專利名稱：一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置。
背景技術(shù)：
[0002]經(jīng)濟的快速發(fā)展、城市化進程的加快以及工業(yè)生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)型，使各類城市垃圾包括城市生活垃圾、醫(yī)療垃圾、工業(yè)垃圾的產(chǎn)量逐年增長，物理組分也與過去十年發(fā)生了巨大變化，其中，這些垃圾中金屬廢品的含量變化尤為顯著。由于金屬鋁資源豐富、價格低廉、且易塑型等特點，在日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中使用量較大。生活垃圾中金屬鋁廢品含量由十年前不足0.02%增長到現(xiàn)在的0.4%，主要包括鋁制易拉罐、鋁箔包裝制品；另外，醫(yī)療產(chǎn)品中鋁制的易耗品、藥品包裝等也得到廣泛應(yīng)用；工業(yè)生產(chǎn)中鋁制品的尾料產(chǎn)生量也很多。然而，通常這些廢品沒有及時分類回收，其中一部分直接或與生活垃圾混合送至焚燒發(fā)電廠處理。[0003]我國大型城市垃圾采用焚燒技術(shù)處理的比例逐年上升，目前焚燒處理的生活垃圾約占總產(chǎn)垃圾8%。預(yù)計到2015年，一些大型城市的垃圾焚燒處理比例將增加20%以上。垃圾焚燒的副產(chǎn)物焚燒灰包括飛灰和底灰，隨著固廢資源化處理的思路大力推廣，這兩種灰通常被應(yīng)用為建筑材料和路基材料，這種資源化處理焚燒副產(chǎn)物的思路已得到政府和企業(yè)的大力推動。目前焚燒飛灰和底灰骨料被生產(chǎn)為水泥、空隙磚等生態(tài)建筑材料產(chǎn)品日漸增多，并受到各界好評。[0004]然而，垃圾焚燒灰所轉(zhuǎn)化的生態(tài)建筑材料常常在使用過程中出現(xiàn)斷裂、起泡、抗壓強度差、年久易破碎等缺點，導(dǎo)致這些生態(tài)材料不能得到較高等級的應(yīng)用。原因之一就是復(fù)雜的垃圾焚燒灰物理組分導(dǎo)致，比如不同種類的垃圾中包含少量鋁制品等包裝廢棄物，在高溫焚燒過程中金屬表面氧化生成致密的氧化物而阻止了其它金屬鋁的繼續(xù)氧化，焚燒后的金屬鋁根據(jù)焚燒爐的模式進入飛灰或底灰中。在堿性環(huán)境中，灰渣再生骨料包含的金屬鋁發(fā)生可發(fā)生如(I)、(2)、(3)所示的化學(xué)反應(yīng)。由于兩性的Al (OH)3溶于水，且在PH>10的強堿性溶液中不能形成純化層，鋁與水的放熱反應(yīng)生成鋁酸鹽離子；若環(huán)境堿性降低到pH=9-10，鋁酸鹽離子再次分解出Al (OH) 3，一旦Al (OH) 3低于溶度積，它將產(chǎn)生凝膠體沉淀；同時，根據(jù)化學(xué)方程式(4)，由于Al (011)3和鋁酸鹽的產(chǎn)生，二者在堿性環(huán)境中產(chǎn)生新的沉淀物[CaAl (OH)6]2，這些沉淀物是導(dǎo)致生態(tài)建筑材料在使用過程中產(chǎn)生裂縫的原因之一。這一點在國外的學(xué)術(shù)文獻中已經(jīng)得到證實。[0005] 2A! + AOH + IHzO 4 IAI(C)H), + H2 f:PH >7 (I)[0006]AI(OH), + OH ———' + IH2O [Al(OH)4Y;/W >10 (2)[0007][Af(OH)4T ^ Al(OH)A+Off-;PH =9-10 (3) HM(OH)4T + 3Ca2+ + 40H"" Ca}[Al(OH)6]21 (4)[0008]當前國內(nèi)還沒有相關(guān)細物料中鋁含量檢測的裝置和方法。