氯化钠、氯化镁侵蚀环境对水泥土力学性质影响试验研究

为了研究水泥土在氯化钠、氯化镁溶液侵蚀下的力学效应和侵蚀机理,设计进行了室内氯化钠和氯化镁两种溶液浸泡侵蚀试验。两种浸泡溶液浓度分别有0,1.5 g/L,3 g/L,6 g/L,浸泡时间为7 d,14 d及28 d,浸泡过程中对浸泡溶液的浓度进行定期取样、检测其离子浓度。对浸泡后的试件进行无侧限抗压强度试验,结合浸泡期间侵蚀溶液的离子浓度检测结果,从化学动力学的角度分析水泥土在这两种溶液中的受侵蚀机理。结果表明在浸泡过程中,钠离子、镁离子、氯离子的活跃度依次减小;氯离子的侵蚀效果主要取决于CaCl2·6H2O结晶的生成量;氯化镁溶液中,镁离子和氯离子共同对水泥土产生侵蚀作用,镁离子对水泥土的负面影响大于氯离子。     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。     

碱矿渣-粘土复合胶凝材料抗硫酸盐及酸侵蚀性研究

放射性废物固化材料的耐蚀性直接影响废物固化体的安全性。研究了新型放射性废物固化材料———碱矿渣—粘土复合胶凝材料(AASCM)在SO42-离子浓度为202.50 mg.L-1Na2SO4、MgSO4溶液及pH值为3.60的CH3COOH-CH3COONa溶液中的侵蚀性能。结果表明,在Na2SO4溶液浸泡后,硅酸盐水泥(PC)样品的表面生成物为CaSO4.2H2O和三硫型水化硫铝酸钙(AFt),而AASCM、碱矿渣水泥(AASC)的表面生成物仅检测出CaSO4.2H2O相;在MgSO4溶液中浸泡后,其表面生成物除分别产生上述相应生成物之外,还有纤维状产物。AASCM中的富铝组分未导致AFt的形成。AASCM具有较硅酸盐水泥好的抗硫酸盐及酸侵蚀性能,与碱矿渣水泥相当。     

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.     

电石渣/偏高岭土固化铜污染土淋滤特性试验

针对不同配比的电石渣/偏高岭土固化铜污染土,进行毒性浸出试验(TCLP淋滤试验),分析固化剂掺量对淋滤特性的影响规律,优选确定了电石渣和偏高岭土固化铜污染土的最佳配比,对类似实际工程具有借鉴意义.结果表明,电石渣掺量增加会使浸出液pH增加而Cu~(2+)浓度下降,但当电石渣掺量超过9%以后滤出液的Cu~(2+)浓度则无明显改变;偏高岭土掺量增加会使滤出液pH略微下降,而Cu~(2+)浓度先下降后上升.基于试验结果,优选电石渣掺量为10%、偏高岭土掺量为5%时,地聚合物对2%铜污染土的固化/稳定化效果最好.     

冻融循环下磷酸镁水泥固化铜污染土的淋滤特性研究

将自制磷酸镁水泥用于铜污染土的固化稳定,研究其淋滤特性和微观结构。以磷酸镁水泥固化铜污染土为研究对象,研究冻融循环条件下磷酸镁水泥掺量、初始铜离子浓度等因素对固化后重金属铜污染土的淋滤特性及固化稳定性的影响。结果表明:冻融循环和磷酸镁水泥掺量会影响磷酸镁水泥固化铜污染土的浸出液中铜离子浓度和上清液pH,随着冻融循环次数和铜离子浓度的减少及水泥掺量的增多,铜离子浓度显著降低;浸出液的pH随冻融循环次数的增多而降低,随磷酸镁水泥水泥掺量的增多而提高,随铜离子浓度的增大而降低。最后与扫描电镜试验结果结合解释了水分迁移对固化机制的影响。     

磷酸化木质素的合成及对铅离子的去除性能

针对碱木质素对水溶液中金属离子去除能力有限、难以直接作为重金属离子吸附剂的现状,对其进行磷酸化改性.采用红外光谱、颗粒电荷分析、扫描电镜、原子吸收光谱等方法研究改性木质素对Pb~(2+)的吸附性能及相关机理.结果表明:改性后的木质素表面粗糙多孔,比表面积由2.12 m~2/g增加至11.17 m~2/g,能快速吸附Pb~(2+)且性能明显优于原碱木质素,其主要是通过磷酸根、酚羟基、羧基等带负电荷官能团与Pb~(2+)的静电作用,以及分子中的H~+与Pb~(2+)的离子交换作用进行吸附;磷酸化木质素对Pb~(2+)的去除性能主要受投加量、Pb~(2+)初始质量浓度、pH值和温度的影响;随着木质素投加量和溶液pH值的增大,磷酸化木质素对Pb~(2+)的去除率升高,在30℃下对Pb~(2+)的去除率达92.36%.     

