一种河流淤泥的固化方法与流程

文档序号:13155484阅读:6778来源:国知局

本发明属于淤泥固化方法技术领域,具体涉及一种河流淤泥的固化方法。



背景技术:

我国每年在港口、航道的建设维护及河流、湖泊等水环境治理过程中会产生大量的疏浚淤泥。据统计,珠三角地带的年淤泥疏浚量就达8×107m3,太湖流域水环境综合治理疏浚工程量约3500万m3,长江口深水航道的维护每年就产生疏浚泥2000万m3。由于淤泥的力学性能不好,不能直接为工程利用,所以只能就近填埋,占用大量土地资源;而且目前河流污染严重,淤泥中除含有大量水分外,还含有多种重金属,有机污染物,病原微生物和寄生虫卵等有害物质,填埋易对环境造成二次污染。所以,高效、经济及绿色资源化处理淤泥,对节能减排,改善生态环境至关重要。

对淤泥进行化学固化处理将其转化为工程材料,从而达到对淤泥的资源化开发利用;现已研究的化学固化材料主要有:(1)无机类固化剂:这类固化剂主要有水泥,生石灰,粉煤灰,石膏等,它能和淤泥中的水发生一系列物理化学反应,生成ca(oh)2,caco3,水化硅酸钙等混合物,从而增加土体联结,提高淤泥强度,但其掺入量较大,处理效率低,固化材料初强时间长,固化成本高;(2)有机类固化剂:此类固化剂分液体状态和固体状态两种,主要有沥青,胶结剂,纤维,环氧树脂等,其通过离子交换,化学聚合反应等作用,减少土壤的孔隙及表面张力所引起的吸水作用,然后振动夯实,提高淤泥土的密实度,形成新的淤泥土质结构,虽然有机类固化剂用量较少,施工方便,但固化后材料强度相对较低,固化时间较长,且对环境具有一定依赖性。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种河流淤泥的固化方法,能有效缩短固化时间,还能提高淤泥的固化强度。

本发明所采用的技术方案是,一种河流淤泥的固化方法,具体步骤如下:

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥20%~45%,粉煤灰20%~45%,生石灰20%~45%,快速固化树脂0.1%~8%,淤泥强化树脂0.01%~1%,上述原料的质量百分比之和为100%;

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的各原料,进行搅拌使各原料之间混合均匀,得到块状固化淤泥,具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向预处理淤泥中依次加入步骤1中称取的水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块。

步骤1中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为6~8:1;

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃~70℃反应2h~3h,最终得到快速固化树脂。

步骤1.2中,交联剂占共聚单体总质量的0.09~1%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.2~1%,偶联剂占共聚单体总质量的0.15~0.4%。

步骤1.2中,共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的0.5%~10%。

主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸,丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,乙二醇二丙烯酸酯,季戊四醇三丙烯酸酯,氰基丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,丙烯酸异辛酯,邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯,丙烯酸2-乙基环己酯,丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,丙烯腈,甲基丙烯腈,马来酸酐,巴豆酸,苯乙烯磺酸中的一种或多种。

无机氧化物为二氧化钛,二氧化锰,二氧化硅,氧化铁,氧化铜,三氧化二铬,三氧化二镍中的一种或多种。

步骤1中,淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体10%~20%,第二单体0.4%~1%,第三单体1%~4%,表面活性剂0.1%~0.5%,引发剂0.4%~1%,缓冲剂1.5%~4%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的30%~40%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂质量的20%~30%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7~8,得到淤泥强化树脂。

步骤1.1中的第一单体为苯乙烯或甲基苯乙烯;

第二单体为丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丙酯,丙烯酸异丙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸叔丁酯,丙烯酸异辛酯,丙烯酸羟乙酯,丙烯酸羟丙酯,丙烯酸,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸丙酯,甲基丙烯酸异丙酯,甲基丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸叔丁酯中的任意一种;

第三单体为丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,n-羟甲基丙烯酰胺,二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺,二甲基甲酰胺,丁氧甲基丙烯酰胺,环氧树酯,羟乙基丙烯酰胺及其他含氮单体中的任意一种。

步骤2中预处理淤泥的含水率为60%~70%。

步骤3中,加入的步骤1中称取的各原料占预处理淤泥的50%~67%。

步骤3.2中搅拌速度为40~80r/min,搅拌时间为30~60min;所述步骤3.3中搅拌速度为100~150r/min,搅拌时间为10~30min。

本发明的有益效果在于:

