本發(fā)明涉及環(huán)境污染治理
技術領域：
，特別涉及一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑及其制備方法。
背景技術：
：垃圾焚燒飛灰因含有較高濃度的重金屬、二噁英類持久性有機污染物而被列為危險廢棄物，在其轉運及露天堆填等過程中，易形成飄塵進入大氣，不僅增加空氣中的粉塵含量，更會加重霧霾的生態(tài)毒性，對大氣造成嚴重污染，危害居民健康和生態(tài)環(huán)境。飛灰大面積堆填時，若采用直接覆膜的方式對垃圾焚燒飛灰進行隔離、減少粉塵逸散等，存在膜重量輕、易兜風，易老化、使用壽命短等缺點，同時，膜的成本較高，不僅造成了資源的浪費，而且覆蓋和拆掀工序麻煩，不利于工程的提速增效。采用直接噴灑化學覆膜劑的方式對飛灰進行固定、隔離，操作簡單、覆膜效果好、成本可控。但飛灰中含有大量Ca、Mg、Fe、硅酸鹽以及重金屬鹽類，對普通的聚氯乙烯乳液、聚丙烯乳液、聚乙烯乳液等化學覆膜劑的滲透性和結合性較差，噴灑后生成的膜易剝離，導致覆膜失??；而對普通的丙烯酸類聚合物的結合性又過強，易造成覆膜斷裂，導致無法形成連續(xù)膜，覆蓋隔離性差。同時，在雨水沖刷或特殊環(huán)境下，飛灰中含有的重金屬易浸出，造成二次污染。因此，研制一種成膜性能較高的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑，對于減少飛灰轉運及堆填過程中粉塵逸散、降低霧霾濃度及生態(tài)毒性、提高化學覆膜劑長期穩(wěn)定性、防治重金屬浸出造成二次污染等方面均具有一定的積極促進作用。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對普通覆膜劑應用于垃圾焚燒飛灰轉運和堆填時，存在的膜結合性過低或過強等現(xiàn)象，導致覆膜失敗的弊端，提出了一種具有表面重金屬螯合固化功能的成膜性能較高的化學覆膜劑及其制備方法，在保證對飛灰具有良好隔離效果的同時，可對表面飛灰的重金屬起到螯合固化的作用，防止重金屬浸出造成二次污染。本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑，功能成分A：20-40％；功能成分B：15-35％；輔助成分：2-4％；其余為水；所述功能成分A為：污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛在PH值為9-12、溫度60-80℃反應條件下的反應液；所述重金屬螯合功能單體為：硫脲、?；螂?、氨基硫脲、縮氨基硫脲中的一種或幾種的組合。污泥蛋白液、滲濾液濃液中含有大量復雜長鏈蛋白類物質以及腐殖質類物質，分子構型復雜，無統(tǒng)一的結構組成，但其共同特點為長鏈分子結構中含有大量活性-OH，-SH，-NH，-COO等基團，這些活性基團可以與醛類物質發(fā)生縮合聚合反應形成高分子聚合物。污泥蛋白液及滲濾液濃液中有效成分的部分結構式如附圖1。本發(fā)明引入的重金屬螯合功能單體具備兩個特點，一是具有重金屬螯合能力，通常是一類含有S、N、O、P等元素的有機物；二是具有與蛋白質類材料或腐殖類材料或醛類物質具有反應活性，可以通過交聯(lián)聚合反應引入覆膜劑高分子鏈上，使覆膜劑有對飛灰表面的游離重金屬具有螯合固化的功能。硫脲類化合物是其中一種具有該特性的物質，其結構式如附圖2所示。所述功能成分B為：聚丙烯酸乳液、醋酸乙烯酸乳液或改性PVC乳液中的一種或多種組合；所述輔助成分為：滲透劑和消泡劑。所述污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛的質量比為1.2-2.5：0.05-0.1：1。所述滲透劑為OEP-70、AEP、HA-LF中的一種或幾種的組合，上述物質均為具有耐堿特點的表面活性劑，以適應飛灰中含有的石灰等堿性成分。所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一種或幾種的組合。所述滲透劑和消泡劑的質量比為1-1.5：1。一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑的制備方法為：(1)將污泥蛋白液、滲濾液濃液或聚乙二醇乳液中的一種或幾種的組合、重金屬螯合功能單體與甲醛或聚甲醛按照1.2-2.5：0.05-0.1：1質量比加入反應釜中，用堿液調節(jié)溶液PH值至9-12，在60-80℃下反應10-30分鐘；(2)之后向反應液中加入質量百分比為15-35％的功能成分B、2％-4％的輔助成分，其余為水，在70-95℃下反應5-10分鐘；(3)用堿液調節(jié)溶液PH值恒定在9-12，恢復至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑。本發(fā)明所述的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑在使用時，可直接噴灑，或根據(jù)需要加水稀釋到一定濃度后噴灑，均可達到覆膜隔離的作用。本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明制備的化學覆膜劑原料之一為污泥蛋白液或滲濾液濃液，可促進污泥和滲濾液的廢物再利用，降低生產(chǎn)成本。(2)污泥蛋白液或滲濾液濃液中的大分子活性成分，通過甲醛類小分子的交聯(lián)聚合，形成網(wǎng)狀聚合物作為化學覆膜劑的主要功能成分，該聚合物含有大量氨基，巰基，羧基，羥基等成分，這類基團對飛灰中高含量的Ca，F(xiàn)e，Mg，Al，Na，K等化合物具有較強的絡合能力，因此成膜的包覆強度大大提高，對飛灰的適用性較強。(3)本發(fā)明引入的重金屬螯合功能單體具有與蛋白質類材料或腐殖類材料或醛類物質具有反應活性，可以通過交聯(lián)聚合反應引入覆膜劑高分子鏈上，使覆膜劑有對飛灰表面的游離重金屬具有螯合固化的功能，提高了化學覆膜劑使用后的環(huán)境友好性。