羟基磷灰石的制备及对Pb~(2+)的选择性吸附

为了提高对Pb~(2+)的吸附选择性及吸附量,采用共沉淀法,以CaCl_2和(NH_4)_2HPO_4为原料、葡萄糖碱性溶液为反应介质,制得羟基磷灰石(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,HAP)。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米粒度仪、物理吸附仪对样品进行表征,并考察HAP对Pb~(2+)的最优吸附条件和在Pb~(2+)和Cd~(2+)混合溶液中HAP对Pb~(2+)的吸附选择性。结果表明:制备的HAP呈细小的颗粒状,粒径均匀分布,平均粒径为220 nm左右,结晶度较差;将HAP样品在600℃马弗炉中煅烧2 h后,样品结晶度变大,但吸附效果远低于未煅烧的样品,因此选择未煅烧的样品作为吸附剂。在HAP用量为0.1 g/L、pH=6、温度为30℃、Pb~(2+)初始质量浓度为140.3 mg/L、饱和吸附时间为60 min的条件下,HAP对Pb~(2+)的吸附量达到1 412 mg/g左右;在Pb~(2+)和Cd~(2+)混合溶液(Pb~(2+)初始质量浓度为70.8 mg/L,Cd~(2+)初始质量浓度为83 mg/L)中,HAP对Pb~(2+)的吸附量是Cd~(2+)吸附量的2.26倍,对Pb~(2+)的选择性系数达到1 961.73。     

微生物自修复砂浆裂缝区溶液理化特征

针对微生物自修复水泥基材料仅浅层修复的问题,探究裂缝宽度、开裂龄期和裂缝深度对裂缝区溶液理化参数的影响,解释浅层修复的原因.通过pH试纸和pH计测得裂缝区溶液的pH值,通过钙离子计和EDTA滴定测得裂缝区溶液的Ca~(2+)浓度,通过酶标仪测得裂缝区溶液的碳酸根离子浓度,从而确定裂缝区溶液理化特征.结果表明:在密闭环境下,裂缝区溶液pH值均在13.3左右;试件开裂龄期由3 d增至56 d,裂缝区溶液Ca~(2+)浓度由140 mg/L逐渐增至350 mg/L.在大气环境下,裂缝区溶液表层3 mm内pH值相对较低,沿裂缝深度方向先增加后稳定(pH值在13.2左右);裂缝区溶液Ca~(2+)浓度沿裂缝深度方向先增加后趋于稳定;裂缝区溶液CO■浓度沿裂缝深度方向先降低后稳定至1.5 g/L左右;裂缝区加入微生物后,表层CO■浓度有所增加,深度方向CO■浓度无显著提升.裂缝深处CO■浓度较低是导致裂缝区修复较浅的主要原因.由SEM和XRD可知,裂缝区矿化产物主要是方解石型碳酸钙,微生物作用下的矿化产物呈凝胶状且具有一定的黏结性.     

壳聚糖聚丙烯酸水凝胶对Pb~(2+)的吸附机理研究

对辉光放电电解等离子体(GDEP)引发制备壳聚糖/聚丙烯酸(CS/PAA)水凝胶的机理进行了初步探讨,研究了CS/PAA对Pb~(2+)的吸附行为,详细考察了溶液pH、吸附时间和初始浓度对Pb~(2+)吸附量的影响,并对CS/PAA的再生和重复利用性进行了研究.同时,结合FT-IR和XPS表征,分析了CS/PAA吸附Pb~(2+)的作用机理.结果表明,CS/PAA对Pb~(2+)的吸附符合动力学准二级模型和Langmuir吸附等温式;在最佳吸附pH=5.1,吸附120 min时,CS/PAA对Pb~(2+)的最大理论吸附量为639.4mg·g-1;CS/PAA在0.015mol·L~(-1) EDTA-4Na溶液中具有优异的再生和重复利用性,其对Pb~(2+)的吸附存在离子交换和螯合作用.     