(1)本发明的河流淤泥的固化方法,通过向无机固化剂中加入淤泥强化树脂,提高了固化后淤泥抗压强度,抗拉强度及抗开裂性强,再继续加入快速固化树脂,大大缩短了淤泥固化时间,提高了固化后淤泥初强,固化后的淤泥模块可用于制砖,路基等领域,既能解决我国土料匮乏问题,又能减少土地资源的浪费;本发明中的河流淤泥固化原料配方简单且成本低廉,操作非常简单,不需焙烧,无需使用特殊装置,可连续化操作,且适合大规模处理河流淤泥。

(2)本发明的河流淤泥的固化方法,可就地处理淤泥,节省交通输送成本,而且使用本发明的方法,可有效封闭河流淤泥中的重金属离子,即使在水中也很难游离出来,彻底解决淤泥污染环境的问题,实现节能减排。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种河流淤泥的固化方法,具体步骤如下:

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥20%~45%,粉煤灰20%~45%,生石灰20%~45%,快速固化树脂0.1%~8%,淤泥强化树脂0.01%~1%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为6~8:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的0.09~1%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.2~1%,偶联剂占共聚单体总质量的0.15~0.4%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的0.5%~10%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸,丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,乙二醇二丙烯酸酯,季戊四醇三丙烯酸酯,氰基丙烯酸酯,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,丙烯酸异辛酯,邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯,丙烯酸2-乙基环己酯,丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸,丙烯腈,甲基丙烯腈,马来酸酐,巴豆酸,苯乙烯磺酸中的一种或多种。

无机氧化物为二氧化钛,二氧化锰,二氧化硅,氧化铁,氧化铜,三氧化二铬,三氧化二镍中的一种或多种。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃~70℃反应2h~3h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比1.1%的过硫酸铵水溶液。

快速固化树脂为改性丙烯酸类树脂,可改善丙烯酸类树脂的耐盐性,减少其在固化剂中的加入量,缩短固化淤泥的初强时间,并且能抑制淤泥固化后使用时发生开裂,增强持久性。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体10%~20%,第二单体0.4%~1%,第三单体1%~4%,表面活性剂0.1%~0.5%,引发剂0.4%~1%,缓冲剂1.5%~4%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为苯乙烯或甲基苯乙烯;

第二单体为丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丙酯,丙烯酸异丙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸叔丁酯,丙烯酸异辛酯,丙烯酸羟乙酯,丙烯酸羟丙酯,丙烯酸,甲基丙烯酸,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸丙酯,甲基丙烯酸异丙酯,甲基丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸叔丁酯中的任意一种;

第三单体为:丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,n-羟甲基丙烯酰胺,二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺,二甲基甲酰胺,丁氧甲基丙烯酰胺,环氧树酯,羟乙基丙烯酰胺及其他含氮单体中的任意一种。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的30%~40%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:0.5。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂质量的20%~30%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7~8,得到淤泥强化树脂。

淤泥强化树脂可增加产品的固含量,耐水性,耐碱性以及耐候性等,还可减少乳液聚合时乳化剂用量,降低产品成本。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到预处理淤泥,预处理淤泥的含水率为60%~70%;

将河流淤泥通过滤筛除去多余的水,使之几乎成为固体,但柔软无强度,使用河流淤泥水分测量仪测定河流淤泥含水率;

河流淤泥中含水率的多少与河流淤泥烘干,处理工艺,河流淤泥状态及流动性能密切相关。

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的各原料,进行搅拌使各原料之间混合均匀,得到块状固化淤泥,其中,加入的步骤1中称取的各原料占预处理淤泥的50%~67%;

具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向预处理淤泥中依次加入步骤1中称取的水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为40r/min~80r/min,搅拌时间为30min~60min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

其中,搅拌速度为100r/min~150r/min,搅拌时间为10min~30min。

步骤4,将经步骤3得到的块状固化淤泥压入多功能材料试验机自带的模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块;将步骤3得到的块状固化淤泥压入模具中静置固化,能够使河流淤泥达到长期固化的效果,避免短期内松散,影响固化效果及后期的固化淤泥再利用。

实施例1

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥20%,粉煤灰35.09%,生石灰44.80%,快速固化树脂0.01%,淤泥强化树脂0.1%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为6:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的0.09%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.2%,偶联剂占共聚单体总质量的0.15%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的0.5%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸;无机氧化物为二氧化钛。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃反应2h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比为1.1%的过硫酸铵水溶液。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体10%,第二单体0.4%,第三单体1%,表面活性剂0.1%,引发剂0.4%,缓冲剂1.5%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为苯乙烯;第二单体为丙烯酸甲酯;第三单体为丙烯酰胺。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的30%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:0.5。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂质量的20%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7,得到淤泥强化树脂。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂各原料,进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向加入预处理淤泥中依次加入水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为60r/min,搅拌时间为30min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

