垃圾焚燒飛灰合成地聚物及重金屬穩(wěn)定化效果

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，生活垃圾每年以8%～10%增長(zhǎng)率快速增長(zhǎng)[1]。垃圾焚燒法具有占地面積小、減量化效果顯著、無害化較徹底、可資源化利用等優(yōu)點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速。而垃圾焚燒飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，填埋之前需進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定化處理[2-4]。

垃圾焚燒飛灰主要有3類處理途徑：1）穩(wěn)定化后填埋處理；2）提取重金屬或經(jīng)高溫熔融處理后資源化利用；3）作為部分原料，用于生產(chǎn)綠色水泥、混凝土、陶粒、玻璃等硅酸鹽類材料。其中，水泥固化法因價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單應(yīng)用最為廣泛，但由于飛灰中含有阻礙水泥正常硬化的物質(zhì)，致使固化體的最終填埋體積較大[5]。利用垃圾焚燒飛灰作為水泥原料，不僅影響材料的強(qiáng)度和耐久性[6-7]，而且摻入量十分有限。根據(jù)GB16889—2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，飛灰穩(wěn)定化工藝后達(dá)標(biāo)，可送入生活垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行分區(qū)填埋，既減少了危險(xiǎn)廢棄物填埋場(chǎng)的建設(shè)費(fèi)用，也為其他毒性更強(qiáng)的危險(xiǎn)廢物提供容納空間。因此，隨著飛灰數(shù)量的增加和危險(xiǎn)廢棄物填埋廠可用容量的減少，尋找一種新的處理量大、可操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)有效的垃圾焚燒飛灰處置方法的現(xiàn)實(shí)意義巨大。

地聚合材料是由硅氧四面體和鋁氧四面體以角頂相連，形成的不規(guī)則三維網(wǎng)狀高聚物。它兼具陶瓷、有機(jī)高聚物、水泥的優(yōu)點(diǎn)，像天然巖石一樣，硬度高、熱穩(wěn)定性好、耐酸堿，又被稱為低溫免燒陶瓷或化學(xué)鍵合陶瓷[8-9]，常被用來作為建筑材料。而獨(dú)特的類沸石結(jié)構(gòu)和Al—O四面體的存在，使它能夠以平衡電荷和網(wǎng)絡(luò)填充體形式將飛灰中的堿金屬、堿土金屬以及重金屬陽離子固化在結(jié)構(gòu)中。因此利用垃圾焚燒飛灰制作地聚合材料，為垃圾焚燒飛灰資源化的可行性提供了研究方向。

本研究以垃圾焚燒飛灰為原料，充分利用飛灰中的活性組分制備地聚物材料，在飛灰摻量大、增容率低、可操作性強(qiáng)的基礎(chǔ)上探討原料配比的變化對(duì)固化效果和材料性能的影響規(guī)律，尋找最經(jīng)濟(jì)、有效的配比。