改性磷矿渣稳定铅污染土的赋存形态及浸出特性试验研究

采用改性磷矿渣(MPS)对铅(Pb)污染土进行稳定化处理.基于浸出试验、形态提取试验和矿物分析试验,研究了改性磷矿渣(MPS)添加量对稳定土中Pb的浸出特性、赋存形态和矿物成分的影响规律,并与相同添加量的普通硅酸盐水泥(OPC)作对比.结果表明：MPS和OPC均可降低污染土中Pb的浸出特性,但MPS对Pb稳定效果明显优于OPC.与OPC稳定土相比,MPS稳定土具有更好的环境安全特性和较低的溶出风险.形态提取试验表明：OPC可促进Pb从弱酸提取态向可还原态转化,而MPS可促进Pb从弱酸提取态向可氧化态转化,污染土中Pb赋存形态的改变是MPS和OPC稳定土Pb变化的主要原因.矿物分析试验表明：OPC对Pb的稳定机制为包裹、吸附和沉淀作用,而MPS稳定对Pb的稳定机制为生成难溶的氟磷氯铅矿沉淀.铅污染土中矿物成分的变化是Pb赋存形态和浸出特性变化的根本原因.     

水泥固化铅污染土碳化深度变化规律及预测方法

为评价碳化作用下固化/稳定化的耐久性,人工配制铅污染土,采用水泥固化后进行加速碳化试验,分析水泥固化铅污染土碳化深度和CO2扩散系数的变化规律,并提出了碳化深度的预测方法.试验结果表明:水泥固化铅污染土碳化深度与碳化时间平方根成线性关系;碳化系数随干密度、含水率或水泥掺入量的增加而减小,随着铅质量分数增加略有增大;CO2扩散系数随孔隙比或气隙率的增加而增大,随饱和度的增加而减小.基于非饱和土气体渗透模型,得到CO2扩散系数与气隙率的幂函数经验关系,水泥固化土的气隙率介于0.04～0.36之间,孔隙曲折度参数为1.0.联合CO2扩散系数经验公式和Papadakis碳化模型,可预测水泥固化铅污染土的碳化深度,据此可评价碳化作用下水泥固化重金属污染土的长期耐久性.     

水泥固化铅污染粘土的pH-Dependent试验研究

通过pH-dependent试验,研究水泥固化铅污染土的溶出特性.对滤出液pH的研究结果表明,滤出液pH随加酸量增加而下降,且试样C12Pb2较C12Pb0、试样C18Pb2较C18Pb0的碱性/酸缓冲能力弱.对滤出液中铅浓度（[Pb]）随滤出液pH、水泥掺量的变化特征进行分析,结果表明,[Pb]随滤出液pH增大而先减小后增加;且试样C18Pb2较C12Pb2,其溶出的[Pb]显著减小,铅最大溶出率小5个百分点,表明水泥掺量的增大使得水泥对铅的固定效果更好,使固化土中可溶出的铅减少.     

工业废渣固化稳定铬污染土的工程安全特性

以某工业场地的铬污染土为研究对象,选用工业废渣(CGB)为固化剂,对铬污染土进行安全修复。通过含水率试验、pH试验、强度试验、浸出试验研究了工业废渣固化稳定后铬污染土的环境安全特性,并以相同掺量的普通硅酸盐水泥(OPC)做参照。结果表明：CGB固化稳定后的铬污染土具有较好的环境安全特性,而OPC固化稳定后的铬污染土仍具有较高的环境风险。虽然OPC固化稳定后的铬污染土的含水率、pH和抗压强度略优于CGB固化稳定后的铬污染土,但OPC固化稳定后的铬污染土浸出浓度仍高于我国危险废弃物鉴别标准(GB/T5085.3-2007)的限值,而当掺量为20%的CGM固化稳定后的铬污染土即可满足我国危险废弃物鉴别标准(GB/T5085.3-2007)。形态提取结果表明：CGM固化稳定后的铬污染土化学稳定性高于OPC固化稳定后的铬污染土,CGB主要将Cr从弱酸态转为可氧化态,而OPC主要将Cr从弱酸态转为可还原态。     

碱渣固化铅污染土淋滤特性试验研究

以人工制备的铅污染土为研究对象,选用碱渣作为固化剂,利用毒性浸出试验(Toxicity characteristic leaching procedure)评价了碱渣固化/稳定铅污染土的修复效果.通过分析Pb2+初始浓度、碱渣掺量及养护龄期对浸出液中Pb2+质量浓度及pH值的影响,探讨了碱渣固化土体中Pb2+的滤出特性.试验结果表明,增加土体中Pb2+含量可导致Pb2+滤出质量浓度增大,而增加碱渣掺量和养护龄期可有效降低浸出液中Pb2+质量浓度.此外,浸出液pH值的变化主要受碱渣掺量和养护龄期的影响.     

