酸溶液淋溶作用下重金属污染土固化体浸出特性及机理

采用KH_2PO_4—水泥复合材料对铅污染土进行固化/稳定化处理,为了研究酸雨淋溶对铅污染土固化体浸出特性的影响规律及其机理,开展了不同KH_2PO_4添加量、浸出时间和淋溶液pH对Pb浸出行为的影响规律试验研究。探讨了铅污染土固化体浸出机理。结果表明,KH_2PO_4对铅污染土有良好的稳定作用。酸溶液淋溶作用下固化体中Pb的释放行为与pH直接相关,强酸作用下Pb的溶出量大。固化体中Pb的浸出也与浸出液pH相关,强碱性有利于Pb的迁移。浸出液pH与固化体中的碱性水化产物释放量有关。对于pH=2和5溶液,Pb的累积浸出率随时间呈线性变化,而对于pH=3溶液,Pb的累积浸出率随时间呈两阶段线性变化。固化体在pH=2溶液浸泡下,Pb的释放机理为溶解控制;对于pH=3溶液浸泡,机理则为先溶解控制再表面冲刷;而对于pH=5溶液浸泡,Pb的释放机理为扩散控制。     

短期冻融循环作用下固化铅污染土毒性浸出特征研究

冻融循环作用是影响污染土环境效应的重要营力之一.该文通过TCLP毒性浸出试验,结合室内土工试验,ICP-OES、XRF化学分析等手段,研究短期冻融作用下固化铅污染土浸出性质的变化,以及污染土浸出液各项理化指标间的相互影响关系.研究结果表明:在冻融作用前期,突然开始的冻融作用对污染土可能起到扰动作用,使浸出液指标突然发生较大变化;冻融循环作用会降低土壤对铅离子的吸附能力以及固化剂的固化能力.     

短期冻融循环作用下固化铅污染土毒性浸出特征研究

冻融循环作用是影响污染土环境效应的重要营力之一.该文通过TCLP毒性浸出试验,结合室内土工试验,ICP-OES、XRF化学分析等手段,研究短期冻融作用下固化铅污染土浸出性质的变化,以及污染土浸出液各项理化指标间的相互影响关系.研究结果表明:在冻融作用前期,突然开始的冻融作用对污染土可能起到扰动作用,使浸出液指标突然发生较大变化;冻融循环作用会降低土壤对铅离子的吸附能力以及固化剂的固化能力.     

氧化还原电位对污染土固化体中砷浸出行为的影响

砷(As)的价态和迁移性与氧化还原电位(EH)密切相关,固化/稳定化后的As污染土处于复杂的氧化还原环境中,EH的变化可能导致固化体中As浸出风险增加,目前对EH变化情况下固化体中As浸出行为的研究尚不多见。通过半动态浸出试验研究了稳定化/固化修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土在不同氧化还原条件下的As浸出行为,通过X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究了浸出试验前后土中矿物成分和As价态的变化,揭示了相关机理。结果表明,浸出液中As的浸出总量与浸提液EH密切相关,浸提液EH越低,As浸出浓度越高;当浸提液EH为0 mV时,As的扩散系数达到3.11×10^-13 m²/s,可浸出指数达到了8.72,表明修复后的高浓度As(Ⅲ)污染土不适合在强还原性环境中堆放和再利用;XRD分析表明,随着浸提液EH降低,土中的铁氧化物/氢氧化物发生还原溶解,进一步导致As的解吸附;XPS分析表明,随着浸提液EH降低,土中的As(Ⅴ)被还原为高迁移性的As(Ⅲ),从而增加了As的潜在移动风险。该研究为高浓度As(Ⅲ)污染土的长期安全处置提供了科学依...     

酸雨环境下磷酸镁水泥固化锌污染土溶出特性研究

通过对磷酸镁水泥(简称MPC)固化锌污染土进行半动态淋滤试验,以研究酸雨作用下重金属的溶出特性,通过更新淋滤液试验组的浸出液电导率和pH的测试来再次印证Zn~(2+)在半动态淋滤试验中的淋滤特性,并添加普通硅酸盐水泥(简称CEMI)固化土试验组进行对比。通过对MPC固化锌污染土半动态淋滤后浸出液中锌离子浓度的测试,分析淋滤液初始pH值、固化剂类型对MPC固化污染土累积锌溶出特性的影响规律。试验结果表明,CEMI组试样累积锌溶出质量大于MPC组试样;初始淋滤液pH=2时的试样表面溶出锌总量普遍高于pH为4和7,而pH=4和7时的试样表面溶出锌总量比较接近;采用更新淋滤液方式的3组试样溶出的Zn~(2+)量均大于不更新淋滤组;氧化镁与磷酸盐的比值(M/P)为6∶1的试样固化效果优于M/P为3∶1的试样。通过试验数据计算分析,得到了有效扩散系数De;锌的De会随酸雨初始pH的下降而增大,淋滤液初始pH=2时的锌的De普遍大于pH=4,7时的De几个数量级。研究结果表明,酸雨作用下影响磷酸镁水泥固化锌污染土溶出特性的主要因素为水泥固化剂的种类以及酸雨的pH值。     