如果能在垃圾焚燒灰資源化應(yīng)用之前就掌握其中金屬鋁的含量情況，對于優(yōu)化焚燒灰轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)生態(tài)建筑材料的前處理技術(shù)、改善焚燒灰的工程特性等具有重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實價值，也對灰渣凈化處理提聞有用的彳目息。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種簡便、快捷、精確測定焚燒灰中金屬鋁含量的裝置，能夠利用該裝置快速、準確的通過濃度為4 5%的氫氧化鈉溶液與焚燒灰中金屬鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣體積計算出灰中金屬鋁的質(zhì)量濃度。本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置，所述裝置包括大敞口玻璃器皿、放置于大敞口玻璃器皿中的可放置焚燒灰 樣品的小敞口玻璃器皿、底端開孔的量筒，一端連接抽氣泵的氣針針頭；所述的小敞口玻璃器皿中放置有磁性攪拌棒；底端開孔的量筒倒置，蓋住大敞口玻璃器皿中的小敞口玻璃器皿，量筒底部的小孔用橡膠皮墊氣密封；所述大敞口玻璃器皿放置于可調(diào)溫的加熱器上，并在所述的大敞口玻璃器皿內(nèi)設(shè)有溫度計，所述加熱器有磁力攪拌功能。所述大敞口玻璃器皿優(yōu)選為大燒杯，所述小敞口玻璃器皿優(yōu)選為小燒杯。所述裝置中，優(yōu)選所述大敞口玻璃器皿的容積Vb mL與小敞口玻璃器皿的容積VsHiL 之比為 15-100:1，優(yōu)選 15-50:1 ；所述量筒的容積為V。mL，且滿足Vb -V0 > O0利用本實用新型提供的裝置來檢測焚燒灰中金屬鋁含量的方法包括以下步驟:
(I)準確稱量焚燒灰樣品，質(zhì)量為M g，將稱量后的焚燒灰樣品放置于小敞口玻璃器皿中，并在小敞口玻璃器皿中放置磁性攪拌棒；將裝有焚燒灰樣品和磁性攪拌棒的小敞口玻璃器皿放置入大敞口玻璃器皿中，大敞口玻璃器皿的容積Vb mL與小敞口玻璃器皿的容積Vs之比為15-50:1 ;將一底端開有小孔的量筒倒立，蓋住大敞口玻璃器皿中的小敞口玻璃器皿，量筒的容積Vtl mL, Vb -V0 > 0，量筒底端的小孔用橡膠皮墊和膠水氣密封小孔；(2)將質(zhì)量濃度為4 5%的氫氧化鈉溶液倒入大敞口玻璃器皿中，氫氧化鈉溶液的體積為vNara，且Vtl < VNa0H < Vb ;將一端連接抽氣泵的氣針針頭插入倒立蓋住小敞口玻璃器皿的量筒底部粘有橡膠皮墊的小孔，開動抽氣泵抽空量筒內(nèi)空氣，使量筒內(nèi)完全充滿氫氧化鈉溶液，取出氣針針頭；開動磁力攪拌，將大敞口玻璃器皿加熱，控制大敞口玻璃器皿內(nèi)溶液的溫度為45 55°C (優(yōu)選50°C)，開始反應(yīng)；(3)定時記錄量筒內(nèi)溶液液面高度，直至液面高度不變，記錄最后液面高度對應(yīng)的體積V1 ;則計算得到氫氣體積=(Vtl-V1)mL;焚燒灰樣品中金屬鋁的質(zhì)量=(V0-V1) X0.8036X 10—3 g焚燒灰樣品中金屬鋁的質(zhì)量百分濃度=[(Vtl-V1) X0.8036X ΙΟΙ/Μ] X 100%。所述大敞口玻璃器皿容積Vb、量筒容積Vtl、氫氧化鈉溶液的體積VNaffl滿足以下關(guān)系:(1/10)Vb ^ (vNa0H- V0) <(Vb -v0)本實用新型所述的焚燒灰為垃圾焚燒的副產(chǎn)物，可以為飛灰或底灰。焚燒灰可直接從垃圾焚燒廠中得到。[0022]本實用新型所述量筒底部小孔的直徑優(yōu)選小于0.5cm。本實用新型的設(shè)計理論在于:焚燒灰中金屬鋁含量測定的理論基礎(chǔ)是依據(jù)金屬鋁在堿性環(huán)境(PH=12_14)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，根據(jù)收集到的氫氣體積(ml)反向計算出金屬鋁的質(zhì)量，然后再計算出焚燒灰中金屬鋁的質(zhì)量百分比。