[发明专利]一种利用腐植酸活化焚烧炉底灰制备的托贝莫来石及应用

说明书

本发明公开了一种利用腐植酸活化焚烧炉底灰制备的托贝莫来石及应用，将氢氧化钠水溶液与腐植酸水溶液以体积比1：1混合后与焚烧炉底灰，搅拌得到悬浮泥浆液；将悬浮泥浆液放置于120～180℃中水热反应24h，反应液冷却至室温，用去离子水洗涤，洗涤产物干燥，即得所述托贝莫来石；本发明解决了固体废弃物的资源化利用难题，利用腐植酸活化焚烧炉底灰制备了高吸附性能的托贝莫来石材料，实现了重金属废水的净化处理；本发明方法可广泛应用于电镀废水的净化处置，具有明显的社会和环境效益。本发明所述的托贝莫来石对含Cu²⁺废水中Cu²⁺的最大去除能力为270mg/g。

(一)技术领域

本发明涉及一种利用腐植酸活化焚烧炉底灰制备的托贝莫来石及应用。

(二)背景技术

近年来，越来越多的城市固体废弃物已经成为沉重的社会负担，因为对废弃物的处理、储存和处置给政府部门造成了不同程度的环境和经济问题。垃圾焚烧处理是一种有效的方法，它可将废物的体积减少约90％，并将其质量减少约70％；它能够从废物中回收能源，是固废一体化管理的重要组成部分。焚烧炉底灰是焚烧过程中的主要副产品，占总量体积的85～95％。在美国，大部分焚烧炉底灰是通过掩埋进行处理的；而在一些欧洲和亚洲国家，约有50％的焚烧炉底灰被用于道路建设和水泥生产的次级建筑材料。为了延长垃圾填埋场的使用寿命，并将垃圾作为资源回收，开发环境友好及可持续的路径用于焚烧炉底灰的回收和再利用具有重大意义。

水热法是将废物转化为有附加值产品的强有力的手段。例如，设计某个合适的Ca/Al/Si摩尔比，使用焚烧炉底灰作为原料，经水热处理后可以形成新的矿物相：沸石和水钙铝榴石等。焚烧炉底灰的来源、活化碱液的种类、反应温度和时间都强烈地影响着这些次生矿物相的形成。参与焚烧炉底灰中无机物水热转化的主要化学反应为：二氧化硅和含铝矿物在碱性条件下溶解，然后与含钙矿物发生再沉淀。众所周知，焚烧炉底灰中含有少量的有机物，它们有时不会被完全氧化，这些未燃烧的有机物与随后形成的新有机化合物共存于底灰之中。

焚烧炉底灰中的有机物质在一定程度上决定了它的水热转化，经反应生成不同的矿物产品，因此有机质在焚烧炉底灰的回收利用中起着至关重要的作用。根据土壤有机质的分类，焚烧炉底灰中的有机质可分为腐殖质和非腐殖质。腐殖质主要由腐植酸和富里酸组成，它们被认为是溶解性有机碳的重要组成部分。腐植酸除了在焚烧炉底灰中存在，它还被发现广泛存在于自然环境中，并且它对重金属和有机污染物具有较高的亲和力。以前的研究表明，腐植酸和富里酸对城市固体废弃物的焚烧炉底灰的渗滤液中溶解性有机碳的贡献率分别为0.3～0.6％％和14～26％。

大多数情况下，焚烧炉底灰水热转化成超多孔层状结构或微细颗粒和结晶，具有较高的比表面积和离子交换容量，因此显示出优异的吸附性能。碱性条件有利于激活水热反应，而腐植酸可以参与其中。将反应产物用作吸附剂材料以有效地从水溶液中除去金属离子和有机污染物。因此，将焚烧炉底灰水热转化成吸附剂为垃圾焚烧和水污染治理提供了一种可持续的解决方案。

本发明利用腐植酸活化低成本的焚烧炉底灰制备托贝莫来石吸附材料，并将其应用于含重金属污染物的废水处理，既解决了焚烧炉底灰的资源化利用难题，又实现了高浓度废水的净化处置，具有明显的社会和环境效益。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种利用腐植酸活化焚烧炉底灰制备的托贝莫来石及应用，解决了固体废弃物的资源化利用难题，同时制备的矿物托贝莫来石可以用于污水净化处理。

本发明采用的技术方案是：