一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法，屬環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明步驟如下：（1）將脫硫石膏與一定量的硫化物(0.5wt%)混合，加少量的水混合；（2）將樣品與MgO、KH2PO4、水混合強(qiáng)力攪拌30min倒入模具，將模具放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱2-3h后脫模；（3）將模塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱固化3個星期；（4）反應(yīng)后得到固定有汞的CBPC材料，將該樣品做TCLP和SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)，測定樣品中汞的浸出毒性，未檢測到汞；試驗(yàn)表明該陶瓷材料能達(dá)到汞無浸出的效果。
【專利說明】一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法，屬環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤煙氣排放的汞是汞污染的主要來源，煙氣中的Hg2+易溶于水，濕法煙氣脫硫裝置在脫硫的過程中可通過溶解吸收煙氣中的Hg2+將其捕捉進(jìn)入脫硫石膏，達(dá)到同時凈化煙氣中汞的目的。所以脫硫石膏必須經(jīng)過對汞的穩(wěn)定固化處理后才可以進(jìn)行填埋堆放。傳統(tǒng)的汞廢物固化穩(wěn)定化方法采用水泥固化法，在水泥水合過程中Hg2+在高堿性條件下形成HgO沉淀被包裹在硅酸鹽中，屬于簡單的物理封裝作用，在水泥的多孔化基質(zhì)中容易造成再次溶出。因此，針對脫硫石膏副產(chǎn)品的總量日益增大及填埋堆放的安全性問題，必須尋找一種無害化穩(wěn)定固化脫硫石膏中汞的方法。
[0003]化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷(CBPC)類似水泥，可以在室溫下凝固，是一種堅(jiān)硬、高密度陶瓷，內(nèi)部是一種磷酸鉀鎂水合物——MgKPO4.6Η20 (MKP)的晶體結(jié)構(gòu)，其具有良好的化學(xué)抗性、水束性、較高的強(qiáng)度、低空率，通過化學(xué)和物理結(jié)合作用達(dá)到封裝固化汞的效果。加入一定量的硫化物與汞反應(yīng)生成溶解度較低的硫化汞可促進(jìn)汞的穩(wěn)定化，硫化汞存在于CBPC的孔隙結(jié)構(gòu)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法。
[0005]本發(fā)明的構(gòu)思是將脫硫石膏加入一定量的硫化物，形成較穩(wěn)定的HgS。然后將處理后的脫硫石膏、與煅燒后的白云土 (主要是MgO)和KH2PO4與水混合，在一定條件下反應(yīng)，通過形成MKP.6氏0而被固化，硫化汞被固定在CBPC的晶體結(jié)構(gòu)中。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法，包括以下步驟:
a.將脫硫石膏與一定量的硫化物混合，加少量的水混合10-50min,生成穩(wěn)定硫化萊，其中硫化物的重量比為0.5 wt% ；
b.將白云土790°C煅燒后l_3h后得到MgO ；
c.將步驟a中處理后的樣品與Mg0、KH2P04、水混合后強(qiáng)力攪拌30min，其中MgO和KH2PO4的物質(zhì)的量比為0.8-1.2 ;然后倒入模具，將模具放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱2-3h后脫模；
d.將脫模后的模塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱固化3個星期，反應(yīng)后得到包裹有硫化汞的化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷材料；
e.將上述材料進(jìn)行TCLP和SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)，測定樣品中汞的浸出毒性。[0007]本發(fā)明主要機(jī)理如下所述:
本發(fā)明利用化學(xué)結(jié)合磷酸鹽陶瓷良好的致密性和抗水性，將難溶的硫化汞包裹于CBPC水化產(chǎn)物的晶格結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的固化體，防止其浸出，達(dá)到環(huán)境友好的目的。硫化汞的溶解度極低，所以可利用加入硫化物(硫化鈉或硫化鉀)將汞轉(zhuǎn)化成硫化汞提高穩(wěn)定固化效果。另外，CBPC的成形機(jī)理由下式給出:Mg0+KH2P04+5H20=MgKP04.6H20。在制造化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷時，堿性MgO和脫硫石膏攪拌進(jìn)入酸性磷酸鹽溶液，溶液pH值由4緩慢升至8時CBPC成形。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
