本申请属于固体危险废物资源化利用，更具体地说，是涉及一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在生活垃圾产量日益激增的背景下，经焚烧产出的副产物中包含大量飞灰(ifa)，并被列为hw18类危险废物。目前，常见的飞灰处理和利用方法主要包括飞灰固化、资源化利用和深度处理，如水泥/化学药剂固化、水泥窑协同处置、化学提取分离技术等，鉴于飞灰中富集水溶性盐、多元化重金属、二噁英等污染物的危险属性，其结构性、根源性、趋势性压力尚未根本解决，导致其处理-处置-资源化利用技术和途径存在诸多局限性。
2、飞灰因特殊的理化特性(si/al 8％-12％，ca 30％-50％)和晶体结构，研究发现可通过优化固废配比、活化剂用量、固化工艺和其它参数，实现碱激发飞灰基胶凝材料技术的研发。而资源化利用飞灰制备碱激发胶凝材料仍面临一些技术和监管障碍：矿物组分差异大、化学性质波动大；固化体孔隙率高、缺乏适应性良好的外加剂，易在外部环境的作用下析出有毒物质造成二次污染等。因此，如何确保重金属及可溶性氯盐在不同处置环境中处于长期稳定固化状态，成为了飞灰协同其它固废实现资源化利用研究进程中的重大挑战。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊及其制备方法和应用，以抑制飞灰中重金属和氯离子的溶出，降低环境风险，同时也大大提高了飞灰基胶凝材料自身的稳定性，为飞灰资源化利用提供了必要的改进。
2、为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，包括以下步骤：
3、制备含pt纳米颗粒和tio2纳米颗粒的胶体溶液，将所述胶体溶液冷冻干燥得到pt/tio2冷冻气凝胶材料；
4、将含氯铂酸和g-c3n4的溶液搅拌混匀，经过洗涤、干燥后得到pt/g-c3n4nps纳米复合材料；
5、配制含n-异丙基丙烯酰胺、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、聚n,n-2甲基丙烯酰胺的第一混合溶液，并向所述第一混合溶液中加入含过硫酸盐和n-烯丙基硫脲的第二混合溶液，混匀后固液分离，向分离后的固体产物中加入2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐和水，经过纯化、冷冻干燥后得到pnch纳米复合水凝胶；
6、在含丙烯酰胺、双丙烯酰胺、引发剂的溶液中加入所述pt/tio2冷冻气凝胶材料、所述pt/g-c3n4 nps纳米复合材料、所述pnch纳米复合水凝胶和四甲基乙二胺得到混合体系，将所述混合体系进行固化反应，得到pnch-pt/tio2-g-c3n4纳米复合材料。
7、进一步地，所述混合体系中，所述丙烯酰胺、所述双丙烯酰胺、所述pt/tio2冷冻气凝胶材料、所述pt/g-c3n4 nps纳米复合材料、所述pnch纳米复合水凝胶的质量比为10-15:0.8:5-8:10-15:12-15，所述引发剂的添加量占所述混合体系质量的3-8％，所述四甲基乙二胺的添加量占所述混合体系质量的20-25％。
8、进一步地，所述固化反应的条件为：在液氮氛围下将至冰点温度0℃，固化时间2-4h。
9、进一步地，所述含氯铂酸和g-c3n4的溶液中，所述氯铂酸和所述g-c3n4的质量比为4:15-20。
10、进一步地，所述胶体溶液中，所述pt纳米颗粒的质量分数为16.5-17.5％，所述tio2纳米颗粒的质量分数为16-18％。
11、进一步地，所述引发剂为过硫酸盐。
12、进一步地，所述第一混合溶液中，所述n-异丙基丙烯酰胺、所述n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、所述聚n,n-2甲基丙烯酰胺的质量比为18-20:1:15-16，所述n-异丙基丙烯酰胺的浓度为85-95％；所述第二混合溶液中，所述过硫酸盐和所述n-烯丙基硫脲的质量比为3:3-5，所述n-异丙基丙烯酰胺和所述n-烯丙基硫脲的质量比为41:150-160；所述2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐和所述n-烯丙基硫脲的质量比为41:900-950。
13、本申请的第二方面，提供了一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊，采用上述任一项所述的制备方法得到。
14、本申请的第三方面，提供了一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊在制备飞灰基胶凝材料中的应用，将质量比为0.5-3.0％所述生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊添加到所述飞灰基胶凝材料中。优选地，所述生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的添加量为1.25％。
15、进一步地，所述飞灰基胶凝材料包括以下重量份成分：生活垃圾焚烧飞灰50-65份、炉底渣8-12份、矿渣20-25份、磷石膏1-5份、碱激发剂3-9份、cacl2 1-3份。优选地，生活垃圾焚烧飞灰占比为55％。
