[发明专利]一种稳定化处理重金属废渣的有机-无机复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种稳定化处理重金属废渣的有机‑无机复合材料及其制备方法。所述方法主要包括以下步骤：S1制备磷酸镁胶凝材料；S2制备壳聚糖及壳聚糖改性物；S3制备改性淀粉重金属螯合剂；S4将S1制备的磷酸镁胶凝材料、S2制备的壳聚糖或壳聚糖改性物和S3制备的螯合剂混合后，烘干，即可得到有机‑无机复合材料，其中，以质量比为计，m(磷酸镁胶凝材料)/m(壳聚糖或壳聚糖改性物)＝9～90、m(磷酸镁胶凝材料)/m(改性淀粉重金属螯合剂)＝9～90。本发明所述方法制得的有机‑无机复合材料具有机械强度佳、制备能耗低、工艺简单、可大量消耗矿渣废弃物等优点。

技术领域

本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种稳定化处理重金属废渣的有机-无机复合材料及其制备方法。

背景技术

磷酸镁胶凝材料(MPC)是一种以磷酸盐结合的水泥材料，以酸碱反应形成化学键合而具有一定的力学强度。相较于普通的硅酸盐水泥，磷酸镁胶凝材料具有凝结速度快、强度高、干缩小、抗冻等特点，可作为稳定剂与重金属离子形成稳定的物质，因此在常温下能有效固化重金属离子。同时，天然高分子及其衍生物作为螯合剂不仅具有来源丰富、可生化降解、制备工艺简单、成本较低等优点，且由于其自身结构的多样性和分子内活性基团的可选择性较大，故易于采用不同的改性工艺制备结构多样、适用不同范围的高分子螯合剂，高效固化重金属离子。通过无机胶凝材料融合天然高分子螯合材料形成的复合材料，具有独特的结构和机能，在高效率重金属固化的同时保持结构性能优良。

传统的重金属固化稳定化技术主要包括水泥混凝土、石灰固化稳定化技术，但这些方法存在重金属处理效率低、固化体稳定性和强度较差、重金属易溶出污染地下水源等问题。此外，矿区的矿产资源种类繁多，废渣的性质特点各不相同，不同废渣的重金属稳定化固化过程原理和形态差别很大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种处理重金属废渣的有机-无机复合材料的制备方法。

本发明提供一种处理重金属废渣的有机-无机复合材料的制备方法，其主要包括以下步骤：

S1、制备磷酸镁胶凝材料；

S2、制备壳聚糖及壳聚糖改性物；

S3、制备改性淀粉重金属螯合剂；

S4、将S1制备的磷酸镁胶凝材料、S2制备的壳聚糖或壳聚糖改性物和S3制备的螯合剂混合后，烘干，即可得到有机-无机复合材料，其中，以质量比为计，m(磷酸镁胶凝材料)/m(壳聚糖或壳聚糖改性物)＝9～90、m(磷酸镁胶凝材料)/m(改性淀粉重金属螯合剂)＝9～90。

进一步地，S1中制备磷酸镁胶凝材料的具体步骤为：将氧化镁、磷酸盐和缓凝剂进行混合并搅拌均匀后，即可得到磷酸镁胶凝材料，其中，以质量为计，按m(氧化镁)/m(磷酸盐)＝2～6、m(缓凝剂)/m(磷酸盐)＝0.005～0.5。

进一步地，所述磷酸盐为磷酸二氢钾，所述缓凝剂硼砂。

进一步地，S2中制备壳聚糖的具体方法为：以质量比为计，按甲壳素:氢氧化钠＝1:15进行混合后，得到混合液，将混合液微波处理后，得到壳聚糖；

进一步地，S2中壳聚糖改性物为亚磷酸化壳聚糖、磷酸化壳聚糖、壳聚糖-三乙烯四胺或壳聚糖-巯基乙酸中的一种。

进一步地，S3中制备改性淀粉重金属螯合剂的具体步骤为：

S31、将木薯淀粉加入蒸馏水充氮气搅拌15min后，加入乳化剂搅拌15min，再依次加入硝酸铈铵和甲基丙烯酸缩水甘油酯，在60℃温度下搅拌一段时间后得到第一反应物，用无水乙醇对第一反应物进行沉淀，对沉淀进行洗涤、过滤和抽取后，干燥，得到纯接枝产物，其中，以质量为计，m(乳化剂)/m(木薯淀粉)＝0.05，m(硝酸铈铵)/m(木薯淀粉)＝2～20、m(甲基丙烯酸缩水甘油酯)/m(木薯淀粉)＝1～2.5；