固化后的材料有較高的力學(xué)性能和耐酸堿腐蝕性，材料成形速度較快，汞污染可達(dá)到無浸出的效果，使脫硫石膏得到有效的無害化，穩(wěn)定化的預(yù)處理。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面對本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0010]本實(shí)施例的利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法過程和步驟如下:
(O將取自安徽宿州的燃煤電廠脫硫石膏40g與0.2g硫化鈉混合，加少量的水混合30min ；
(2)將31gKH2PO4溶于20mL水中，待KH2PO4全部溶解，將步驟(I)處理后的樣品與9g煅燒后的白云土加入溶液中強(qiáng)力攪拌30min，倒入模具，將模具放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱2h后脫模；
(3)將脫模后的模塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱固化3個星期，反應(yīng)后得到包裹有硫化汞的化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷材料；
(4)將上述材料進(jìn)行TCLP和SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)，測定樣品未檢出汞；實(shí)驗(yàn)表明該陶瓷材料能達(dá)到很好的穩(wěn)定固化汞的效果。
[0011]TCLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(I)按照EPA的TCLP毒性浸出試驗(yàn)法配制浸提溶液，將17.25 mL醋酸用蒸餾水定容至I L，提取液的pH為2.64±0.05。
[0012](2)將上述CBPC材料以及脫硫石膏原樣品用上述浸提劑進(jìn)行浸取，保持液固比為20:1，即Ig樣品用20mL浸提劑，在常溫下于TCLP浸出試樣制備儀中浸出18±4h，上下顛倒速率為30 rpm。
[0013](3)浸提結(jié)束后將樣品進(jìn)行離心固液分離，上層液過膜加入BrCl并使用冷原子吸收方法測定溶液中汞離子濃度。測定結(jié)果為脫硫石膏樣品浸出濃度為0.01894 μ g/L, CBPC材料浸出液未檢測出萊。
[0014]SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(I)按照EPA的SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)法配制浸提溶液，選用硫酸和硝酸溶液作為提取液，其中硫酸和硝酸的質(zhì)量比為2:1，pH=3.20±0.05。
[0015](2)將上述CBPC材料以及脫硫石膏原樣品用上述浸提劑進(jìn)行浸取，保持液固比為10:1，即Ig樣品用IOmL浸提劑，在常溫下于TCLP浸出試樣制備儀中浸出18±4h，上下顛倒速率為30 rpm ο
[0016](3)浸提結(jié)束后將樣品進(jìn)行離心固液分離，上層液過膜加入BrCl并使用冷原子吸收方法測定溶液中汞離子濃度。測定結(jié)果為脫硫石膏樣品浸出濃度為0.01268mg/L，CBPC材料浸出液未檢測出萊。
[0017]說明CBPC材料對脫硫石膏中汞有很好的穩(wěn)定固化作用。
【權(quán)利要求】
1.一種利用化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結(jié)合固化穩(wěn)定化脫硫石膏中汞的方法，其特征在于，包括以下步驟: a.將脫硫石膏與一定量的硫化物混合，加少量的水混合10-50min,生成穩(wěn)定硫化萊，其中硫化物的重量比為0.5 wt% ； b.將白云土790°C煅燒后l_3h后得到MgO ； c.將步驟a中處理后的樣品與Mg0、KH2P04、水混合后強(qiáng)力攪拌30min，其中MgO和KH2PO4的物質(zhì)的量比為0.8-1.2 ;然后倒入模具，將模具放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱2-3h后脫模； d.將脫模后的模塊放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱固化3個星期，反應(yīng)后得到包裹有硫化汞的化學(xué)鍵磷酸鹽陶瓷材料； e.將上述材料進(jìn)行TCLP和SPLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)，測定樣品中汞的浸出毒性。
【文檔編號】B09B3/00GK104001709SQ201410210647
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】吳思邈, 錢光人, 郝瑩, 李虬, 梁冠男 申請人:上海大學(xué)