專利名稱：一種兼具減水性及重金屬穩(wěn)定性的復合功能聚合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護領域；具體的說，屬于危險廢物處理技術中涉及對重金屬污染廢物的穩(wěn)定化固化處理領域，更具體的說是涉及城市垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化固化處理領域。
背景技術：
隨著礦產(chǎn)資源的開采和深度開發(fā)利用，重金屬通過飄塵、水流夾帶、有意無意的棄置等渠道而離人類生活越來越近，如“鎘米”，“血鉛村”等駭人聽聞的重金屬污染事件層出不窮。重金屬污染既可造成急性毒性也可造成慢性毒性，還有可能以更加復雜的方式危害人類和其它生物的健康，如對人類造成致癌、引發(fā)肝、腎、神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)的病變甚至死亡。早在20世紀50年代初期，重金屬，如汞、鉛、鎘、銅、鋅、錳、鉻、砷等，污染問題就引起了普遍的關注，半個世紀以來由于環(huán)境污染引起的重大傷亡事故中，重金屬危害占了很大比重。為此，人們提出了多種治理方法，其中對重金屬廢物進行穩(wěn)定化固化處理，阻止其中重金屬離子向環(huán)境中遷移，是治理重金屬污染廢物的一種重要且有效的技術手段。飛灰是固體廢物焚燒，如生活垃圾焚燒、醫(yī)療廢物焚燒等，過程中，煙氣處理設施截留下來的二次污染物，它富集了多種有毒重金屬，如鉛、鎘、銅、鉻、鋅等，是一種典型的重金屬污染廢物，被世界各國定性為危險廢物，在我國飛灰是危廢編號HW18的危險廢物，必須進行妥善處置。近年來，隨著我國社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市生活垃圾產(chǎn)量劇增，已經(jīng)造成“垃圾圍城”的局面，嚴重阻礙了城市的發(fā)展。垃圾焚燒由于其減容量大、無害化徹底、處理效率高，又可最大限度回收能源而成為解決城市垃圾問題的最佳手段而被大量推廣。然而，隨著垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，焚燒飛灰的累積存量迅速擴大，成為重大的環(huán)境安全隱患，飛灰的安全處置成為焚燒廠迫切需要解決的關鍵問題之一。2001年我國開始實施的《危險廢物污染防治技術政策》中對飛灰處置作了規(guī)定生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰必須單獨收集，不得與生活垃圾、焚燒殘渣等其它廢物混合，也不得與其它危險廢物混合；生活垃圾焚燒飛灰不得在產(chǎn)生地長期貯存，不得進行簡易處置，不得排放；生活垃圾焚燒飛灰在產(chǎn)生地必須進行必要的固化和穩(wěn)定化處理之后方可運輸，運輸需使用專用運輸工具，運輸工具必須密閉；生活垃圾焚燒飛灰須進行安全填埋處置。然而，從中國目前的情況來看，危險廢物安全填埋場的建設速度遠不及垃圾焚燒項目的建設速度，焚燒飛灰無法百分百實現(xiàn)安全填埋。清華大學王偉教授等提出很多城市都建有規(guī)格很高的衛(wèi)生填埋場，可滿足處置低危險性廢物的要求，將垃圾焚燒飛灰采取穩(wěn)定化固化預處理手段降低其危險性后進入衛(wèi)生填埋場的處置技術可減少其處理及管理成本，提高管理體系的可行性，實現(xiàn)飛灰的安全管理。目前，通常采用的飛灰預處理方法是將飛灰與重金屬螯合劑、水泥、水按一定比例混合攪拌養(yǎng)護后送入填埋場填埋。飛灰固化通常需添加占飛灰干重30-40%水泥，占飛灰干重20-30%的水。為處理廢物消耗大量有價資源不僅造成固化體增容，而且也造成資源浪費及成本增加。有機螯合劑因其穩(wěn)定化效果顯著且可通過分子設計實現(xiàn)功能調(diào)整而成為飛灰穩(wěn)定化處理的主要藥劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于飛灰穩(wěn)定固化填埋的多功能穩(wěn)定劑分子設計思路，在飛灰預處理過程中，降低重金屬活動性，保證固化體強度，同時實現(xiàn)節(jié)約水泥、水等有價資源，降低處理成本。具有減水性重金屬穩(wěn)定劑可使在用水量不變甚至減少的情況下，由于分子鏈中強吸水基團的促進作用使重金屬螯合基團對飛灰中重金屬的可及度大大提高， 極大的提高了穩(wěn)定化效果，在穩(wěn)定化效果不變的情況下則可減少穩(wěn)定劑的投加量。本發(fā)明所設計的產(chǎn)品同樣也適用于普通被重金屬污染的廢水、污泥、土壤、工業(yè)廢渣等的穩(wěn)定化處理，也可作為優(yōu)良的減水劑應用于普通混凝土。本發(fā)明所設計的復合功能聚合物含有如下組分表達減水性功能的單體10-50%表達重金屬穩(wěn)定性功能的單體 20-70%交聯(lián)聚合單體40-80%其中所述表達減水性功能的單體是一類分子結構中含強吸水性基團， 如-S03_、-NH2, -OH等，可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質，即要求分子結構中吸水性基團的鄰、 對位無取代基。