[发明专利]利用焚烧炉底灰合成的水钙铝榴石及其制备方法与应用

说明书

一种利用焚烧炉底灰合成的水钙铝榴石，按如下方法制得：将焚烧炉底灰和2～4mol/L氢氧化钠水溶液按料液比1：4～6混合，搅拌20～40min，得到悬浮泥浆液，将所得悬浮泥浆液密封，于120～180℃、1.4～1.8MPa条件下进行水热反应15～24h，之后反应体系经后处理，得到所述水钙铝榴石；本发明解决了固体废弃物的资源化利用难题，利用焚烧炉底灰制备了高吸附性能的水钙铝榴石材料，同时实现了重金属废水和有机污染物废水的净化处理；本发明方法可广泛应用于电镀废水和抗生素废水的净化处置，具有明显的社会和环境效益。

(一)技术领域

本发明涉及一种利用焚烧炉底灰合成的水钙铝榴石及其制备方法与应用。

(二)背景技术

近年来，我国的城市化进程不断加快，与此相对应的是城市垃圾的产生量日益增加，城市固体废弃物污染越来越严重，已对环境造成了越来越大的影响，成为严重的城市问题，解决城市固体废物已到了刻不容缓的时刻。为了使城市生活垃圾达到减量化，无害化，焚烧技术已被广泛采用。我国已有不少城市如上海、武汉、福州、常州等，开始兴建大型生活垃圾焚烧厂。焚烧可大大减少生活垃圾的存量(减少约90％的体积)，但仍有20％～30％的质量留在了焚烧灰渣当中。焚烧灰渣可分为底灰和飞灰，其中底灰占了灰渣总量的80％左右(质量计)，主要由熔渣、黑色及有色金属、陶瓷碎片、玻璃和其它未燃有机物及不可燃的物质组成。如此大量焚烧炉底灰的产生，带来了处置的困难。为节省日益紧张的填埋场地，降低灰渣的处置费用，焚烧炉底灰的资源化利用作为重要的处理方案被提到了议事日程。同时，焚烧炉底灰的资源化利用也是一个比较符合中国国情的可行方法。如何有效地利用这些灰渣而又不至于对生态环境造成不利影响，是目前需要探讨的研究课题。

焚烧炉底灰是一种非均质混合物，它的pH值在11.2～12.5之间，属于高碱性物质，主要是由于底灰中含有大量碱性金属氧化物、氢氧化物、氯化物及硫化物。底灰的含水率较高，呈灰黑色且有轻微异味，干燥后则呈灰白色。化学分析表明，焚烧炉底灰的主要成分为SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃等，它的主要有害元素的溶出度也小于国家标准，所以焚烧炉底灰完全可以无害化利用。

水热法是从溶液中生长优质晶体材料的一种方法，通过水热反应，可直接得到结晶完好的晶粒。前驱物在水热介质中溶解和“结晶”，即当水热介质中溶质的浓度高于晶粒成核所需的过饱和度时，体系内发生晶粒的成核和生长。目前，利用水热合成法将焚烧炉底灰转化成多孔矿物类吸附材料也面临着一些难题。例如，制备的吸附材料从废水中去除污染物的能力还不够强；去除的污染物种类有限，主要限于重金属类污染物，去除机理为离子交换；对于有机污染物的去除能力不强。水钙铝榴石材料具有较高的比表面积、较好的表面特性，有望同时实现重金属和有机污染物的去除。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种利用焚烧炉底灰合成的水钙铝榴石吸附材料及其制备方法与应用。本发明利用低成本的焚烧炉底灰制备水钙铝榴石吸附材料，同时将其应用于含重金属和有机污染物的废水处理，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。

本发明的技术方案如下：

一种利用焚烧炉底灰合成的水钙铝榴石，所述水钙铝榴石按如下方法制得：

将焚烧炉底灰和2～4mol/L(优选3mol/L)氢氧化钠水溶液按料液比1：4～6(优选1：5，g：mL)混合，搅拌20～40min(优选30min)，得到悬浮泥浆液，将所得悬浮泥浆液密封，于120～180℃(优选150℃)、1.4～1.8MPa(优选1.6MPa)条件下进行水热反应15～24h(优选18h)，之后反应体系经后处理，得到所述水钙铝榴石；