣浸出液重金屬濃度mg/L
由表4可以看出，有添加劑垃圾焚燒底渣的浸出液重金屬濃度較無添加劑明顯減小，因此可認為制備的垃圾添加劑有效的降低了焚燒底渣的重金屬浸出毒性。
權(quán)利要求
1.一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑，其特征在于該添加劑以沸石和石灰石為原料，根據(jù)沸石石灰石為50:5(Γ70:30的質(zhì)量比混合，在堿金屬溶液中浸泡后干燥制粉而制備完成。
2.—種權(quán)利要求I所述具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)選取過6(Γ200目篩的沸石粉和石灰石粉； 2)以50:5(Γ70:30的質(zhì)量比例將沸石粉和石灰石粉攪拌均勻； 3)將攪拌均勻的沸石和石灰石混合物浸泡于NaOH溶液中，其中NaOH溶液濃度為O.5 2mol/L，控制混合物與NaOH溶液的固液比為1:30 1:100g/ml ； 4)在3(T90°C下攪拌混合物的浸泡液，攪拌時間為8 24h； 5)使用濾紙過濾出沸石和石灰石混合物，置于清水中，再過濾，如此反復(fù)2 3次； 6)將濾出的沸石和石灰石混合物置于干燥箱內(nèi)，在105 110°C下保持12 24h； 7)取出干燥后的沸石和石灰石混合物，破碎至過6(Γ200目篩即得成品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有捕集重金屬功能的垃圾焚燒添加劑及其制備方法。添加劑是以沸石、石灰石為原料，根據(jù)沸石石灰石為50:50~70:30的質(zhì)量比混合，在堿金屬溶液浸泡下制得的產(chǎn)物。制備方法是將沸石粉和石灰石粉按比例混合后在NaOH溶液中加熱浸泡8~24h，再經(jīng)洗滌、干燥和破碎而完成。制得的垃圾焚燒添加劑具有制備方法簡單、原料成本低廉、控制重金屬排放效果明顯、可降低焚燒底渣重金屬浸出毒性等優(yōu)點。
文檔編號B01J20/32GK102631886SQ20121009487
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者仲兆平, 孫宇, 牛淼淼, 王昕曄, 賈紀(jì)強, 黃亞繼 申請人:東南大學(xué)