磷酸镁水泥固化铜污染土的冻融稳定性研究

为研究重金属污染土的固化强度和长期稳定性,以磷酸镁水泥固化铜污染土为研究对象,进行基于冻融循环次数、磷酸镁水泥掺量、铜离子浓度等因素的强度和扫描电镜试验,给出冻融循环作用下固化铜污染土的无侧限抗压强度特征以及微观机制。研究表明:随着冻融循环次数增多、铜离子浓度的提高及磷酸镁水泥掺量的减少,固化土的无侧限抗压强度逐渐降低。3和12次冻融循环下固化污染土的无侧限抗压强度降低率最小,无侧限抗压强度降低率在冻融循环次数为6～9次时达到峰值。磷酸镁水泥固化低浓度重金属铜污染土的抗冻稳定效果显著,随金属离子浓度的增加固化土的冻融稳定性能降低。基于扫描电镜试验得到固化污染土的微观孔隙结构,当铜离子浓度0.5%且冻融6次时,磷酸镁水泥掺量从5%到20%,微观统计孔隙所占百分比减小17.43%,验证了强度变化机制。研究成果为我国冻土地区的重金属污染场地固化处理的长期稳定性评价提供参考,具有理论指导意义和工程应用价值。     

玉米秸秆生物炭修复重金属污染土的性能试验研究

绿色高效修复重金属污染土问题受到工程界的密切关注。文章试验探讨了玉米秸秆生物炭修复铜锌重金属污染土PH值、强度、肥力和毒性演化规律。试验结果表明,基于玉米秸秆生物炭修复铜锌重金属污染土是有效可行的,并发现修复污染土的PH值和绿豆发芽率随着生物炭掺量的增加而提高,但土的抗剪强度则有所降低,生物炭修复重金属污染土,有利于降低重金属污染土对农作物影响,但其工程特性发生劣化,为实际修复污染土的工程应用提供了参考。     

赤泥改性生物炭修复铅污染土性能研究

土壤的重金属污染是制约社会可持续发展的重要环境难题，在“双碳”背景下，本文通过共热解制备赤泥改性生物炭(RMBC),研究RMBC对铅污染土的理化性质、修复效果和工程特性的影响。结果表明，RMBC可以增加铅污染土的pH值并降低其电导率(EC)值。RMBC的掺量越大pH值越高EC值越小。通过盐酸萃取浸出毒性发现随着RMBC掺入量和修复时间的增加土中Pb(II)浸出浓度越低，7%掺量的RMBC对重金属铅污染土的修复效果最好。此外，RMBC的掺入可以增加土体的密实度在一定程度上提高土的承载能力和抗渗能力。借助微观分析揭示了RMBC的修复机理包括络合作用、离子交换和沉淀反应。赤泥改性生物炭能够有效吸附-固定土中的重金属离子，并改良土体的相关性能，在污染修复和工程应用方面具有潜力。     

碱激发水泥固化稳定重金属污染土的强度和浸出特性试验研究

以固化重金属工业污染土为研究对象,采用两种碱激发水泥固化剂(A、B)对重金属污染土进行固化稳定处理。选用pH值、无侧限抗压强度试验、浸出和形态提取试验分别研究固化剂掺量和养护龄期对固化土强度、浸出及赋存形态的影响规律。强度和浸出试验结果表明:由火碱、偏高龄土或由消石灰、泡花碱组成的两种碱激发剂与普通硅酸盐水泥构成的固化剂(A、B)均可以改善污染土的强度特性,降低重金属Cd、Pb、As、Zn的溶出,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,固化土A和B的强度、浸出及赋存形态均明显改善。但相同掺量和养护龄期条件下,固化土A的强度、溶出均好于固化土B。赋存形态试验结果表明:固化土A中Cd、Pb、As、Zn形态稳定性明显优于固化土B中的同类重金属,固化剂A可将污染土中的Cd、Pb、As、Zn从弱酸态向可氧化态和残渣态转化,而固化剂B可将污染土中的Cd、Pb、As、Zn从弱酸态向可还原态转化。固稳机制不同是固化土A、B的强度、浸出及赋存形态差异的根本原因。     

