[发明专利]一种基于堇青石载体的重金属固化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于堇青石载体的重金属固化剂、制备方法及其应用。所述方法包括下列步骤：将蜂窝状堇青石载体浸入溶解有铁盐和钙盐的混合溶液中，在微波和超声波的共同作用下，使铁盐和钙盐负载到所述载体外表面上，过滤后得到负载后的载体；将所述负载后的载体进行干燥和煅烧处理，得到所述重金属固化剂。通过将多种活性组分负载到堇青石载体外表面上，能够同时脱除有机固废热解气化产生的烟气中的多种重金属，显著提高重金属固化效率。解决现有的固化剂只能吸附脱除单一重金属，对多种重金属脱除需要投放多种固化剂，设备投资和运行成本高，固化剂难以成形，固化剂难以回收的技术问题。

技术领域

本发明属于重金属固化剂领域，更具体地，涉及一种基于堇青石载体的重金属固化剂、制备方法及其应用。

背景技术

有机固废的热解、气化是实现有机固废资源化利用最有效的方式，然而有机固废的成分复杂，含有As、Pb、Cd、Cr、Hg等有显著生物毒性的元素。按挥发特性，Hg属于易挥发类重金属，As、Cd、Pb属于半挥发类重金属，Cr属于难挥发类，其中仅Hg的研究已经成熟，拥有工业化控制技术，而采用重金属固化剂是目前国内外控制其余这些重金属排放的研究重点。有机固废热解气化过程中，约30％的As、约20-30％的Pb、少量的Cr、13-25％的Cd释放到烟气中。排放的砷主要以As³⁺和As⁵⁺形式存在，即以As₂O₃、单质As₂、AsS形式存在，毒性As³⁺As⁵⁺，容易和飞灰中钙、铝、铁化合物结合；排放的铅有PbCl₂、PbSO₄、PbO，主要以Pb²⁺形式存在，容易和飞灰硅铝化合物的Si-O和Al-O键结合；Cd主要分布在布袋飞灰中，易与CaO等结合，Cd富集的飞灰粒径峰值约40um。不挥发性Cr部分释放到烟气中，主要分布在布袋飞灰中，Cr富集的飞灰粒径峰值约200um。此外，气化气中的HCl、H₂O、SO₂等对重金属的固化具有显著影响。

目前针对有机固废热解气化中重金属释放的上述问题，现有技术中主要采取添加某种重金属的固化剂方式，不能同时脱除多种重金属。气化气重金属控制固化剂主要为天然矿物质和矿物质氧化物，天然固化剂包括粘土、高岭土，然而天然固化剂在高温气氛中主要呈粉末状，容易破碎，生成细小颗粒，导致二次污染，天然固化剂难以成型是个目前所面临的问题，且天然固化剂容易与飞灰结合，难以回收。常见的矿物质氧化物固化剂颗粒包括氧化钙、氧化铝、氧化硅、氧化铁等，虽然机械强度比天然固化剂高，颗粒形态的氧化物不易破碎，具有良好单一重金属固化能力，但大多数颗粒固化重金属受气化气中的HCl、H₂O、SO₂的影响。有机固废气化气中有多种重金属，如果投入多种矿物质氧化物固化剂会导致成本升高和操作困难，因此，对于多种重金属的协同脱除是目前亟需解决的问题。此外，大多数矿物质氧化物颗粒容易与飞灰结合，固化剂难以回收也是目前亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于堇青石载体的重金属固化剂、制备方法及其应用，通过将多种活性组分负载到堇青石载体外表面上，能够同时脱除有机固废热解气化产生的烟气中的多种重金属，显著提高重金属固化效率。由此解决现有的固化剂只能吸附脱除单一重金属，对多种重金属脱除需要投放多种固化剂，设备投资和运行成本高，固化剂难以成形，固化剂难以回收的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于堇青石载体的重金属固化剂的制备方法，所述方法包括下列步骤：(1)将蜂窝状堇青石载体浸入溶解有铁盐和钙盐的混合溶液中，在微波和超声波的共同作用下，使铁盐和钙盐负载到所述载体外表面上，过滤后得到负载后的载体；(2)将所述负载后的载体进行干燥和煅烧处理，得到所述重金属固化剂。

优选地，所述蜂窝状堇青石载体的孔径为1-2mm。