金屬鋁在堿性溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為:2A1 + 6H20 +2Na0H -> 2NaAl (OH) 4 + 3H2所述步驟(2)的操作步驟應(yīng)當盡快完成，以防止樣品中金屬鋁在堿性溶液中發(fā)生反應(yīng)而未及時收集到產(chǎn)生的氫氣。所述步驟(3)中，通常每隔20分鐘記錄量筒內(nèi)溶液的液面高度值，記錄直至液面高度在連續(xù)三次的數(shù)值不變?yōu)橹?，則得到最后液面高度值為本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:利用本裝置可簡便、快速、準確的檢測-計算出焚燒灰或有關(guān)細物料中金屬鋁的質(zhì)量濃度。通過實驗已驗證溶液的反應(yīng)溫度在50°C左右、堿性PH=12-14且樣品和溶液保持持續(xù)攪拌條件下，金屬鋁的反應(yīng)速度更快、反應(yīng)的更徹底。該方法能做到較好的密封和對氫氣的保存，通過對一定質(zhì)量的薄片鋁箔(鋁含量97%)進行上述操作，已驗證該裝置的測量方法對金屬鋁的檢測有效率達99.8%以上。本實用新型提供的裝置簡單，易于操作和實施，用于檢測焚燒灰中鋁含量準確率高。

:圖1檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置的示意圖。
具體實施方式
下面以具體實施例來對本實用新型做進一步說明，但本實用新型的保護范圍不限于此。實施例1結(jié)合附圖1對本實用新型檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置進行說明，圖1為本實用新型裝置的一種優(yōu)選方式。所述檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置包括大燒杯1、放置于大燒杯I中的可放置置焚燒灰樣品的小燒杯2、底端開孔的量筒3，一端連接抽氣泵的氣針針頭；所述的小燒杯2中放置有磁性攪拌棒9 ;底端開孔的量筒3倒置，蓋住大燒杯I中的小燒杯2，量筒底部的小孔用橡膠皮墊4氣密封；所述大燒杯I放置于可調(diào)溫的加熱器5上，并在所述的大燒杯I內(nèi)設(shè)有溫度計8，所述加熱器5有磁力攪拌功能。加熱器5上，設(shè)有溫度控制器6和磁性攪拌調(diào)速器7。具體操作步驟是:(I)準確稱量一小片鋁箔(金屬鋁含量為97%，其它為鎂、銅等)，質(zhì)量為0.5g，將稱量后的鋁箔樣品放置于20mL的小燒杯中，并在小燒杯中放置磁性攪拌棒；將裝有鋁箔樣品和磁性攪拌棒的小燒杯放置入IOOOmL的大燒杯中，將一底端開有小孔的量筒倒立，蓋住大燒杯中的小燒杯，量筒的容積Vtl=SOOmL,量筒底端的小孔直徑0.35cm，用橡膠皮墊和膠水氣密封小孔；(2)將質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液倒入大燒杯中，氫氧化鈉溶液的體積為900mL。將一端連接抽氣泵的氣針針頭插入倒立蓋住小燒杯的量筒底部粘有橡膠皮墊的小孔，開動抽氣泵抽空量筒內(nèi)空氣，使量筒內(nèi)完全充滿氫氧化鈉溶液，取出氣針針頭；開動磁力攪拌，將大燒杯加熱，控制大燒杯內(nèi)溶液的溫度為50°C，開始反應(yīng)；(3)每隔20分鐘記錄量筒內(nèi)溶液的液面高度數(shù)值，當連續(xù)量筒液面高度值在連續(xù)三次測量均未發(fā)生改變，停止加熱和攪拌，記錄最后液面高度對應(yīng)的體積V1=ZOO mL ;則計算得到氫氣體積=600 mL ;焚燒灰樣品中金屬鋁的質(zhì)量=(Vtl-V1)X0.8036X 10_3 g=0.482g所選用的鋁箔樣品中含金屬鋁的質(zhì)量為=0.485 g。