聚电解质强化超滤处理低浓度含Cd~(2+)废水效能

分别采用聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为聚电解质,研究了聚电解质强化超滤法处理含Cd~(2+)重金属废水,并考察了聚电解质浓度、pH值、共存离子对截留率、渗透性能和膜污染的影响。结果表明,对于20 mg/L的含Cd~(2+)废水,当PAA、CTS浓度为100 mg/L时去除效果最好,对Cd~(2+)的去除率分别为90.1%和91.6%,对PAA和CTS的去除率分别为71.5%和69.4%。pH值对Cd~(2+)的去除影响较大,Cd~(2+)去除率随着pH值的上升而明显增加,PAA和CTS的去除率则无明显变化。在PAA溶液中,4种共存离子对Cd~(2+)的去除影响程度排序为Na~+Cu~(2+)Mg~(2+)Ca~(2+);在CTS溶液中,对Cd~(2+)的去除影响程度排序则为Cu~(2+)Na~+≈Mg~(2+)Ca~(2+)。聚电解质浓度越高,产生的膜污染越严重,而且投加CTS的膜污染更严重。     

重金属复合污染土免烧砖的制备与研究

在对白银市东大沟Pb、Zn、Cd复合污染土壤基本理化性质分析的基础上,进行了制备免烧砖的初步研究,探讨了不同水泥用量对免烧砖抗压强度和浸出毒性的影响,分析了砖体在不同pH值环境下的安全性,并对固化前后污染土中重金属形态进行了对比分析。结果表明,水泥对Pb、Zn、Cd具有良好的固化效果。随着水泥添加量的提高,砖体抗压强度呈上升趋势。与原土相比,砖体中重金属在不同pH值溶液浸提下,浸出趋势不变,浸出浓度显著下降,重金属酸可提取态部分所占比例显著下降,残渣态上升。     

重金属污染场地原位固化稳定化修复试验研究

以甘肃省某铅锌冶炼厂高浓度铅(Pb)、锌(Zn)和镉(Cd)复合污染场地为对象,开展新型固化剂SPC原位固化稳定化(S/S)技术修复现场试验研究。进行含水率、p H值、浸出毒性和重金属形态分布和动力锥贯入试验,以考察修复前后污染土理化、浸出及强度特性变化,评价SPC原位S/S技术的修复效果,并初步探讨相关机制。试验结果表明SPC原位S/S技术能显著降低污染土含水率,提高其p H值;修复后Pb,Zn和Cd浸出浓度值显著降低,且均能满足相应限值要求;SPC修复能够有效降低土中重金属弱酸提取态含量,并将其转化为残渣态,同时显著提高土层贯入阻力值。提高SPC掺量可进一步增强其对污染土的修复效果。     

城市污泥中重金属的去除与回收试验研究

以天津东郊污水处理厂的剩余污泥为例,研究了城市污泥中重金属的含量和形态,分析了污泥中重金属的去除及回收方法.结果表明:天津东郊污水厂的剩余污泥中铜和锌的含量很高,分别为4 386.2 mg/kg和2 170.6 mg/kg,具有很高的回收利用价值;污泥中的铜和锌都以稳定性较好的硫化物及有机结合物、残渣态形式存在,生物毒性较小,通过对其去除及回收处理后可安全地进行土地利用.利用易获得、易降解的乙酸溶液(H2O2含量为2%),在室温、pH值为4的条件下反应4 h,可以达到去除污泥中铜和锌的目的(去除率95%).采用改进的铁氧体共沉淀法,用石灰乳溶液作中和剂,从污泥的乙酸-H2O2浸出液中回收铜、锌的结果表明,在pH值为9、反应温度为室温、FeCl3和FeSO4初始浓度分别为0.10 mol/L和0.05 mol/L及Fe3+/Mn+(Cu、Zn离子总和)=10(物质的量之比)的最佳工艺条件下,对铜、锌的回收率分别为94.5%、98%.     