原位固化/稳定污染土不同深度下强度和浸出特性

采用原位固化/稳定化技术处理Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土.使用的材料包括水泥、粉煤灰、氧化镁及改性黏土等,选取固化/稳定化1.5年后的试样开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对固化/稳定化复合污染土的强度和浸出特性的影响.研究结果表明,各组分固化剂处理的污染土的无侧限抗压强度均满足英国设计规范限值,场地深度对修复后污染土强度的影响微弱;而浸出结果表明Cu,Zn和Pb均达到英国饮用水标准,部分Ni不达标;通过对比不同固化剂的处理效果发现改性黏土修复Ni效果好,但是其处理大分子有机物的能力未达预期.     

土壤有机质对铅污染土固稳特性的影响规律及微观机理

为了研究有机质对水泥固稳铅污染土特性的影响规律及其作用机制,开展了不同有机质含量(0%,0.5%,1%,2%,5%)铅污染土的固稳试验.通过无侧限抗压强度、渗透和溶出特性试验,探讨了有机质对水泥固稳铅污染土特性的影响规律.结果表明,随着有机质含量的增加,固化土的渗透性和浸出液pH增大,而抗压强度和铅浸出质量浓度降低.通过扫描电镜试验和压汞试验分析了有机质对铅污染土固稳特性影响的微观机制.结果表明,有机质通过阻滞水泥水化反应而使固化土胶结程度减弱,固化土的孔隙增大,渗透性增大且抗压强度降低.重金属与有机质发生络合等化学作用,改变了重金属的赋存形态,降低了重金属的迁移性,这是固化土中铅溶出质量浓度降低的本质原因     

碳化作用对固化污染土中铅运移特性的影响

为了研究碳化作用对固化污染土中重金属污染物的溶出机理与运移行为的影响,以铅污染土为研究对象,采用半动态淋滤试验测得污染物溶出质量浓度随淋滤时间的变化规律,计算污染物的扩散系数.结果表明:碳化作用下固化土试样浸出液中铅的溶出质量浓度增大;随淋滤液pH值的降低,铅的溶出质量浓度增大.铅累积溶出量的常用对数与淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为0.5的线性关系;碳化试样与未碳化试样的63d铅累积溶出量的比值介于1.13～1.64之间.铅通量的常用对数与归一化平均淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为-0.5的线性关系.水泥固化铅污染黏性土中铅的溶出是一个扩散控制的过程;水泥固化土中铅扩散系数的范围为1.4×10-18～2.6×10-14m2/s,碳化作用下固化污染土中铅的扩散系数增大.     

放射性废物水泥固化体铯固化机理研究

采用SEM、AAS等测试方法 ,研究不同沸石掺加量、不同成型方法的沸石基碱矿渣水泥放射性废物固化体Cs 浸出性能和固化体微观结构 ,推理出固化体中Cs 的 3种持留作用 :随矿渣水化进入固化体凝胶结构中 ;被沸石颗粒吸附且被水泥胶体包裹 ;存在于固化体孔隙中 其中固化体对Cs 的持留作用以沸石吸附为主 ,这是因为沸石表面的部分孔隙被水泥胶体所堵塞 ,增强了固化体持留Cs 的能力 ,据此建立了Cs 固化物理模型 ,探讨了Cs 固化机理 对影响固化体Cs 浸出率的 3个主要因素 :温度、沸石颗粒表面孔隙、固化体孔隙率进行了分析 ,进而合理解释了固化体中Cs 的浸出行为     

羟基磷灰石基固化剂异位固化稳定化修复重金属污染场地试验研究

为研究新型羟基磷灰石基固化剂SPC对污染土的真实修复效果,以甘肃省某Pb,Zn和Cd污染场地为对象,设计采用掺量8%的SPC进行现场异位固化稳定化(S/S)技术修复.修复前后进行现场动力锥贯入测试以分析土层贯入阻力值.同时钻取现场土样进行多组室内试验如土含水率、p H值、单一及连续浸提试验,以评价污染土和固化土理化、重金属浸出毒性、重金属形态分布特性之间的差异情况,并讨论SPC固定Pb,Zn和Cd的机理.结果显示:SPC固化污染土呈现中度碱性(p H=8.86~9.41),其含水率低于未固化污染土;同时SPC修复能够有效固定土中弱酸提取态Pb,Zn和Cd,使其转为更为稳定的残渣态,进而显著降低了污染土的重金属浸出毒性;此外,SPC异位S/S技术可明显提高污染土贯入阻力,不同深度处相较于修复前的贯入阻力增幅最高可达4.7倍.     

