一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其为纳米二氧化硅改性的二硫代氨基甲酸盐飞灰金属离子螯合剂，具有有机硫部分和硅酸盐部分，所述有机硫部分由多元胺基化合物与二硫化碳反应得到，所述硅酸盐部分由多元胺基化合物与纳米二氧化硅接枝反应得到。本发明从微观的角度结合了药剂处理法与水泥处理法，大大提高了对飞灰金属离子的捕捉效果，减少酸浸析出率，具有很好的指导与实用价值。
【专利说明】一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于垃圾焚烧飞灰处理领域，具体涉及一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离 子螯合剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，城市化水平和工业化水平的不断提高，垃圾的产生量 与日俱增，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。焚烧法对于持续、稳定、安全、可靠地消耗大量工业、生活 垃圾，改善人们的居住环境、保障经济可持续发展无疑起着重要作用。但是垃圾焚烧所产生 的飞灰是一种危险的废物，因为它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，对人体健康和环境的危害很大，因此对飞灰进行妥善处理，对于 保障人民的身体健康，促进经济的可持续发展具有十分重要的意义。
[0003] 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，单独水泥固化后增容比大，水泥消耗量高，并且水泥的大量使 用意味着直接的资源消耗与间接的环境污染；化学药剂一般分为无机药剂和有机药剂，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。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，从微观的角度 结合了药剂处理法与水泥处理法，大大提高了对飞灰金属离子的捕捉效果，减少酸浸析出 率，具有很好的指导与实用价值。本发明的另一个目的是提供该纳米二氧化硅改性飞灰金 属离子螯合剂的制备方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] -种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其为纳米二氧化硅改性的二硫代氨 基甲酸盐飞灰金属离子螯合剂，具有有机硫部分和硅酸盐部分，所述有机硫部分由多元胺 基化合物与二硫化碳反应得到，所述硅酸盐部分由多元胺基化合物与纳米二氧化硅接枝反 应得到。
[0007] 优选地，所述多元胺基化合物是由二元环氧化合物与二元伯胺化合物聚合而成。
[0008] 优选地，所述二元环氧化合物为乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、1， 4_ 丁二醇二缩水甘油醚、1，6-已二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种 或多种。
[0009] 优选地，所述二元伯胺化合物为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯 五胺中的任意一种或多种。
[0010] 优选地，所述二元环氧化合物和所述二元伯胺化合物的摩尔比为I : (1?2)。
[0011] 优选地，所述二硫化碳和所述二元伯胺化合物的摩尔比为（2?6) :1。
[0012] 优选地，所述纳米二氧化硅的添加量为二元伯胺化合物重量的3-10%。
[0013] 一种制备所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂的方法，包括以下步骤：
[0014] a :将二元伯胺化合物注入反应釜中，一边搅拌一边加热，另外将二元环氧化合物 注入到高位槽中备用；
[0015] b :当反应釜中温度升到40-80°C时，在搅拌的同时滴加高位槽中的二元环氧化合 物，滴完后继续保温搅拌反应2-4h，得到多元胺基化合物；
[0016] c :调整温度至30_50°C，滴入强碱溶液，搅拌熟化使其溶解均匀；
[0017] d :在Ι-a内分3-4次加入纳米二氧化娃，然后继续搅拌l_2h，得到硅酸盐溶胶；
[0018] e :维持温度在30-50°C，滴加二硫化碳，滴完后继续搅拌反应3_5h，反应完全后冷 却出料。
[0019] 优选地,所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
[0020] 优选地，所述强碱溶液的质量百分比浓度为10-40 %。
[0021] 主要发生的反应如下，其中R表示二元环氧化合物的分子主链，A表示二元伯胺化 合物的分子主链：
[0022]
【权利要求】
1. 一种纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：其为纳米二氧化硅改性 的二硫代氨基甲酸盐飞灰金属离子螯合剂，具有有机硫部分和硅酸盐部分，所述有机硫部 分由多元胺基化合物与二硫化碳反应得到，所述硅酸盐部分由多元胺基化合物与纳米二氧 化娃接枝反应得到。
2. 根据权利要求1所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 多元胺基化合物是由二元环氧化合物与二元伯胺化合物聚合而成。
3. 根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 二元环氧化合物为乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、 1，6-已二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的任意一种或多种。
4. 根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 二元伯胺化合物为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的任意一种或 多种。
5. 根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 二元环氧化合物和所述二元伯胺化合物的摩尔比为I : (1?2)。
6. 根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 二硫化碳和所述二元伯胺化合物的摩尔比为（2?6) :1。
7. 根据权利要求2所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂，其特征在于：所述 纳米二氧化硅的添加量为二元伯胺化合物重量的3-10%。
8. -种制备权利要求1-7所述的纳米二氧化硅改性飞灰金属离子螯合剂的方法，其特 征在于包括以下步骤： a:将二元伯胺化合物注入反应釜中，一边搅拌一边加热，另外将二元环氧化合物注入 到高位槽中备用； b :当反应釜中温度升到40-80°C时，在搅拌的同时滴加高位槽中的二元环氧化合物， 滴完后继续保温搅拌反应2-4h，得到多元胺基化合物； c :调整温度到30-50°C，滴入强碱溶液，搅拌熟化使其溶解均匀； d :在l-2h内分3-4次加入纳米二氧化硅，然后继续搅拌l-2h，得到硅酸盐溶胶； e :维持温度在30-50°C，滴加二硫化碳，滴完后继续搅拌反应3-5h，反应完全后冷却出 料。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化 钾溶液。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述强碱溶液的质量百分比浓度为 10-40%。
【文档编号】C07F7/02GK104211957SQ201410431264
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】伍海斌 申请人:中山市宏科化工有限公司