土壤pH和有机质含量对重金属可利用性的影响

以昆明市内28个作物种植点为例,对土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)、铅(Pb)及锌(Zn) 6种元素全量、有效态含量和相关土壤因子进行了测定.统计分析表明:土壤pH与Cd、Cu、Ni、Pb及Zn有效态含量呈显著的二次函数关系,当pH值在6.5左右时,重金属有效态含量较高,而随着土壤pH的进一步提高,其有效态含量显著降低.土壤有机质与Cd、Mn、Ni、Pb和Zn有效态含量呈显著正相关.因此,适当调节土壤pH至中性或弱碱性,科学合理地施用有机肥料,可有效降低耕地红壤重金属的生物可利用性,消减重金属污染问题.     

重金属锌污染淤泥质粉质粘土物理特性试验研究

重金属污染在我国已受到普遍关注,而对重金属污染土的物理特性的研究还处于起步阶段。采用南京地区特有的粉质粘土、长江漫滩相淤泥质粉质粘土,进行相关的重金属锌污染后的物理特性研究。通过室内添加硝酸锌溶液配制3种不同浓度的重金属锌污染土,并进行土壤污染前后粒度成分、液塑限、活动度、土粒比重以及pH值等试验的测试分析,研究比较了粉质粘土污染前后随着重金属锌的浓度不同其相关物理性质的变化规律。试验表明,随着Zn浓度的增加,土粒比重,液塑限,粉粒含量和pH值减小,而粘粒含量和塑性指数呈增大趋势。其土体的活动度也随着Zn浓度的增加在不断的降低,并且降低趋势逐渐减缓。     

生物炭修复高浓度铅锌污染土的试验研究

将5%、8%和10%的水稻秸秆制成的生物炭作为修复铅锌污染土的固化剂,水泥材料作为对比固化剂,对高浓度铅锌污染土场地进行修复试验。研究结果表明:土体修复完成并养护56 d龄期后,与水泥固化土相比,生物炭固化土的pH值呈中性、且土壤肥力更高;毒性浸出试验中生物炭对重金属固化效果更优;生物炭掺量为8%、10%的固化土,种子发芽率大于80%;试验用各掺量下水泥固化土的种子发芽率均低于80%,即水泥固化土无法使试验用种子发芽。这表明采用生物炭固化重金属污染土,更适合土体的种植再利用。     

重金属污染膨胀土膨胀变形试验研究

通过不同初始含水率、初始干密度和不同重金属离子(Pb2+、Zn2+、Cu2+)含量的无荷载膨胀变形试验,研究南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率、初始干密度以及重金属离子含量的关系。研究结果表明,膨胀土无荷载膨胀率随初始含水率的增加而减小,随初始干密度的增加而增大,回归分析发现,无荷载膨胀率与初始含水率和初始干密度成线性关系;重金属污染膨胀土中Pb2+、Zn2+、Cu2+含量存在界限值,当重金属离子含量小于界限值时重金属污染膨胀土无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而增大,当重金属离子含量大于界限值时无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而减小,但污染膨胀土无荷载膨胀率始终大于未污染膨胀土。     

大豆脲酶对Zn2+污染土的修复试验研究

为了研究植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术(EICP)对Zn²⁺污染土的处理效果,从大豆中提取了丰富的脲酶,在底物诱导下实现对重金属污染土中Zn²⁺的矿化处理。通过Tessier五步连续提取法对修复前、后污染土中不同形态Zn²⁺进行提取检测,并对不同修复次数的土体进行无侧限抗压强度试验。结果表明：所提取的大豆脲酶能有效催化尿素水解生成碳酸根离子,使其在底物诱导下生成碳酸盐沉淀并矿化Zn²⁺;EICP技术能有效降低污染砂土中Zn²⁺的含量,使其以碳酸盐的形式固定封存;随着修复次数的增加,砂土的无侧限抗压强度从碎散状0 MPa增加至0.44 MPa。EICP技术为重金属Zn²⁺污染土修复提供了新的选择。     