(4)本發(fā)明添加的功能成分B，在應用條件下，與功能成分A相互作用交聯(lián)形成網(wǎng)狀結構的薄膜，并可使覆膜具有適宜的硬度、柔韌性和附著力。(5)本發(fā)明添加的滲透劑和消泡劑可降低覆膜的表面張力，加快膜干燥，減少泡沫產(chǎn)生，提高覆膜的致密性和抗?jié)B性；同時滲透劑選取具有耐堿特點的表面活性劑，以適應飛灰中含有的石灰等堿性成分，克服了普通成膜劑應用于飛灰覆膜時可能存在的與飛灰反應或被腐蝕等的缺點。附圖說明圖1污泥蛋白液及滲濾液濃液中有效成分的部分結構式；圖2硫脲分子及硫脲類化合物分子結構式具體實施例實施例1(1)將污泥蛋白液、硫脲與甲醛按照1.2：0.08：1質量比加入反應釜中，用堿液調節(jié)溶液PH值至11，在60℃下反應30分鐘得到反應液；(2)取質量百分比25％的反應液、加入質量百分比15％的聚丙烯酸乳液、1％的OEP-70、1％的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，其余為水，在95℃下反應5分鐘；(3)最后用堿液調節(jié)溶液PH值恒定在11，再將溶液恢復至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑。實施例2(1)將污泥蛋白液和滲濾液濃液的混合物、硫脲與聚甲醛按照1.8：0.1：1質量比加入反應釜中，用堿液調節(jié)溶液PH值至10，在70℃下反應20分鐘得到反應液；(2)取質量百分比40％的反應液、加入質量百分比25％的醋酸乙烯乳液、1.5％的耐堿特性的表面活性劑、1％的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，其余為水，在85℃下反應7分鐘；(3)最后用堿液調節(jié)溶液PH值恒定在10，再將溶液恢復至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑。實施例3(1)將聚乙二醇乳液、硫脲與聚甲醛按照1.5：0.05：1質量比加入反應釜中，用堿液調節(jié)溶液PH值至12，在75℃下反應15分鐘得到反應液；(2)取質量百分比35％的反應液、加入質量百分比17％的聚丙烯酸乳液和改性PVC乳液混合物、1.8％的HA-LF、1.2％的聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚的混合物，其余為水，在75℃下反應8分鐘；(3)最后用堿液調節(jié)溶液PH值恒定在12，再將溶液恢復至常溫后即生成一種具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑。實驗：將實施例1-3中的化學覆膜劑分別溶于自來水中制成12％的溶液，分別標記為a、b、c，用質量濃度為12％聚丙烯酸乳液作為普通成膜劑標記為A。用100目標準篩篩分垃圾焚燒飛灰，制得實驗灰樣，備用。將灰樣裝入4個直徑為10cm的玻璃培養(yǎng)皿中，分別標記為1#、2#、3#、4#，灰樣表面與培養(yǎng)皿高齊平。用2.0L噴霧器分別將a、b、c化學覆膜劑溶液和普通成膜劑A噴灑到培養(yǎng)皿1#、2#、3#、4#中，噴灑量均為20ml。觀察各培養(yǎng)皿中灰樣的吸濕、團聚、成膜時間，見表1。待成膜全部完成后，用風速儀測試好空氣壓縮機的風速為20m/s(約8-9級風)，風吹角度45度，單次風吹時間為1分鐘，對1-4#灰樣進行風吹實驗，實驗結果見表2。風吹實驗后，取原灰和各培養(yǎng)皿表面覆膜的飛灰，進行重金屬浸出檢測，檢測方法按照《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)方法，檢測結果見表3。表1各培養(yǎng)皿中灰樣的吸濕、團聚、成膜時間表單位：S實驗指標1#2#3#4#潤濕時間0.480.650.620.52開始團聚時間1.381.251.571.17整體成膜時間2.642.322.95/表2各培養(yǎng)皿中灰樣風吹實驗結果表單位：g1#2#3#4#風吹前220.62220.77220.74220.53第一次風吹220.62220.77220.74219.87第二次風吹220.62220.77220.742182.1第三次風吹220.62220.77220.74216.86損失量0003.67損耗率％0001.66表3原飛灰及各培養(yǎng)皿覆膜飛灰重金屬浸出量單位：mg/L重金屬原灰1#2#3#4#Pb0.750.210.180.230.70由表1可見，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑的潤濕時間與開始團聚時間比普通的成膜劑相對較慢，但整體成膜時間在約3s時完成，而普通的成膜劑因形成的覆膜極易斷裂，而無法形成連續(xù)完整的膜。同時，表2的風吹實驗結果表明，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑噴灑到飛灰表面并成膜后，在8-9級風速下，風吹3分鐘膜穩(wěn)定性較高，灰樣幾乎無損失，而普通的成膜劑因不能形成連續(xù)完整的膜，在上述風吹實驗條件下，灰樣損耗率約為1.66％。表3結果表明，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑對Pb的螯合作用遠高于普通的化學覆膜劑，且隨螯合單體成分含量的增加，螯合效果增強。因此，由實驗對比得知，本發(fā)明合成的具有表面重金屬螯合固化功能的化學覆膜劑吸濕團聚時間較快，形成的膜與灰樣的結合性良好，膜的穩(wěn)定性較高，對重金屬具有良好的螯合作用，固定隔離飛灰效果強。盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3