16、进一步地，所述碱激发剂为氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾中的至少一种。更进一步地，所述碱激发剂为氢氧化钠、硅酸钠和氢氧化钾，且氢氧化钠、硅酸钠和氢氧化钾的质量比为2:1:2。
17、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
18、本申请制备的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊属于纳米聚合物，具有三维交联的分子网络，该网络主要通过共价或非共价相互作用形成，包括物理纠缠、氢键结合、疏水作用、超分子相互作用、静电相互作用和配体相互作用等。
19、本申请制备的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊主要用于生活垃圾焚烧飞灰资源化利用中飞灰基胶凝材料的合成，该固废胶囊在碱激发制备飞灰基胶凝材料水化过程中，胶凝材料水化生成交联聚合物，使得飞灰基胶凝材料中可溶性氯盐和重金属在碱性环境水合中多次与水合形成的交联聚合物中的c-(a)-s-h凝胶和c-n/k-s-h凝胶发生作用，这使得可溶性氯盐和重金属离子在化学/物理角色中更容易形成更稳定的沉淀物附着在固废胶囊的三维网格结构表面。
20、本申请制备的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊对重金属和氯离子具有强大的靶向化学结合能力，使得重金属和氯离子可以吸附在固废胶囊的三维网格结构表面。本申请制备的固废胶囊展示出强烈的粘附性，且其与胶凝材料水化生成的交联聚合物间的界面组织具有卓越的兼容性，并能达到抑制飞灰中重金属和氯离子的溶出，降低环境风险的效果，同时也大大提高了飞灰基胶凝材料自身的稳定性，为飞灰资源化利用提供了必要的改进。
21、本申请制备的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊可有效解决当前飞灰等固化危废无法资源化利用的技术问题，使得生活垃圾焚烧飞灰在室温条件下能够大规模利用。
1.一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述混合体系中，所述丙烯酰胺、所述双丙烯酰胺、所述pt/tio2冷冻气凝胶材料、所述pt/g-c3n4 nps纳米复合材料、所述pnch纳米复合水凝胶的质量比为10-15:0.8:5-8:10-15:12-15，所述引发剂的添加量占所述混合体系质量的3-8％，所述四甲基乙二胺的添加量占所述混合体系质量的20-25％。
3.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述固化反应的条件为：在液氮氛围下降至冰点温度0℃，固化时间2-4h。
4.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述含氯铂酸和g-c3n4的溶液中，所述氯铂酸和所述g-c3n4的质量比为4:15-20。
5.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述胶体溶液中，所述pt纳米颗粒的质量分数为16.5-17.5％，所述tio2纳米颗粒的质量分数为16-18％。
6.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。
7.如权利要求1所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊的制备方法，其特征在于，所述第一混合溶液中，所述n-异丙基丙烯酰胺、所述n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、所述聚n,n-2甲基丙烯酰胺的质量比为18-20:1:15-16，所述n-异丙基丙烯酰胺的浓度为85-95％；所述第二混合溶液中，所述过硫酸盐和所述n-烯丙基硫脲的质量比为3:3-5，所述n-异丙基丙烯酰胺和所述n-烯丙基硫脲的质量比为41:150-160；所述2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐和所述n-烯丙基硫脲的质量比为41:900-950。
8.一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法得到。
9.如权利要求8所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊在制备飞灰基胶凝材料中的应用，其特征在于，将质量比为0.5-3.0％所述生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊添加到所述飞灰基胶凝材料中。
10.如权利要求9所述的一种生活垃圾焚烧飞灰用固废胶囊在制备飞灰基胶凝材料中的应用，其特征在于，所述飞灰基胶凝材料包括以下重量份成分：生活垃圾焚烧飞灰50-65份、炉底渣8-12份、矿渣20-25份、磷石膏1-5份、碱激发剂3-9份、cacl2 1-3份。
