水泥固化重金属污染土的淋滤特性试验研究

固化稳定法是目前处理重金属污染土场地的常用方法之一。经过处理后的污染土,不仅在强度上有所提高,而且重金属污染离子亦能被有效固化稳定下来。目前,这方面的研究成果主要集中在固化污染土的工程性质变化方面,而对固化土中的重金属离子的滤出特性研究较少。通过系统的室内试验,以经水泥固化后的铅和锌污染土为研究对象,着重研究固化污染土中重金属离子的淋滤特性。试验结果表明:水泥固化重金属污染土后,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,重金属的滤出率显著降低,并最终趋于稳定。在污染物掺量较低时,水泥对Pb2+的固化效果好于对Zn2+的固化效果;随着污染物掺量的增加,滤出液中Pb2+浓度的增幅要大于Zn2+浓度增幅。在污染物掺量较高时,水泥对Zn2+的固化效果好于对Pb2+的固化效果。     

水泥固化重金属污染土的淋滤特性试验研究

固化稳定法是目前处理重金属污染土场地的常用方法之一。经过处理后的污染土,不仅在强度上有所提高,而且重金属污染离子亦能被有效固化稳定下来。目前,这方面的研究成果主要集中在固化污染土的工程性质变化方面,而对固化土中的重金属离子的滤出特性研究较少。通过系统的室内试验,以经水泥固化后的铅和锌污染土为研究对象,着重研究固化污染土中重金属离子的淋滤特性。试验结果表明:水泥固化重金属污染土后,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,重金属的滤出率显著降低,并最终趋于稳定。在污染物掺量较低时,水泥对Pb2+的固化效果好于对Zn2+的固化效果;随着污染物掺量的增加,滤出液中Pb2+浓度的增幅要大于Zn2+浓度增幅。在污染物掺量较高时,水泥对Zn2+的固化效果好于对Pb2+的固化效果。     

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。     

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。     

水泥固化/稳定化场地污染土的效果分析

针对目前原位固化/稳定化技术的长效性以及不同污染场地对固化/稳定化处理效果影响的不确定性,通过对比水泥-粉煤灰固化剂处理的污染土在不同固化剂配比下的强度、pH和重金属的浸出随时间的变化情况,研究对比了其在英国两个实际场地修复项目之间的处理效果。涉及的两个污染场地分别位于英国的密德萨斯地区和Castleford,Yorkshire地区,均不同程度地被重金属(Cu、Ni等)和有机物所污染。通过实测现场固化污染土不同时间点的无侧限抗压强度和两种标准(TCLP和BSEN 12457)下的浸出液污染物浓度,给出了两个项目中水泥-粉煤灰固化污染土的强度和pH随时间变化的曲线;计算得出了不同时间点Cu和Ni的固定效率。现场试验结果表明,两种重金属在所有水泥-粉煤灰固化污染土0.08~17 a间的时间点上的固定效率均超过99.4%;最后,通过比较两个项目中在不同时间点所测得的强度、浸出等数据,验证了水泥固化污染土在工程实例中长达17 a的有效性。     

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。     

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。     

稻壳灰-水泥固化镉污染土性能及影响机制

为实现污染土和稻壳灰资源化利用,解决水泥固化材料高排放问题,采用稻壳灰-水泥为固化剂对重金属镉污染土进行固化处理。开展不同养护龄期、固化剂类型及镉含量下固化镉污染土无侧限抗压强度、毒性浸出、X射线衍射及扫描电镜试验,通过分析抗压强度、浸出质量浓度、破坏形态、微观形貌及矿物组成等宏微观特性,揭示稻壳灰-水泥固化镉污染土微观作用机制。结果表明：稻壳灰可以加速水泥水化过程,提高固化土无侧限抗压强度,低水泥掺量时加入5%～10%稻壳灰改善效果较优;固化土强度随镉含量增加而先升后降,存在临界值100～400 mg/kg;稻壳灰掺入后,土体脆性破坏特征减弱,镉污染下土体裂纹较多且破坏面不规则;固化土浸出质量浓度随龄期增加而降低,在镉含量为100 mg/kg时满足标准限值,稻壳灰部分替代水泥后浸出质量浓度相差不大;稻壳灰-水泥主要以水化硅铝酸钙聚合物凝胶（C-A-S-H）和钙矾石（AFt）共同支撑土体孔隙,不断团聚、胶结形成空间网状结构,形成骨架结构并吸附镉离子。     

水泥固化重金属铅污染土的强度特性研究

污染场地中开挖出来的污染土利用水泥固化处理（S/S法）后,其污染物质的淋滤特性和土体的强度得到改善,可用于场地的回填和堤坝的填筑等。针对该项技术,对水泥固化稳定后的重金属铅污染土的强度特性进行了研究。试验所用的铅污染土通过将硝酸铅溶液加入干土中人工制备而成,并考虑了不同铅离子含量和水泥掺量对水泥固化污染土强度特性的影响。试验结果表明：水泥固化污染土的无侧限抗压强度随着水泥掺量以及龄期的增长而提高;与常规水泥土（不含重金属污染物）强度相比,污染土中铅离子含量较低时,强度略有提高,铅离子含量较高时,强度显著降低;不同铅含量水泥土试样的应力应变关系均表现为强度越高,破坏应变越小;试样28 d龄期的变形模量与强度呈较好的线性对应关系。     