水泥—磷尾渣复合材料修复铅、镉污染土壤的再溶出特性研究

为了解决Pb、Cd污染土壤修复难的问题,选用水泥—磷尾渣对Pb、Cd污染土壤进行修复处理.利用短期溶出试验(醋酸溶出法、硫酸—硝酸溶出法)和长期溶出试验(半动态溶出试验)评估了水泥—磷尾渣修复后Pb、Cd污染土壤的再溶出特性.结果表明：水泥—磷尾渣对Pb、Cd有极好的固定效果,可大幅度降低污染土壤中Pb、Cd的溶出特性.醋酸溶出试验和硫酸—硝酸溶出试验结果表明水泥—磷尾渣修复后污染土壤具有较强的耐侵蚀能力,且当水泥—磷尾渣组分比为9.4∶0.6时,Pb、Cd的醋酸溶出浓度和硫酸—硝酸溶出浓度均低于我国地表水Ⅴ类标准值,当水泥—磷尾渣组分比为9∶1时,Pb、Cd的醋酸溶出浓度和硫酸—硝酸溶出浓度均低于我国地表水Ⅱ类标准值.半动态溶出试验结果表明：水泥—磷尾渣修复后污染土壤Pb、Cd长期溶出风险较低,在半动态试验周期内Pb、Cd最大溶出浓度均低于我国地表水Ⅳ类标准值.水泥修复Pb、Cd污染土壤具备进行二次利用的潜力.     

硫酸亚铁-碱性工业废渣胶凝材料固化/稳定Cr(Ⅵ)污染土的工程强度特性

以室内制备的Cr(VI)污染土为研究对象,以硫酸亚铁(FeSO4)为解毒剂,以碱性工业废渣胶凝材料(简称GFC)为固化剂,研究了GFC-FeSO4配比和养护龄期两种参数作用下修复后工程强度特性,并分析了修复后污染土Cr(VI)残留值和矿物成分的变化。结果表明：GFC-FeSO4在Cr(VI)污染土修复领域具有极高的应用前景,GFC-FeSO4既可有效降低污染土Cr(VI)残留值,又可使Cr(VI)污染土达到满足二次利用所需的强度特性。当养护龄期为28 d时,GFC-FeSO4配比为15 %/5 %时,修复后Cr(VI)污染土的工程强度高于我国主干路基层填料强度限值(4.0 MPa),且Cr(VI)残留值低于建设用地土壤(Ⅰ类)筛选值(3.0 mg/kg)。修复后Cr(VI)污染土的变形模量随工程强度的变化呈线性函数变化。GFC-FeSO4修复Cr(VI)污染土机理为生成了CrxFe1-x(OH)3、AFt、C-S-H和C-A-S-H等沉淀。     

FeSO4-GFC胶凝材料固化/稳定Cr(VI)污染土的工程结构理化特性

为研究固化/稳定后Cr(VI)污染土的工程结构理化特性,以硫酸亚铁(FeSO4)和碱性工业废渣胶凝材料(简称GFC)固化/稳定后Cr(VI)污染土为试验对象,分别剖析了药剂组分、养护时间对FeSO4-GFC胶凝材料固化/稳定Cr(VI)污染土的工程结构理化特性的影响规律.结果表明：提高GFC的掺量和养护龄期可快速增加修复土的pH、最大干密度、液限、典型粒径,提高修复土的物理性质;但提高GFC的掺量和养护龄期会造成修复土氧化还原电位增大,弱化了Cr(VI)的还原效果,增加环境风险,FeSO4-GFC会显著改变修复后Cr(VI)污染土的工程结构,引起比表面积和平均孔径变小.GFC生成的C－A－S－H、C－S－H和AFt等物质,会造成污染土颗粒出现团聚现象,改变了修复后粒径分布、孔隙结构和物质组成,这是FeSO4-GFC固化/稳定后的Cr(VI)污染土理化性质改变的内在原因.     

固化/稳定化重金属污染土力学及浸出特性试验研究

为解决传统固化剂在固化/稳定化法处理重金属复合污染土和重度污染土方面存在的不足,研发了一种新型固化剂。以人工制备的Pb、Cd、Cu复合重金属污染土壤为研究对象,开展了室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验。在此基础上分析了固化体力学特性、浸出特性等随养护龄期、污染土粒径、重金属污染水平的变化规律。以某金矿区三处重金属污染土壤为治理对象,开展了相关测试,验证了新型固化剂对于重金属污染土的固化效果。研究表明：新型固化剂对于复合重金属污染土和重度污染土的效果较好;固化体无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增大,随重金属污染水平、污染土粒径的增加而降低,固化体强度达17.35-33.45 MPa,均能满足固废填埋标准及建筑材料强度要求;重金属浸出浓度随养护龄期的增加而降低,随着污染土粒径和污染水平的增加而增加,浸出浓度均远低于（<0.1%）浸出安全标准限值,固化率>99.99%。所研发的高效重金属污染土固化剂,可用于重金属污染场地的固化修复及资源化利用。     