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。     

水泥固化稳定重金属污染土的工程性质试验研究

随着社会的快速发展,因工业生产以及人类活动引起的地基土重金属污染现象越来越严重。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。以人工制备的铅或锌重金属污染土为研究对象,通过系统的室内试验,着重研究水泥固化稳定重金属污染土的工程性质。试验结果表明,土体受到污染后,其强度降低;掺入水泥固化稳定的重金属污染土的强度随水泥掺入量以及养护龄期的增加显著增大。通过试验还发现,较低浓度重金属离子的存在可以促进水泥固化土抗剪强度的提高。     

活化钢渣在固化稳定化工业重金属污染土中的应用

针对钢渣基可持续型固化剂在工业重金属污染土固化稳定化的应用效果进行了试验研究,以重金属固定效率为评价标准,得到了磷酸盐活化钢渣的工艺参数。结果表明,磷酸二氢钾活化可以明显改善钢渣对重金属铅锌镉的固定效果。磷酸二氢钾和钢渣质量比为2%~4%时,通过湿法拌合、20℃风干制得的活化钢渣对重金属铅锌镉的固定效果最佳。并进一步以非活化钢渣作为对比,分析了活化钢渣固化铅锌镉污染土的环境安全及强度特性。结果表明,活化钢渣添加可以显著降低重金属铅锌镉的浸出浓度,提高污染土的pH值。活化钢渣的添加可以提高污染土的无侧限抗压强度,并随着固化剂的掺量的增加而增长;与未活化钢渣相比,钢渣的活化过程会削弱固化土的强度增加,而且固化剂掺加量越大削弱程度越大。     

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。     

水泥固化重金属污染土干湿循环特性试验研究

水泥固化/稳定法是修复污染土地基的常用方法,修复后的固化土在外界环境干湿循环作用下的稳定性如何是事关修复成败的关键所在。通过系统的室内试验,着重研究了水泥固化Pb²⁺、Zn²⁺污染土在干湿循环作用下的强度特性、淋滤特性以及微结构变化规律,揭示了水泥固化重金属污染土的微观作用机制。试验结果表明,固化土体的强度及淋滤特性随着水泥掺量的增加得到了显著改善。固化重金属污染土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先增大,达到峰值后,随干湿循环次数的继续增大而减小。污染物掺量较低时,重金属离子的滤出浓度在干湿循环作用初期略有降低,此后则有所增加,但变化幅度较小;高污染物掺量时,滤出液中的重金属离子浓度较高,且随着干湿循环次数的增加而不断增大。低污染物掺量下,水泥对Pb²⁺及Zn²⁺固化效果相差不大;高污染物掺量下,水泥对Zn²⁺的固化效果较好。经过干湿循环作用后的固化土的扫描电镜试验结果与与其宏观力学及淋滤特性指标变化规律一致,从微观角度揭示了固化土工程性质的变化机制。     

酸雨入渗对水泥固化铅污染土淋滤特性的影响研究

以水泥固化铅污染土（Pb-CHMS）为研究对象，通过Batch淋滤试验和柔性壁土柱酸雨入渗试验，对Pb-CHMS在酸雨作用下的淋滤特性进行了研究。Batch试验结果表明，当酸雨pH=2.5时，滤出液pH显著降低，钙（Ca）浓度显著增加；铅（Pb）浓度则随pH降低而减小。柔性壁土柱酸雨入渗试验结果表明，Pb-CHMS渗透系数随渗透量和时间增加而降低，酸雨入渗导致渗透系数降低速率减缓；pH、Ca和Pb溶出量随渗透量降低；并建立了Pb-CHMS室内土柱酸雨入渗时间与所模拟的固化污染土体酸雨入渗时间的关系。     