搅拌速度为120r/min,搅拌时间为10min;

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块a。

对固化淤泥模块a进行强度测试见表1。

表1固化淤泥模块a的抗压,抗拉强度数据表

实施例2

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥20%,粉煤灰30%,生石灰41%,快速固化树脂1%,淤泥强化树脂8%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为8:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的1%,无机氧化物占共聚单体总质量的1%,偶联剂占共聚单体总质量的0.4%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的10%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸与丙烯酸甲酯

无机氧化物为二氧化锰。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃反应2h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比为1.1%的过硫酸铵水溶液。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体20%,第二单体1%,第三单体4%,表面活性剂0.5%,引发剂1%,缓冲剂4%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为苯乙烯;第二单体为丙烯酸乙酯;第三单体为甲基丙烯酰胺。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的35%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:2。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂质量的25%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7,得到淤泥强化树脂。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂各原料,进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向加入预处理淤泥中依次加入水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为80r/min,搅拌时间为30min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

搅拌速度为100r/min,搅拌时间为10min;

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥与的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块b。

对固化淤泥模块b进行强度测试见表2。

表2固化淤泥模块b的抗压,抗拉强度数据表。

实施例3

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥30%,粉煤灰40%,生石灰26%,快速固化树脂0.01%,淤泥强化树脂3.99%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为7:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的0.2%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.5%,偶联剂占共聚单体总质量的0.3%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的4%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为丙烯酸乙酯。

无机氧化物为二氧化钛与二氧化锰。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃反应2h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比为1.1%的过硫酸铵水溶液。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体13%,第二单体0.7%,第三单体3%,表面活性剂0.3%,引发剂0.5%,缓冲剂2%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为苯乙烯;第二单体为丙烯酸异丙酯;第三单体为n-羟甲基丙烯酰胺。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的40%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:0.5。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂的25%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7,得到淤泥强化树脂。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将预处理淤泥送至搅拌桶中,逐步加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂,对其进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,具体加入河流淤泥固化剂的步骤为:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向加入预处理淤泥中依次加入水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为70r/min,搅拌时间为30min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

搅拌速度为150r/min,搅拌时间为10min;

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥与的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块c。

对固化淤泥模块c进行强度测试见表3。

表3固化淤泥模块c的抗压,抗拉强度数据表。

实施例4

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥44.9%,粉煤灰23%,生石灰30%,快速固化树脂0.1%,淤泥强化树脂2%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为6:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的0.6%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.5%,偶联剂占共聚单体总质量的0.3%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的0.5%~10%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸,丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯。

无机氧化物为二氧化钛。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至70℃反应3h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比为1.1%的过硫酸铵水溶液。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体16%,第二单体0.5%,第三单体2%,表面活性剂0.3%,引发剂0.7%,缓冲剂3%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为甲基苯乙烯;第二单体为丙烯酸甲酯;第三单体为二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的37%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:1。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂的25%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7,得到淤泥强化树脂。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂各原料,进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向加入预处理淤泥中依次加入水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为60r/min,搅拌时间为30min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

搅拌速度为120r/min,搅拌时间为10min;

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥与的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥通过管道压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块d。

对固化淤泥模块d进行强度测试见表4。

表4固化淤泥模块d的抗压,抗拉强度数据表。

实施例5

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥35%,粉煤灰20%,生石灰41%,快速固化树脂0.05%,淤泥强化树脂3.95%,上述组分的质量百分比之和为100%;

其中,快速固化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,将环己烷和分散剂混合均匀作为溶剂,环己烷与分散剂的体积比为6:1;

其中,分散剂为span-80与十六烷基三甲基溴化铵的混合液,span-80与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1。

步骤1.2,在低于40℃的温度下,将共聚单体,交联剂,无机氧化物颗粒以及偶联剂混合搅拌至溶解,然后整体加至步骤1制得的溶剂中,得到混合液a;

交联剂占共聚单体总质量的0.1%,无机氧化物占共聚单体总质量的0.3%,偶联剂占共聚单体总质量的0.2%。

其中,交联剂为n,n’-次甲基双丙烯酰胺,偶联剂为四正丙基锆酸酯;共聚单体由主单体和辅助单体共聚而成,辅助单体占主单体含量的7%。

其中,主单体为丙烯酸,辅助单体为甲基丙烯酸。

无机氧化物为氧化铁。

步骤1.3,向步骤2中制得的混合液a中加入提前配制好的引发剂水溶液,进行反相悬浮聚合,升温至65℃反应2h,最终得到快速固化树脂。

其中,引发剂水溶液为质量比为1.1%的过硫酸铵水溶液。

淤泥强化树脂具体按照以下步骤制备:

步骤1.1,按照质量百分比分别称取如下原料:

第一单体16%,第二单体0.6%,第三单体2%,表面活性剂0.2%,引发剂0.5%,缓冲剂3%,余量为水,上述原料的质量百分比之和为100%;

其中,第一单体为苯乙烯;第二单体为丙烯酸甲酯;第三单体为丙烯酰胺。

步骤1.2,依次将步骤1称取的第一单体、第二单体及第三单体中各自质量的32%和表面活性剂加入水中搅拌,进行预乳化,得到预乳化液;

其中,表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的混合液,且十二烷基苯磺酸钠与辛基酚聚氧乙烯醚的质量比为1:0.5。

步骤1.3,将步骤2中得到的预乳化液升温至80℃,继续向预乳化液中依次加入步骤1称取的引发剂质量的26%和缓冲剂进行乳液聚合,得到初乳液;

其中,引发剂为过硫酸铵,缓冲剂为nahco3。

步骤1.4,当步骤3得到的初乳液发蓝后,继续向初乳液中依次加入剩余的第一单体、第二单体及第三单体和引发剂,完全反应后使温度降至室温,最后加入氨水调节ph值到7,得到淤泥强化树脂。

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂各原料,进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,具体按照以下步骤实施:

步骤3.1,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中;

步骤3.2,经步骤3.1后,向加入预处理淤泥中依次加入水泥,粉煤灰,生石灰及淤泥强化树脂,对其进行搅拌,使其充分混合固化,得到初固化淤泥;

其中,搅拌速度为80r/min,搅拌时间为30min;

步骤3.3,向经步骤3.2得到的初固化淤泥中加入快速固化树脂,对其进行搅拌,使快速固化树脂与初固化淤泥混合均匀,得到块状固化淤泥;

搅拌速度为100r/min,搅拌时间为30min;

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥与的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3.3得到的块状固化淤泥压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块e。

对固化淤泥模块e进行强度测试见表5。

表5固化淤泥模块e的抗压,抗拉强度数据表。

对比例1

步骤1,按照质量百分比分别称取如下原料:

水泥20.11%,粉煤灰35.09%,生石灰44.80%,快速固化树脂0%,淤泥强化树脂0%,上述组分的质量百分比之和为100%;

步骤2,测定并控制河流淤泥的含水率,使得河流淤泥呈粘稠胶体状,并通过格栅预处理清除杂物,得到含水率为65%的预处理淤泥;

步骤3,将经步骤2得到的预处理淤泥送至搅拌桶中,再逐步向预处理淤泥中加入步骤1中称取的河流淤泥固化剂各原料,进行搅拌使各组分混合均匀,得到块状固化淤泥,

其中,搅拌速度为80r/min,搅拌时间为30min。

其中,河流淤泥固化剂各原料与预处理淤泥与的质量比为1:1.5;

步骤4,将步骤3得到的块状固化淤泥通过管道压入模具中,压制后脱模静置固化,得到固化淤泥模块f。

对固化淤泥模块f进行强度测试见表6。

表6固化淤泥模块f的抗压,抗拉强度数据表。

将表1~5与表6进行比较后可看出,在无机材料量基本不变的情况下,通过在无机固化剂中加入快速固化树脂,大大缩短淤泥固化时间,提高固化后淤泥初强,同时加入淤泥强化树脂,有效提高了固化后淤泥抗压强度,抗拉强度以及抗开裂性,另外,快速固化树脂与淤泥强化树脂的加入,可大幅度减少固化剂中水泥用量,降低成本。

为研究固化剂对河流淤泥内重金属离子的影响,本实验的河流淤泥采用浐河淤泥,对未固化的河流淤泥进行重金属含量检测,并且,将经河流淤泥固化剂固化后的固化淤泥模块浸水后,对浸泡水中的重金属情况进行检测,结果如表7所示;

表7固化后河流淤泥在水中的重金属离子含量表

从表7中可看出,淤泥中含有cr,zn,pb,cu等重金属;把固化后的河流淤泥模块浸泡在水中,一天,一周,半月后对浸泡水进行重金属含量分析,均未检出重金属成分,分析结果表明,河流淤泥经本发明的河流淤泥固化剂固化后,能有效封闭淤泥中的重金属离子,即使在水中也很难游离出来,不会对环境造成二次污染,彻底解决淤泥污染环境的问题,实现节能减排。

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