黄土-粉土混合土对Pb(Ⅱ)的静平衡和动态吸附特性

竖向防污屏障是防止地下水土污染的主要屏障。天然土是屏障最主要的材料来源。以天然粉土为母土,黄土为添加剂,以重金属Pb(Ⅱ)作为污染物的代表,通过粉土-黄土混合土对Pb(Ⅱ)的静平衡吸附和动态吸附试验研究黄土作为添加剂对天然粉土的改良效果。试验考虑了黄土添加量、溶液pH值、反应时间以及重金属初始浓度等对吸附的影响。结果表明添加黄土可以有效改善天然粉土的吸附效果,混合土对Pb(Ⅱ)的吸附容量随黄土添加量的增加线性增长,添加20%黄土的混合土的吸附容量达天然粉土的2倍;添加黄土可减少混合土对重金属的吸附时间,在相同时间内减少迁移量。通过扫描电镜和XRD等手段揭示了黄土对Pb(Ⅱ)的吸附主要是方解石与Pb(Ⅱ)发生界面沉淀作用生成白铅矿;粉土对Pb(Ⅱ)的吸附主要是长石等矿物棱角处经风化水解形成的-OH基团对Pb(Ⅱ)的阳离子交换作用。黄土由于高方解石含量在对Pb(Ⅱ)的吸附方面表现突出,可以作为一种添加剂加入天然土层中,以增强屏障对重金属的吸附阻滞效果,减少环境污染。     

重金属Cu~(2+)污染土渗透特性试验及微观结构分析

研究重金属Cu2+离子的侵入对土体渗透特性的影响。以人工配置的CuCl2溶液作为渗透液,采用三联式柔性壁渗透仪在室内开展两种工况下污染土渗透试验,分别考虑围压和渗透污染液浓度对土体渗透性的影响。试验结果表明,配制的CuCl2溶液浓度保持恒定时,渗透液无论采用纯净水还是CuCl2溶液,土体渗透系数均随着施加围压的增大而减小,但是相同围压作用下CuCl2溶液作为渗透液,测得土体的渗透系数小于纯净水作用的渗透系数,并且随着围压的增大,渗透系数的减小量呈现出逐渐缩小的趋势,直至围压超过500kPa后流体特性对土体渗透性的影响不大。施加围压相同而渗透液浓度不同的情况下,土体渗透系数随着CuCl2溶液浓度的增加先急剧减小随后则逐渐增大。微观结构分析结果表明,CuCl2溶液作为渗透液时土体渗透系数与纯净水渗透存在差异的主要原因是缘于重金属Cu2+改变了黏土的内部结构,影响了黏土的孔隙大小,从而造成了宏观渗透性的差异。     

有机物污染场地浅层异位固化稳定化试验研究

以某化工企业有机物污染浅层土为对象,应用4种固化药剂进行固化稳定化修复对比研究。通过现场异位固化稳定化结合室内无侧限抗压强度、毒性浸出等试验,讨论了固化剂组份、龄期对其物理力学性质和浸出特性影响,并对比分析了其固化稳定化效果及机理。结果表明:随着养护时间增长,修复土p H值、毒性浸出溶液的有机物浓度降低,其中pH值由0 d的12.76~13.11降至28 d时的12.11~12.69,而有机物浸出浓度14d降幅在65%~100%间;干密度及无侧限抗压强度qu则稳步提高,其中干密度28 d增幅达14.4%~23.2%,而强度最大增加到122 k Pa。固化剂3和4修复污染土干密度较大,28 d密度超过1.37 g/cm~3,密实作用明显;添加固化剂会立即显著增大污染土pH值,其中固化剂4(电石渣+凹凸棒土)各龄期pH值明显大于其他剂型;各固化剂对不同有机污染物的稳定效果有所差别,但均能有效固化稳定化苯胺、2-氯酚、萘、苯、甲苯、邻-二甲苯;就污染物总体固化稳定化效果而言,含活性炭组分的固化剂1效果最为突出,其总稳定率接近100%;含水泥组分的固化剂2,3对土体的增强作用较好,其28 d强度可达109 k Pa以上。相较其他药剂,固化剂4在成本、能耗及污染物排放方面表现最优,且能较好满足场地修复对有机物稳定率及强度的要求,综合效果最佳,为优选的最佳剂型。     