一般工业固废复合固化重金属污染土的力学及电化学性能

针对中国一般工业固废大量堆存问题,以工业固体废物赤泥、电石渣和磷石膏的有效利用为导向,以处理铜污染土为目的,制备复合固化剂并对铜离子污染土进行固化处理。通过研究固化土的无侧限抗压强度性能,对比分析了纯水泥固化剂与添加工业固废复合固化剂对铜污染土的固化效果。通过研究固化土的电化学阻抗谱特性,建立了固化土的等效电路模型,并着重从物理力学性能和微观结构特性揭示工业固体废物之间的相互作用效果及其对铜污染土的固化机理。结果表明：固化土的无侧限抗压强度均随龄期逐渐增大,且固化土的浸出毒性均满足国家相关标准要求。在一般工业固废作用下,固化土强度高于相应纯水泥固化土。固化土电化学Nyquist曲线在高频区随养护龄期增加逐渐出现容抗弧,且其半径逐渐增大;低频区为斜直线,且斜率随养护龄期逐渐增大。此外,固化土的强度与电化学参数R_ct1之间存在良好线性关系,可采用R_ct1对固化土强度的发展进行无损预测。借助微观测试手段发现固化土在养护过程中生成了凝胶物质和针状物质,水化产物的生成是固化土强度发展的主要缘由,且其对铜离子有一定的吸附、包裹和离子置换作用。     

水泥固化含铅污染土无侧限抗压强度预测方法

针对污染土的水泥固化稳定法修复技术,对水泥固化稳定重金属铅污染土的强度预测方法进行了研究.水泥固化含铅污染土强度由室内无侧限抗压强度试验所得,试验所用污染土通过人工制备而成,考虑了1.0×102,1.0×103,1.0×104,3.0×104mg/kg四种质量比和5%,7.5%,10%三种水泥掺量.结果表明:不同龄期水泥固化含铅污染土的无侧限抗压强度间大致呈线性关系,而2个不同水泥掺入比水泥固化含铅污染土的无侧限抗压强度比值与水泥掺入比呈幂函数关系;通过对不同配合比、不同龄期试样强度的进一步拟合分析,得到了根据某一龄期强度预测另一龄期强度的经验公式和根据某一水泥掺量的强度预测另一水泥掺量强度的经验公式,以上公式同时适用于普通水泥固化土和含铅水泥固化污染土.     

冻融作用下水泥固化煤化工废水污染土的强度特性及微观结构

为了解水泥固化煤化工废水污染土的强度特性及微观结构,以凹凸棒土为外掺剂,通过室内试验的方法研究了冻融循环作用下固化土的无侧限抗压强度、质量损失率及T2谱分布曲线.结果表明:养护28 d后,随外掺剂掺量增加,固化土的强度逐渐降低;随冻融循环次数增加,固化土的强度先增长后降低;掺加外掺剂固化土相比无外掺剂固化土,其强度明显降低;掺加外掺剂、无外掺剂和无苯酚无外掺剂三类固化污染土的累计质量损失率随循环次数的增加而增大,且呈相似的变化规律;在冻融循环3次时,固化土的孔隙减小且孔径变小,冻融循环5次和10次时,固化土的孔隙增加且孔径变大.由此可见,凹凸棒土虽使固化土强度降低,但因特殊的性质,对污染物的固化稳定化效果增强;固化土的强度变化与其内部孔隙和孔径有关.     

工业及建筑废弃物固化盐渍土的力学性能和路用性能影响

为探讨各试验因素及固化剂种类对固化盐渍土的力学性能和路用性能影响,采用单掺与双掺水泥窑粉尘、废弃混凝土再生微粉等工业及建筑废弃物作为固化方案,以初始含水率、养护龄期、固化剂掺量为试验因素,通过无侧限抗压试验研究固化盐渍土力学性能,并进行干湿与冻融耐久性试验、承载比试验,以评估固化盐渍土路用性能,采用扫描电镜试验对固化盐渍土进行微观结构分析,揭露其固化机理。结果表明：初始含水率、养护龄期、固化剂掺量、固化剂种类是影响固化盐渍土的力学性能和路用性能主要因素;养护28 d,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的力学性能与路用性能最佳,抗压强度达到3 227.40 KPa,干湿、冻融循环后残余强度分别达到2 924.60 KPa、2 243.49 KPa;从微观分析可知,废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的土体结构变得密实且稳定。可见,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土用作于盐渍土地区公路路基与路面基层的建设,具有一定的工程意义与经济价值。