陶粒的FeCl3负载改性及对重金属的吸附行为

为提高多孔陶粒在高重金属离子含量环境中的吸附容量和稳定性,采用焙烧法对多孔陶粒负载改性,研究了陶粒在FeCl_3溶液中的浸渍次数、FeCl_3溶液浓度及焙烧温度对陶粒表面形貌和重金属离子去除率的影响,确定了负载制备改性陶粒的最优工艺参数:FeCl_3溶液浸渍3次、FeCl_3溶液浓度为1.5mol/L、焙烧温度为650℃.在高重金属离子含量条件下,改性前后陶粒对Cu~(2+)的吸附量由0.188mg/g增加至0.897mg/g,Cu~(2+)浸出率由3.52%降低至0.96%;改性陶粒对Pb~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)的去除率分别为15.0%、22.4%、50.1%,较未改性时分别提高了6.7倍、7.9倍和8.7倍.     

膨化改性稻壳对核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)离子的吸附特性

研究了新型吸附剂膨化改性稻壳对放射性废水中的核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)的吸附特性,考察了pH值、吸附剂用量、温度、时间和初始浓度等影响吸附的因素,分析了吸附过程中各种离子在溶液中的反应动力学、热力学参数及等温吸附规律。通过实验证明稻壳经膨化改性后对核素U~(6+)及重金属Cu~(2+),Pb~(2+)吸附效果明显,当pH值分别为3,5,5,吸附时间为40 min时,溶液中U~(6+),Cu~(2+),Pb~(2+)的去除率分别可达到89.10%,86.84%,96.58%;通过吸附理论拟合研究证明膨化改性稻壳对Cu~(2+),Pb~(2+)的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附模型理论,对U~(6+)的吸附行为符合Freundlich等温多分子层吸附模型理论。     

玉米酒糟对铅的吸附特征研究

采用玉米酒糟为吸附剂,以其添加量、溶液pH、Pb~(2+)初始浓度、反应时间、反应温度为影响因素,研究玉米酒糟对水中铅吸附特征及机制。结果表明,随玉米酒糟用量增加,吸附量下降;随Pb~(2+)初始浓度的增加、溶液pH的升高、吸附时间的延长以及温度的升高,玉米酒糟对铅的吸附量增加;动力学分析发现,伪二级动力学方程拟合的平衡吸附量(q_e=41.49 mg/g)与实际平衡吸附量(q_e=41.69 mg/g)较为接近;Langmuir等温吸附模型可较好地拟合玉米酒糟对Pb~(2+)的吸附;热力学计算参数结果显示△G0、△H0、△S0,表明玉米酒糟对铅的吸附为非自发吸热的熵增过程;玉米酒糟表面的羟基、羧基、羰基可通过表面官能团络合作用吸附Pb~(2+);玉米酒糟对铅的吸附机制包含物理吸附、络合作用、离子交换和静电吸附。     

金属离子对微细石英颗粒沉降特性的影响规律

为掌握不同金属离子对微细石英颗粒沉降特性的影响规律,通过沉降试验研究了Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)离子浓度和pH值对石英沉降特性及表面电位的影响。结果表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)对石英沉降产率和表面电位影响较小;Al~(3+)、Fe~(3+)存在时,合理的离子浓度和溶液pH值能够提高石英沉降产率;随着Al~(3+)、Fe~(3+)浓度的增加,石英沉降产率不断增加,石英颗粒表面Zeta电位不断向正方向移动且变化比较明显;Al~(3+)在溶液pH值为5时有利于石英沉降,且Zeta电位绝对值最小;Fe~(3+)在溶液pH值为3~10时能够促进石英沉降;增加溶液pH值会使石英颗粒表面Zeta电位向负方向移动,pH值越高,石英颗粒表面Zeta电位向负方向移动趋势越明显。     