水泥固化铜污染土的强度特性及机理研究

随着中国城市化进程的不断加快,城市工业场地的重金属污染程度也在加剧。地基土受到重金属污染后,其工程性质会发生改变。固化稳定法是处理重金属污染土地基的常用方法之一。针对该项技术,本文试验研究了铜离子掺量、水泥掺量以及养护龄期对固化污染土的强度特性的影响,并对固化机理进行了分析。试验结果表明:当铜离子掺量低于0.3%时,随着铜离子掺量的增加固化污染土强度变化不大;当铜离子掺量达到0.5%时,土体强度显著下降;但随着水泥掺量及养护龄期的增加,土体强度会有一定程度的提高。     

冻融循环对不同固化铅污染土抗剪指标的影响

冻融循环对不同固化重金属铅污染土工程特性的劣化效应不尽相同。该文分别使用水泥、石灰、粉煤灰对人工制备的铅污染土进行固化修复,对修复土样进行反复冻融后,通过直剪试验测得了各土样的抗剪指标。使用计算机绘图分析所得抗剪指标,得到了冻融循环对固化铅污染土抗剪强度的劣化规律。试验结果表明,三类固化剂能大幅提高固化铅污染土的抗剪指标,但提高程度有所不同;冻融循环作用会劣化固化铅污染土的抗剪指标,其劣化作用也因修复土样种类不同而有较大差别。     

微生物固化砂土的研究进展

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种新兴的土体加固改良技术,该技术具有高效、环保和经济的特点。MICP通过将微生物引入到岩土工程中,利用微生物诱导碳酸钙改善土体的物理力学性能。近年来,生物岩土技术逐渐成为岩土工程的一个热门研究方向。从微生物诱导碳酸钙沉淀的基本原理出发,归纳总结MICP反应中影响因素(细菌、营养液成分、pH、温度和固化方式)对生物固化砂土的影响,阐述生物固化土的岩土工程性质(渗透性、强度、耐久性、液化性、扫描电镜和X射线衍射微观机理)和工程应用(砂土改良、污染土修复、混凝土裂缝修复和飞尘抑制)。通过对国内外MICP方向的文献整理和归纳,探讨MICP发展方向和存在的问题。     

固化/稳定化和软土加固污染土的强度和浸出特性研究

研究了固化/稳定化和软土加固两种土壤搅拌技术修复英国Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土的强度和浸出特性。使用的固化剂为氧化镁和高炉矿渣。选取现场固化/稳定化和软土加固处理后取回实验室分别养护1.5 a和1a的试样,开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对两种技术处理复合污染土的强度和浸出特性的影响。研究结果表明,氧化镁–高炉矿渣可以显著提升污染土强度,固化土无侧限抗压强度均值均超过英国的设计值350 kPa;浸出结果表明修复后除部分样中Ni不达标,Cu和Pb的浸出浓度均达到英国饮用水标准。氧化镁和高炉矿渣联合使用可以有效固化Ni。相较于软土加固技术,固化/稳定化技术修复污染土pH值更高、Ni浸出浓度和有机物浸出浓度更低,在固化重金属和有机物复合污染土方面效果更加显著。场地深度对修复后污染土的性质影响微弱。