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。     

SPB和SPC固化稳定化镍锌污染土的强度及环境特性研究

以某汽配厂搬迁遗留电镀车间的镍(Ni)、锌(Zn)复合污染土为研究对象,研究2种新型固化剂SPB和SPC固化稳定化污染土的强度及环境安全特性。通过室内试验研究2种固化剂修复污染土的无侧限抗压强度(qu)、干密度(rd)、酸碱度(pH)、酸缓冲能力(ANC)及重金属浸出毒性、重金属形态分布等参数随固化剂掺量和养护龄期的变化规律。室内试验结果表明,污染土经固化剂SPB和SPC处理后q_u和rd显著提高,相同固化剂掺量、反应稳定(28 d)后,SPC固化土qu略高于SPB固化土,2种固化土rd基本相同;固化剂SPB和SPC使活性形态重金属转化为较稳定形态,重金属浸出浓度显著降低,但2种固化剂对重金属的固化稳定化效果存在差异,固化剂SPC固化稳定化Ni的效果优于固化剂SPB,而固化剂SPB固化稳定化Zn的效果更优;固化土pH显著提高,其中固化剂掺量10%、反应稳定后,SPB和SPC固化土pH分别为9.51和9.07;SPB和SPC固化土ANC均显著提高。另外,小试试验结果表明,SPC固化土pH低于PC固化土;固化剂SPC在短期养护(7 d)的固化效果优于PC。研究结果可以为固化剂SPB和SPC在实际工程的现场应用提供参考和建议。     

水泥固化法处理重金属污染土的强度特性研究

通过室内无侧限抗压强度试验,对水泥固化稳定后的重金属镍污染土的强度特性进行了研究,并对不同镍离子浓度、水泥掺入量和龄期对水泥固化土强度特性的影响进行了分析,对比分析了不同重金属离子对水泥固化土强度特性的影响,最终得到了水泥固化土强度预测公式。     

水泥窑协同处置污染土的理化性能表征

以印尼BAYAH某水泥厂协同处置的污染土为研究对象,对现场污染土进行化学成分、XRD表征和热重等分析,全面分析污染土的各种物化特性、有机物种类和重金属含量,为水泥窑协同处置污染土方案设定、设备选型和工艺开发提供了基础数据及技术支撑.     

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.     

酸雨作用下含磷固化剂处理铅锌镉复合污染土的半动态浸出试验研究

酸雨pH可显著影响固化重金属污染土的浸出量。定量评价固化污染土在暴露条件下(例如酸雨)对周边水土体环境的影响,需要明确固化污染土的有效扩散系数和阻滞因子这两个关键参数。现有研究多集中在固化污染土的浸出特性和表观扩散系数,有关有效扩散系数和阻滞因子的研究很少。本次研究旨在研究改进的KMP固化剂固化重金属Pb、Zn、Cd复合污染土在酸雨作用下的有效扩散系数和阻滞因子。解吸附试验表明,随着污染土中重金属Pb、Zn、Cd浓度增加,固化污染土的解吸附量增大,且解吸附曲线满足Freundlich平衡吸附/解吸附方程。半动态浸出试验结果表明,污染土中重金属Pb、Zn、Cd浸出机制主要由扩散控制,且拟合曲线斜率分别为0.60,0.56和0.61,表观扩散系数Dobs为1.05×10~(-16),7.84×10~(-13)和2.11×10~(-12) m~2/s。结合解吸附试验和半动态浸出试验结果可知,Pb、Zn、Cd的阻滞因子Rd分别为17165.6,254.6和109.3,有效扩散系数De分别为1.82×10~(-12),1.96×10~(-10),2.34×10~(-10) m~2/s。与其他学者结果相比,固化污染土中Pb的有效扩散系数低于其他学者的两个数量级,而Zn和Cd的求算结果与其他学者一致。     

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。     

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...     

碳化作用对水泥固化/稳定化铅污染土渗透特性的影响

采用人工配制铅污染土的方法制备不同水泥掺量和不同铅浓度的土样,开展碳化前后水泥固化/稳定化铅污染土的渗透试验,并分析试样的宏观渗透系数和微观孔隙结构之间的内在联系。研究结果表明,水泥掺量增加会降低试样的渗透系数;水泥掺量为7.5%时,碳化作用下渗透系数提高;水泥掺量为15%时,碳化作用下渗透系数降低。铅浓度越高,试样的渗透系数越高,而碳化作用又会增大试样的渗透系数。水泥掺量增加会显著降低试样的孔隙率;碳化作用使得试样中孔径小于0.1μm的孔隙增多,大于0.1μm的孔隙减少。     

水泥固化温州污染土的力学性质和微观结构特性

在不同水泥掺量和龄期条件下对NaCl、油脂、Pb(NO_3)_2污染的温州软土进行水泥固化处理后,土体的强度得到改善。为进一步得出水泥固化处理对于不同污染土的处理效果,对水泥固化稳定不同的污染土进行了无侧限抗压强度试验和微观结构研究。分析了不同污染物类型、污染物掺入量、水泥掺入量以及养护龄期对水泥固化污染土强度特性的影响以及不同污染物浓度下水泥固化土微观结构的差异。试验结果表明:NaCl在一定范围内促进了水泥固化土早期强度的提高;油脂使水泥固化土的强度明显降低,压缩性增大;Pb(NO_3)_2掺入到土体中后,水泥固化土的强度总体上略有降低,掺入量与强度之间大致呈线性关系。随着水泥掺入量及龄期的增加,水泥固化污染土的强度会有显著提高。扫描电镜(SEM)结果分析得出:由于污染物的作用,污染物浓度的增加使固化土中孔隙增多,结构变得疏松。