[發明專利]一種固化強化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010095603.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111286341B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 黃濤;劉萬輝;金俊勛;宋東平;劉龍飛;張樹文;徐嬌嬌
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;B09C1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種固化強化劑的制備方法，包括以下步驟：1）將石墨粉和硅藻土粉末混合得石墨硅粉末；2）將磷酸和硫酸溶液混合，攪拌均勻得硫磷混合酸液；3）將石墨硅粉末和硫磷混合酸液，混合，攪拌均勻，得硅墨混合酸漿；4）對混合酸漿進行低溫等離子體照射30~60分鐘，得石墨烯聚硅磷混合膠體；5）取γ?巰丙基三甲氧基硅烷和石墨烯聚硅磷混合膠體，混合，攪拌均勻，陳化6~12小時，烘干，研磨，得固化強化劑。本發明制備方法簡單，所需原料來源廣泛。在傳統固化材料中加入5%的本發明制備的固化強化劑不僅可有效降低固化體中重金屬浸出濃度，同時可有效提高固化體單軸抗壓強度、耐酸性和抗融凍性。

技術領域

本發明涉及對重金屬污染土壤處置領域，尤其涉及一種固化強化劑及其制備方法和應用。

背景技術

在我國，隨著工業的膨脹式發展，重金屬土壤污染引發的社會問題易發突出。重金屬污染對當地居民的健康帶來了巨大挑戰。重金屬具有較強的生物活性，可通過生物攝取-生物鏈傳遞途徑富集到人體內。重金屬對人體健康危害極大且很難通過生物代謝方式將其從人體內排泄出去。例如鎘可在人體內臟器官內積聚，導致骨質疏松和誘發癌癥。六價鉻為致癌物質且易被人體多個器官吸收，嚴重可誘發肺癌。汞在進入人體后會對人體器官和中樞神經系統造成不可逆的損害。鉛進入人體后會引發神經機能失調并導致貧血和腎損傷等癥狀的出現。

目前針對重金屬污染土壤的治理存在自然衰減、隔離、修復三種思路。而固化穩定法被認為是修復重金屬污染土壤的最重要方法之一，其具有操作便捷、經濟效益、技術規范完善等優點。固化穩定技術通常將水泥等膠結料與重金屬污染土壤進行混合、攪拌，誘發水化反應，促使水化產物對重金屬污染物進行吸附和包裹。值得注意的是，當前在使用固化穩定技術處理含有多種重金屬且重金屬含量高的受污染土壤時仍然存在固化體強度低、重金屬浸出率高、固化體耐酸性和抗融凍性差的問題。行業上會通過向水泥中摻入粉煤灰、高爐礦渣、硅灰、膨潤土等材料以提供水泥固化性能。然而應用這種方式仍然很難有效處置高濃度、多重金屬污染的土壤，很難實現多指標的顯著提升。

因此，需要研發一種固化強化劑以替代傳統摻料用于實現對高濃度、多重金屬污染的土壤的有效固化處理。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供了一種固化強化劑的制備方法。

本發明還要解決的技術問題是提供了一種固化強化劑及其應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種固化強化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將石墨粉和硅藻土粉末混合得石墨硅粉末；

2)將磷酸和硫酸溶液混合，攪拌均勻得硫磷混合酸液；

3)將石墨硅粉末和硫磷混合酸液，混合，攪拌均勻，得硅墨混合酸漿；

4)對硅墨混合酸漿進行低溫等離子體照射30～60分鐘，得石墨烯聚硅磷混合膠體；

5)取γ-巰丙基三甲氧基硅烷和石墨烯聚硅磷混合膠體，混合，攪拌均勻，陳化6～12小時，烘干，研磨，得固化強化劑。

其中，所述步驟1)中的石墨粉和硅藻土粉末的質量比1～3:10。

其中，所述步驟2)磷酸和硫酸溶液體積比1～2:1；所述硫酸溶液的濃度為2～6M。

其中，所述步驟3)石墨硅粉末和硫磷混合酸液固液比為1:1～2mg/mL。

其中，所述步驟4)低溫等離子體照射作用電壓為20～100KV，低溫等離子體的作用氣氛為氧氣。

其中，所述步驟5)γ-巰丙基三甲氧基硅烷和石墨烯聚硅磷混合膠體的體積比為1～2:10。

本發明內容還包括所述的制備方法制得的固化強化劑。