[发明专利]一种高分子聚合物、制备方法及作为飞灰螯合剂的应用

说明书

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种高分子聚合物、制备方法及作为飞灰螯合剂的应用。本发明提供了一种高分子聚合物，所述高分子聚合物由2,5‑二硫二脲与甲醛反应获得；所述高分子聚合物对Pb²⁺等重金属离子具有优异的螯合能力，可以作为重金属离子螯合剂，用于稳定化处理飞灰等环境污染物中的重金属离子。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种高分子聚合物、制备方法及作为飞灰螯合剂的应用。

背景技术

随着经济高速发展和城镇人口快速增长，城市生活垃圾已成为一个污染环境、影响生活的严重问题。目前，全球每年产生20多亿吨垃圾，预计2050年增长到34亿吨。城市生活垃圾焚烧处理技术处理量大、减容性好，无害化彻底，且有热能回收作用。因此，日本和欧洲等发达国家，已经将焚烧处置作为垃圾处理的主流方向，也是我国城市生活垃圾处理的发展方向。

城市生活垃圾焚烧过程中会产生大量的飞灰,是一种环境危害性废物,主要污染物质为具有高浸出毒性的重金属，重金属在环境中不断迁移、转化、被污染的土壤和水环境无法通过自身的净化作用消除,且不能被微生物分解,并会通过生物链富集。因此，飞灰处理不当而导致其中的污染物重金属流失到环境中，会对人体健康和自然环境产生严重的危害。Ni、Cu、Zn、Cd、Pb是飞灰中常见的容易超标的金属，其中超标概率最高的经常是Pb。Pb是一种强效神经毒素及致癌物质，会导致肺部疾病、肾脏问题、高血压等。为此，选择焚烧的方式处理垃圾,则需要处理飞灰中的重金属物质，《生活垃圾填埋污染控制标准》GB 16889-2008中明确规定浸出液污染物质量浓度限值铅离子浓度为0.25mg/L。

目前，国内外对焚烧飞灰固化稳定化的常用方法有：1.水泥固化法，采用水泥固化技术对重金属固化处理，重金属与水化的水泥反应，最终在水泥的水化硅酸盐胶体表面上形成氢氧化物或络合物等较稳定的化合物，但该方法存在飞灰的增容量大、填埋的体积较大等缺陷；2.熔融固化法是目前较为安全、稳定的焚烧飞灰稳定化/固化技术，该方法主要是将焚烧飞灰与玻璃质粉料混合，在1000～1400℃高温下熔融一段时间，但该方法存在能耗大、成本高的问题。

为了克服上述不足，以螯合剂为核心的化学稳定化法，具有能耗小、成本低等优点，在飞灰处理中受到广泛关注。目前常用的螯合剂主要有Na₂S、磷酸盐，石灰等，它们与重金属离子反应，形成不溶于水的沉淀。这些小分子螯合剂使用方便，成本低，但是它们的重金属离子固化效果欠佳，并容易受酸性环境影响。

高分子螯合剂也被尝试用来稳定化处理飞灰中的重金属离子。中国专利CN101456939A公开了一种由甲醛、硫脲、苯磺酰氯制备的水溶性高分子螯合剂，但螯合后的铅离子浓度为3.9mg/L，仍远高于行业规定的标准0.25mg/L。中国专利CN106084225 A公开了一种由二乙烯三胺、二硫化碳、1,2-二溴乙烷制备的高分子螯合剂，该螯合剂只对锌离子和铜离子的螯合作用较好。如何很好的稳定化处理飞灰中的Pb离子，仍然是重大挑战。

基于此，本发明通过大量的实验研究，意外发现一种由2,5-二硫二脲与甲醛反应获得的高分子聚合物，其对Pb²⁺等重金属离子具有优异的螯合能力，并且在酸性条件下也有很好的螯合效果。该高分子聚合物螯合金属离子后不易二次溶出，避免了二次污染。它可以作为一种优良的重金属离子螯合剂，用于稳定化处理飞灰等环境污染物中的重金属离子。

发明内容

本发明的目的在于一种由2,5-二硫二脲与甲醛反应获得的高分子聚合物及其作为飞灰螯合剂的应用。具体包括以下内容：

第一方面，本发明提供了一种高分子聚合物，所述高分子聚合物由2,5-二硫二脲与甲醛反应制备获得。

优选地，所述2,5-二硫二脲和甲醛的摩尔比为1：1.5-3。

第二方面，本发明提供了一种由2,5-二硫二脲和甲醛反应制备高分子聚合物的方法，所述方法包括：