硫酸盐对超细矿粉水泥土强度的影响

目的研究超细矿粉水泥土抗硫酸盐侵蚀后超细矿粉水泥土强度及其应力-应变,分析水泥土的内部结构.方法采用不同质量浓度Na_2SO_4溶液浸泡进行单因素对比实验,对超细矿粉水泥土进行无侧限抗压强度实验及应力-应变实验,并结合扫描电子显微镜(SEM)观察水泥土的结构.结果超细矿粉掺量为8%,Ca(OH)_2掺量为1.8%,水泥掺量为2%制成水泥土试块,在侵蚀28 d后,随着溶液中Na_2SO_4质量浓度的增大,水泥土无侧限抗压强度在出现小幅度的降低后升高.当Na_2SO_4质量浓度为9 g/L时,水泥土抗压强度达到了最大值4.55 MPa,较清水浸泡时提高了53%,其应力-应变曲线弹性模量最大,最先达到峰值应力5.95 MPa后随着应变的增加,应力下降.结论超细矿粉水泥土受硫酸盐侵蚀后强度先增加后降低,通过SEM扫描电镜对水泥土微观结构的观察可以看出微观形态的改变规律与宏观力学性能表现一致.     

H_3PO_4活化法制备污泥基活性炭吸附去除Pb~(2+)研究

以养殖废水生化处理后的剩余污泥为原料,H_3PO_4为活化剂制备污泥活性炭.将其用于对Pb~(2+)废水处理,结果表明,用H_3PO_4化学活化法在550°C活化60min时制备出污泥活性炭20mg,对pH=5.5,5mg/L的Pb~(2+)溶液、吸附80min后,吸附去除率可达98.7%:污泥活性炭对Pb~(2+)废水的吸附规律符合Langmuir吸附等温模型,饱和吸附量为42.9mg/g.     

多组分重金属复合体系在高岭土中的吸附差异

重金属环境污染问题日趋严重。针对利用黏土矿物高岭土治理多组分重金属环境污染的问题,本文研究了三种重金属离子镉(Cd~(2+))、铅(Pb~(2+))和铜(Cu~(2+))在土壤中广泛存在的高岭土于不同理化条件下(包括吸附时间、pH值、离子强度、重金属离子初始浓度)的吸附行为特性,以及两相与三相多组分重金属之间的竞争吸附行为。研究结果表明:在恒温条件下吸附达平衡后,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附率均大于70%;当反应体系pH7.0时,高岭土对这三种离子的吸附率可达90%以上;而当离子强度大于0.05 mol/L时,吸附率降低近一半。在复合体系中,不同重金属离子在高岭土表面的竞争吸附作用使高岭土对各重金属离子的吸附量小于单一组分,其中,高岭土对三种重金属离子的吸附能力大小为Cu~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)。研究结果表明,高岭土对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)都具有良好的吸附能力,其吸附量受pH值、离子强度和竞争吸附作用的影响较大。     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

冻融对固化重金属污染土强度特性的影响

通过室内试验模拟现场回填土受到的冻融循环作用,对冻融条件下水泥固化重金属Pb、Cu及Zn污染土的强度特性进行研究,并通过对比分析讨论了冻融循环、重金属掺量、重金属种类等因素对水泥固化重金属污染土的无侧限抗压强度影响。结果表明:冻融循环会降低水泥固化重金属污染土的强度,且随着冻融循环次数的增多及水泥掺量的减少,固化土的强度显著降低。此外,不同重金属离子对冻融条件下固化土强度影响不同,Pb~(2+)影响较小,Cu~(2+)次之,Zn~(2+)对水化反应阻碍最为显著。     

Pb~(2+)对黑斑蛙早期生长发育影响的研究

研究了Pb~(2+)质量浓度在10,20,30,40和50mg/L时对黑斑蛙(Rana nigromaculata)胚胎期及Pb~(2+)质量浓度在0.07,0.30,1.00mg/L时对黑斑蛙蝌蚪期生长发育的影响.结果表明,Pb~(2+)对胚胎期的毒性于孵化期和开口期表现显著,其余各期毒性不如这两期明显.Pb~(2+)能影响黑斑蛙胚胎期和蝌蚪期的生存率,对蝌蚪的生长发育具有明显的抑制作用(P0.01),但组间差异均不显著(P0.05);同时质量浓度为30,40,50mg/L时会导致孵化期胚胎畸形,致畸率50mg/L质量浓度水平最高(4.41%),40mg/L水平次之(3.33%),30mg/L水平最低(2.39%).各质量浓度水平均导致蝌蚪头部泡状膨大、"S"型尾和形体较小(为正常体长的0.50-0.67)等,致畸率1.00mg/L质量浓度水平最高(2.25%),0.30mg/L水平次之(2.00%),0.07mg/L水平最低(0.50%).并对致毒原因进行了初步分析.