[发明专利]木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂、制备方法及应用，属于环保技术和城市生活垃圾焚烧飞灰处置技术领域。所述稳定剂相对分子量为3000～20000，具体为木质素基三氨基三乙胺钠盐或木质素基三氨基三乙胺钾盐。首先将碱性木质素氧化降解，暴露反应位，使氧化后的胺化剂与木质素发生曼希尼反应，在木质素上接入胺基，缩合反应增加分子量，螯环增大；通过酯化剂接入C＝S双键，得到木质素基三氨基三乙胺类衍生物。本发明能有效降低飞灰中Pb、Cd等重金属浸出浓度，促进重金属向着生物毒性低的形态转变，能耗低、重金属稳定化效率高、减容效果好、适合于城市生活垃圾焚烧飞灰无害化处理的工业化应用。

技术领域

本发明属于环保技术和城市生活垃圾焚烧飞灰处置技术领域，具体涉及木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂、制备方法及应用。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰中含有高浸出毒性的重金属，对环境造成极大的危害。重金属不易被分解，随着时间推移，在土壤、水、气体环境中不断流失、迁移、转化、积累，并会通过生物链富集，人与环境一直有密不可分的联系，最后会对人类健康、社会发展、自然环境产生不可逆的危害，这违背了国家可持续发展的理念。

目前，生活垃圾焚烧飞灰中重金属的处理技术主要有介质材料固化技术、高温处理技术以及药剂稳定化技术，我国普遍采取化学药剂稳定结合水泥固化方式处理飞灰，主要因其操作简易的优点。用于稳定重金属的化学药剂分为无机药剂和有机药剂，无机药剂在固化重金属上对重金属的种类具有选择性，且效果不明显，与传统的无机螯合剂相比，有机螯合剂能够与重金属快速发生螯合反应，生成重金属络合物，并牢牢地嵌在飞灰结构体中，具有更好的螯合能力，抗酸浸出，稳定性效果好。

木质素呈非晶态无序结构，基本的结构单元是源自β-香豆醇、松柏醇和芥子醇前体的苯丙烷，典型的结构模型为对羟苯基木质素、紫丁香基木质素和愈创木基木质素，如下式所示。

木质素中含有酚羟基、醇羟基、芳香基、羰基、碳基、甲氧基、共轭双键等多种功能活性基团或化学键，这些基团决定着可以发生氧化、水解、磺化、缩聚、接枝或醇解等化学反应。

随着生活垃圾焚烧飞灰重金属处置技术的不断发展，国内外相继合成出多种飞灰重金属稳定剂，从实验研究看，对含有二硫代氨基基团和S原子的重金属离子吸附剂研究较多，公开号CN1831020A、CN102784622A、US5372726、CN106955451A、CN108546242A等采用一系列胺化、缩合、酯化反应合成二硫代氨基甲酸盐衍生物，研究表明，含N和S配位原子的改性聚合物对废水中的重金属离子有更好的稳定效果，原因在于N和S原子含有孤立电子，可与重金属离子形成稳定的配合物，但其对于飞灰中重金属的处置效果不明显，尤其是重金属Pb和Cd在飞灰处理中很难达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)，且稳定剂合成成本高，难以进行工业化规模的应用推广。

发明内容

有鉴于此，为克服上述现有稳定剂难以除去飞灰中的Pb和Cd，且制备成本较高的缺点，本发明提供一种木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂、制备方法及应用，主要采用可再生物质木质素，为垃圾焚烧飞灰稳定化处置提供了经济合理的新思路，有效降低了稳定剂的合成成本，同时具有合成工艺简单、适用范围广，飞灰螯合物化学性质稳定，不易造成二次污染、增容少等优点。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂，所述木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧分灰重金属稳定剂相对分子量为3000～20000，所述木质素基三氨基三乙胺盐为木质素基三氨基三乙胺钠盐、木质素基三氨基三乙胺钾盐。

木质素基三氨基三乙胺盐类垃圾焚烧飞灰重金属稳定剂的制备方法，包括：