[发明专利]一种重金属固体废弃物固化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以氧化镁和磷酸二氢钾为主要成分制取重金属固体废弃物固化剂的方法，具体地说利用氧化镁和磷酸二氢钾反应生成的磷酸钾镁，其具有高致密度、耐酸碱腐蚀性能、具有陶瓷性能等特性，重金属离子一方面可以代替Mg²⁺参加反应，一方面被磷酸钾镁（MKPC）凝胶包裹而使得重金属离子能够很好地被MKPC稳定和固化。本发明属于资源环境领域。

背景技术

目前，重金属污染治理主要采用普通水泥为主要原料，适当添加其他成分制成的固化剂进行固化。如专利号201010242352.X（重金属污染底泥固化剂及其固化方法）、专利号201010533363.3（以工业废电石渣为原料的重金属锌污染土固化剂）采用水泥额为主要原料固化重金属污染底泥，该方法虽然成本较低但是固化效果不好；专利号201010288476.1（用于治理重金属污染土壤的含海泡石固化剂）、专利号201010288477.6（用于治理重金属污染土壤的含硅藻土固化剂）、专利号201010288480.8（用于治理重金属污染土壤的含蒙脱土固化剂）、专利号201010288479.5（一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂），采用海泡石、硅藻土、蒙脱石、高吸附性粘土矿物的吸附能力来控制土壤重金属污染，容易出现解析现象使得重金属重新进入土壤。另外，也有采用超声的方法修复重金属污染土壤/泥，如专利号201010158828.1（重金属污染土/泥的超声波修复方法），采用超声波对泥浆进行超声空化作用，以将土团粒打散，并将与土颗粒结合的重金属解析到孔隙水中，待超声作用停止后，根据细颗粒的竞争吸附能力强于粗颗粒的特点，重金属几乎都会吸附到细颗粒上，再采用振动筛子进行粗、细颗粒的分离，从而得到干净的粗颗粒和富集重金属的细颗粒，粗颗粒经过简单脱水后即可作为土材料使用，而富集重金属的细颗粒泥浆，经泥水分离处理后再进行固化/稳定化处理。该方法针对大面积污染土壤无法采用该方法治理，存在一定的局限性。

本发明采用磷酸钾镁胶结材料与重金属固体废物混合制成建筑材料，从源头控制重金属污染，其重金属浸出毒性非常低，真正实现固体废物的无害化、减量化、资源化，与上述方法存在着本质的区别。

发明内容

本发明提出的是一种重金属固体废弃物固化剂，其目的是利用氧化镁、磷酸二氢钾、粉煤灰将重金属固体废物进行固化，其固化体用来制作建筑材料。解决重金属固化效果差，固体废物不能资源化、减量化和无害化的问题。

本发明的技术解决方案：本方法包括如下步骤：

1）试块制作，固化剂成分及重量百分比，

重烧氧化镁粉占30-45%；磷酸二氢钾占25-30%；硼砂占3-5%；粉煤灰占8-10%；重金属固体废物占19-25%，其中重金属占固化剂总量的0.5%-0.7%，用0.08%-0.1%水拌合后制成707mm×707mm×707mm的试块；

试块在温度20℃±3℃、相对湿度90%以上、养护7天或28天后用来试验；

2）取养护好的、压碎后的试块磨细，并过0.6 mm 筛备用，取磨细的粉末 50 g 和 1000 mL 浸提液混合，利用溶出试验仪搅拌18h；在浸出过程中，取2种不同的浸出条件，以进行横向对比；这2种浸出条件分别为：条件1，按照TCLP标准配制浸提剂：5.7 mL冰醋酸于500mL蒸馏水中，再加入64.3 mL 1 mol·L-1 NaOH，用蒸馏水定容至1 L，保证试剂pH值在4.93±0.05；条件2，用蒸馏水水作为浸提剂；

浸出试验完毕后，取上清液，用0.45μm玻璃纤维滤膜抽滤后得到的滤液用原子吸收分光光度计测定重金属离子浓度；

3）抗压强度

将养护好的固化体放在压力试验机上进行抗压试验；以0.3～0.8MPa/s 的速度连续而均匀地加荷，当试件接近破坏而开始变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，记下破坏极限荷载；并以下式计算抗压强度：

式中：F—极限荷载 N；

A—受压面积 mm²；

4）毒性浸出

分别采用欧盟委员会垃圾填埋场入场达标测试方法（EN12457-2）及环保署(USEPA) TCLP1311浸出方法进行浸出试验。