[发明专利]一种处理焚烧飞灰的高分子有机-无机复合药剂及其应用

说明书

技术领域

 本发明属于环境保护中固废处理处置领域，涉及一种稳定化处理焚烧飞灰中金属离子的复合药制，具体涉及一种处理焚烧飞灰的高分子有机-无机复合药剂及其应用。

背景技术

 环境保护早已成为我国的一项基本国策，随着环境保护的要求越来越高，目前全国各地建立了许多垃圾焚烧站，用于处理急剧增多的工业垃圾与生活垃圾。垃圾焚烧所产生的飞灰是一种危险的废物，它因为含有较高浸出浓度的铅、铬、镉、汞等重金属及致癌物二噁英等持久性有机污染源，对人体健康和环境危害很大，因此对飞灰进行妥善处理，对于保障市民的身心健康，促进经济的可持续发展具有十分重要的意义。

目前常用的焚烧飞灰处理方法有水泥固化、药剂固化、熔融固化等，其中应用较普遍的是水泥固化和药剂固化，水泥固化所需的设备、操作要求较简单，但是水泥固化后增容比大，水泥消耗量高，水泥的大量使用意味着资源消耗与间接的环境污染；化学药剂一般分为无机药剂或有机药剂，无机药剂主要是硫化钠、磷酸盐和铁酸盐药剂，有机化学药剂主要以有机螯合剂为主。化学药剂稳定技术因其减容大、处理效果好而具有很好的发展前景，但是其操作成本较高而限制了其使用面；无机化学药剂处理的成本可能较低，但是固化效果较差，且其固化效率受体系的酸性条件影响较大。

鉴于现有技术的不足，需找一种既有效又经济的方法是非常必要且迫切的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理焚烧飞灰的高分子有机-无机复合药剂。

本发明的再一目的在于提供上述高分子有机-无机复合药剂的应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种高分子有机-无机复合药剂，其制备方法包括以下步骤：

1）将丙烯酰胺和羟基丙烯酸单体在自由基引发剂的作用下发生聚合反应，生成分子量为5000～20000的聚羟基丙烯酰胺；

2）在酸性条件下，将上述获得的聚羟基丙烯酰胺溶液中加入醚化剂进行醚化反应，使羟基基团醚化；

3）往步骤2）的反应体系中入有机胺进行胺化反应，使聚羟基丙烯酰胺的羟基在醚化后再连接上胺基；

4）在碱性条件下，往步骤3）的反应体系中加入扩链剂，发生先取代后加成的扩链反应；

5）最后往步骤4）的反应体系中加入硫化剂，在碱性条件下发生硫化剂与氨基的亲核加成反应，反应完全后可获得高分子螯合剂溶液；

6）把无机磷酸盐加入上述高分子螯合剂溶液中，混合均匀，所得溶液即为高分子有机-无机复合药剂。 

进一步的，一种高分子有机-无机复合药剂，其具体制备方法包括以下步骤：

1）将丙烯酰胺、羟基丙烯酸单体和自由基引发剂混匀，在不断搅拌的情况下把该混合液滴加到装有95～100℃水的反应釜中，滴加完后再恒温搅拌1.5～2.5h，使反应完全，获得分子量为5000～20000的聚羟基丙烯酰胺的水溶液； 

2）将上述聚羟基丙烯酰胺溶液温度控制在45～65℃，调节pH值为1～3后，边搅拌边滴加醚化剂卤代环氧烷进行醚化反应，滴加完后，恒温搅拌1～3h，使反应完全，其中醚化剂的物质的量为羟基丙烯酸单体所有羟基的0.5～2倍；

3）往步骤2）的反应体系中滴加有机胺进行胺化反应，同时搅拌，滴加完后再搅拌1～3h，使反应完全，整个过程的温度为30～80℃，其中有机胺的物质的量为醚化剂的1～4倍；

4）往步骤3）的反应体系中加入碱，混合均匀形成碱性环境，在搅拌下加入扩链剂，加完后继续搅拌反应1～2h，整个过程的温度为30～80℃，其中碱的物质的量为有机胺所有氨基的0.5～1.5倍，扩链剂的物质的量为有机胺的0.1～0.5倍；

5）往步骤4）的反应体系中搅拌滴加硫化剂进行亲核加成反应，加完后继续搅拌反应5.5～6.5h，整个过程的温度为5～40℃，所得产物为以丙烯酰胺、羟基丙烯酸为基链的高分子螯合剂溶液，其中硫化剂的物质的量为有机胺所有氨基的0.5～1倍；

6）把无机磷酸盐投入到上述高分子螯合剂溶液中，混合均匀，所得溶液就为高分子有机-无机复合药剂，其中，无机磷酸盐与高分子螯合剂溶液的质量比为（0.3～0.6）：1。

进一步的，步骤1）中所述丙烯酰胺和羟基丙烯酸单体的物质的量比为1：（5～9），引发剂的用量为羟基丙烯酸酯单体与丙烯酰胺总质量的0.5～2%，水的用量为羟基丙烯酸酯单体与丙烯酰胺总质量的1.5～3.5倍。

进一步的，上述羟基丙烯酸单体选自丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中至少一种。