符合該條件的物質包含但不僅限于β -萘磺酸及其衍生物或其鹽、對氨基苯磺酸及其衍生物或其鹽、苯酚及其衍生物、尿素、三聚氰胺、三聚氰胺磺酸及其衍生物或其鹽等的其中一種或組合。該類單體在聚合物分子結構中的總含量為10-50%，最適宜含量是 25-35% ο所述表達重金屬穩(wěn)定性功能的單體是一類分子結構中含有對重金屬具有強螯合能力元素，如S、N、0等，特別是S，且可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質，具體的講，包含但不僅限于硫脲及其衍生物、巰基取代苯酚及其衍生物、硫代苯酚及其衍生物等的其中一種或組合。該類單體在聚合物分子結構中的總含量為20-70%，最適宜含量是30-40%。所述交聯(lián)聚合單體是一類可與上述兩類功能單體發(fā)生交聯(lián)聚合反應的物質，具體的講，包含但不僅限于甲醛、多聚甲醛及其衍生物等的一種或組合。該類單體在聚合物分子結構中的總含量為40-80 %，最適宜含量是60-70 %。實施例1以工業(yè)萘為原料，經(jīng)過磺化、水解制備β -萘磺酸，稱取β -萘磺酸產(chǎn)物10g，硫脲 IOg,甲醛20g放入帶回流冷凝器的四口燒瓶中，攪拌，升溫至105-110°C，滴加濃硫酸調(diào)節(jié)酸度20%，進行聚合反應，反應時間池，停止加熱，降溫至60°C以下，用NaOH溶液中和，控制 PH為7-9。所得產(chǎn)物即為兼具減水性及重金屬穩(wěn)定性的復合功能聚合物溶液。聚合物分子結構中的萘磺酸基團提供減水性功能，硫脲基團提供重金屬穩(wěn)定性功能。其中，原料萘可用甲基萘等衍生物代替。該類聚合物具有如下結構通式
權利要求
1.一種兼具減水性及重金屬穩(wěn)定性的復合功能聚合物，其特征是該聚合物的分子結構中含有表達減水性功能的單體10-50%，表達重金屬穩(wěn)定性功能的單體20-70%，交聯(lián)聚合單體40-80%。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合功能聚合物，其中表達減水性功能的單體的特征是一類分子結構中含強吸水性基團可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質。具體的講，包含但不僅限于 β -萘磺酸及其衍生物或其鹽、對氨基苯磺酸及其衍生物或其鹽、苯酚及其衍生物、尿素、三聚氰胺、三聚氰胺磺酸及其衍生物或其鹽等的其中一種或組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合功能聚合物，其中表達重金屬穩(wěn)定性功能的單體的特征是一類分子結構中含有對重金屬具有強螯合能力元素可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質，具體的講，包含但不僅限于硫脲及其衍生物、巰基取代苯酚及其衍生物、硫代苯酚及其衍生物等的其中一種或組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的復合功能聚合物，其中交聯(lián)聚合單體的特征是一類可與上述兩類功能單體發(fā)生交聯(lián)聚合反應的物質，具體的講，包含但不僅限于甲醛、多聚甲醛及其衍生物等的一種或組合。
5.根據(jù)權利要求1-4所述的復合功能聚合物，特別適用于垃圾焚燒飛灰的水泥固化穩(wěn)定化處理過程。
6.根據(jù)權利要求1-4所述的復合功能聚合物，同樣適用于其它被重金屬污染的廢水、 污泥、土壤、工業(yè)廢渣等的穩(wěn)定化處理，以及作為普通混凝土減水劑使用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種兼具減水性及重金屬穩(wěn)定性的復合功能聚合物，該聚合物分子鏈中包含表達減水性及重金屬穩(wěn)定性的功能單體及交聯(lián)聚合單體，具體包含表達減水性功能的單體，是一類含強吸水性基團可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質10-50％；表達重金屬穩(wěn)定性功能的單體，是一類含有對重金屬具有強螯合能力元素可與醛類發(fā)生縮聚反應的物質20-70％；交聯(lián)聚合單體，是一類可與上述兩類功能單體發(fā)生交聯(lián)聚合反應的物質40-80％。該聚合物適用于垃圾焚燒飛灰或其它含重金屬灰渣的水泥固化穩(wěn)定化處理，不僅達到重金屬穩(wěn)定化效果，同時可實現(xiàn)減少水、水泥等有價資源消耗，提高固化體強度的效果，也適用于普通被重金屬污染廢水、污泥、土壤等的治理。
文檔編號C08G14/08GK102443125SQ201110259518
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權日2011年9月5日
發(fā)明者劉萬海, 朱雁鳴, 李萍, 王娟娟, 王建偉, 紀濤 申請人:大恩(天津)環(huán)境技術研發(fā)有限公司, 天津壹生環(huán)?？萍加邢薰?br>