基于半动态淋滤试验的水泥固化铅污染黏土溶出特性研究

通过半动态淋滤试验,研究淋滤液pH分别为2,4,7时水泥固化铅污染土的溶出特性,以定量评价水泥固化铅污染土的环境安全特性。结果表明,当淋滤液初始pH为2时,试样中累积铅溶出质量约为pH为4和7时的47～106倍；而pH为4和7时累积铅溶出质量差别不明显。试样水泥掺量由12%提高到18%时,试样累积铅溶出质量降低了28%～68%,表明增大水泥掺量有利于铅的固定。通过对试验结果的理论分析,求算得出了铅扩散系数D_e；淋滤液初始pH=4,7时D_e很接近；而淋滤液初始pH=2时,D_e比pH=4或7时的D_e高约3,4个数量级；当水泥掺量由12%提高到18%时,试样D_e降低了约17%～99%。上述研究结果表明,强酸性淋滤液和水泥掺量明显影响固化污染土中铅溶出量和扩散系数。     

铅污染土固化体冻融循环效应和微观机制

为了研究冻融循环对铅污染土固化体工程特性的影响规律及其作用机制,开展了不同压实度试样(90%,96%)的冻融循环试验。通过对经历不同冻融循环次数(0,3,6,10次)作用后的试样进行无侧限抗压强度、渗透和溶出特性试验,探讨了冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性的影响规律。试验结果表明,冻融循环作用对不同压实度试样有着不同的影响规律。随着冻融循环次数增加,90%压实度试样的抗压强度降低、渗透性增大、铅浸出浓度增大,而96%试样呈现出相反的规律,即冻融循环对高压实度试样影响不大。为了探索冻融循环作用对铅污染土固化体工程特性影响的微观机制,开展了不同冻融循环作用下试样微观结构试验。试验结果表明,冻融循环对高压实度(96%)试样微观结构影响不大,随着时间的延长,试样内颗粒团聚,孔隙减小,试样内孔隙以颗粒间和团粒内孔隙为主;而冻融循环作用使低压实度试样(90%)孔隙增大,试样内颗粒团聚,团粒间大孔隙占主要比重,这是导致低压实度铅污染土固化体工程特性的劣化的根本原因。     

淋滤条件下水泥固化铅污染高岭土的强度及 微观特性的研究

通过半动态淋滤试验,研究淋滤液初始pH=2,4,7时水泥固化铅污染土的强度、微观和钙溶出特性。无侧限抗压强度试验及钙溶出率（CFR_Ca）结果表明：半动态淋滤试验使试样无侧限抗压强度（q_u）较标准养护39 d试样降低了1%～42%；淋滤液初始pH=2时,CFR_Ca为pH=4或7时的2～7倍,而pH=4与7时q_u及CFR_Ca差别均不明显；水泥掺量由12%提高到18%时,q_u增大了35%～98%,CFR_Ca降低了40%～58%；固化铅污染土较固化未污染土,其q_u小50%～68%,而CFR_Ca大29%～175%。试样无侧限抗压强度比q_r（淋滤后试样q_u/标准养护39 d试样q_u）与CFR_Ca在双对数坐标下呈现良好线性关系：随CFR_Ca增大,q_r减小,说明钙的溶出是控制固化污染土/未污染土强度的主要因素之一。X射线衍射、扫描电镜及压汞试验结果表明,高浓度铅抑制水泥水化/火山灰反应,固化铅污染土与固化未污染土孔隙分布分别呈单峰和双峰特征,固化铅污染土中铅形成Si-O-Pb结合体、PbAl₂O₄、CaPbO₃等沉淀是铅固化稳定化的主要机理之一。     

碱激发高炉矿渣固化铅污染土酸缓能力、强度及微观特性研究

采用碱激发高炉矿渣对铅污染土进行固化稳定处理,并研究其固化稳定机理。结果表明:随着固化剂掺量提高,GGBS-MgO固化铅污染土酸缓能力的固化污染土酸缓冲系数β随之提高;铅能够抑制GGBS-MgO进行水化反应,致使GGBS-MgO固化铅污染土比表面积远低于同掺量的固化未污染土;GGBS-MgO固化铅污染土q_u均低于相同掺量下固化未污染土,且无侧限抗压强度与其比表面积间存在明显的线性关系;SEM和XRD结果显示,GGBS-MgO固化铅污染土和固化未污染土的试样,主要水化产物都为C-S-H与Ht;累积进汞量和孔径直径结果显示,GGBS-MgO固化未污染土累积进汞量高于固化铅污染土。