測試結(jié)果與實際值僅差0.6%實施例2具體操作步驟是:(1)準確稱量2g建筑用天然開采的細沙材料(可過2mm的標準篩)和一小片鋁箔(金屬鋁含量為97%，其它為鎂、銅等)，質(zhì)量為0.27g，將稱量后的鋁箔掩埋在細沙中，然后放置于20mL的小燒杯中，并在小燒杯中放置磁性攪拌棒；將裝有細沙、鋁箔和磁性攪拌棒的小燒杯放置入IOOOmL的大燒杯中，將一底端開有小孔的量筒倒立，蓋住大燒杯中的小燒杯，量筒的容積VQ=800mL，量筒底端的小孔直徑0.35cm，用橡膠皮墊和膠水氣密封小孔；(2)將質(zhì)量濃度為5%的氫氧化鈉溶液倒入大燒杯中，氫氧化鈉溶液的體積為900mL。將一端連接抽氣泵的氣針針頭插入倒立蓋住小燒杯的量筒底部粘有橡膠皮墊的小孔，開動抽氣泵抽空量筒內(nèi)空氣，使量筒內(nèi)完全充滿氫氧化鈉溶液，取出氣針針頭；開動磁力攪拌，將大燒杯加熱，控制大燒杯內(nèi)溶液的溫度為50°C，開始反應(yīng)；(3)每隔20分鐘記錄量筒內(nèi)溶液的液面高度數(shù)值，當連續(xù)量筒液面高度值在連續(xù)三次測量均未發(fā)生改變，停止加熱和攪拌，記錄最后液面高度對應(yīng)的體積^=475 mL ;則計算得到氫氣體積=325 mL ;焚燒灰樣品中金屬鋁的質(zhì)量=(Vtl-V1) X0.8036X 10_3 g=0.261g所選用的鋁箔樣品中含金屬鋁的質(zhì)量為=0.262 g。測試結(jié)果與實際值僅差
0.038%。
權(quán)利要求1.一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置，其特征在于所述裝置包括大敞口玻璃器皿、放置于大敞口玻璃器皿中的可放置焚燒灰樣品的小敞口玻璃器皿、底端開孔的量筒，一端連接抽氣泵的氣針針頭；所述的小敞口玻璃器皿中放置有磁性攪拌棒；底端開孔的量筒倒置，蓋住大敞口玻璃器皿中的小敞口玻璃器皿，量筒底部的小孔用橡膠皮墊氣密封；所述大敞口玻璃器皿放置于可調(diào)溫的加熱器上，并在所述的大敞口玻璃器皿內(nèi)設(shè)有溫度計，所述加熱器有磁力攪拌功能。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述大敞口玻璃器皿為大燒杯，所述小敞口玻璃器皿為小燒杯。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述大敞口玻璃器皿的容積VbmL與小敞口玻璃器皿的容積Vs mL之比為15-100:1。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述量筒的容積為VtlmL，并且Vb - Vtl > O。
5.如權(quán)利要求 1所述的裝置，其特征在于所述量筒底部小孔的直徑小于0.5cm。
專利摘要本實用新型公開了一種檢測焚燒灰中金屬鋁含量的裝置，所述裝置包括大敞口玻璃器皿、放置于大敞口玻璃器皿中的可放置焚燒灰樣品的小敞口玻璃器皿、底端開孔的量筒，一端連接抽氣泵的氣針針頭；所述的小敞口玻璃器皿中放置有磁性攪拌棒；底端開孔的量筒倒置，蓋住大敞口玻璃器皿中的小敞口玻璃器皿，量筒底部的小孔用橡膠皮墊氣密封；所述大敞口玻璃器皿放置于可調(diào)溫的加熱器上，并在所述的大敞口玻璃器皿內(nèi)設(shè)有溫度計，所述加熱器有磁力攪拌功能。本實用新型提供的裝置簡單，易于操作和實施，用于檢測焚燒灰中鋁含量準確率高。
文檔編號G01N7/18GK203083901SQ201220747889
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月30日
發(fā)明者胡艷軍 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)