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.     

半干旱区铬污染土壤还原-稳定化修复试验研究

以还原-稳定化修复技术对半干旱区铬污染土壤进行室内模拟修复试验，探究修复剂种类、投加量、水土比和养护时间对铬污染土壤修复效果的影响.结果表明：FeSO₄是对土壤中总Cr和Cr(VI)的稳定效率最高的还原剂，最佳还原条件为2.5倍理论反应量、50%的水土比和7 d的养护时间，在此还原条件下土壤中总Cr和Cr(VI)的稳定效率分别达到98.90%、99.22%.此时土壤中总Cr和Cr(VI)浸出浓度均符合污水综合排放标准.最佳还原-稳定化联合修复条件为2.5倍理论反应量FeSO₄+5%土壤质量比生石灰，还原-稳定化修复后土壤中总Cr和Cr(VI)浸出浓度与Cr(VI)含量分别为0.222 mg/L、0.216 mg/L、26.645 mg/kg,符合污水综合排放标准及建设用地土壤污染风险管控标准，经DTPA和EDTA提取的有效态Cr(VI)含量分别为0.673 mg/kg、2.795 mg/kg,且与Cr(VI)浸出浓度呈极显著正相关.此外，还原-稳定化修复后，可交换态和碳酸盐结合态铬的含量百分比显著降低，残渣态铬的含量百分比明显增加.     

固化Zn、Cl污染砂土的强度及浸出特性

为研究新型固化剂固化稳定复合Zn、Cl污染砂土的效果,依托某企业搬迁遗留场地修复工程开展现场中试试验,并结合室内无侧限抗压强度试验、pH测试以及毒性浸出等试验,探讨修复土物理力学、浸出等特性与固化剂成分、养护龄期的变化规律,分析比较了不同固化剂的固化稳定化效果.试验结果表明,固化土干密度较污染素土增加,增幅达11%~12%;固化土强度随养护龄期和固化剂掺量增加而增长,其中28 d龄期6%KMP掺量的固化土无侧限抗压强度较未固化土高6.17倍;掺加固化剂会显著提升污染土pH值,其中掺加GGBS-Mg O的固化土各龄期pH值均略大于掺加KMP的固化土;2种固化剂对Zn、Cl离子的稳定效果有所差别,总体而言,2种固化剂均能有效地稳定土壤中的Zn、Cl离子.     

Cr(VI)污染土壤的还原钝化修复研究

采用还原剂多硫化钙与包封钝化剂水泥等联合修复Cr(VI)污染土壤,并对修复后土壤中Cr的稳定性进行了阶段跟踪。研究了水溶液中还原剂多硫化钙投加量、pH值变化对Cr(VI)还原性能的影响,并在土壤中添加还原剂,以及与钝化剂联合修复比较对Cr钝化的效果。研究结果表明,水溶液中,当还原剂多硫化钙添加量为理论计算值的1.03倍时,Cr(VI)刚好可以被还原去除,且pH在4~10的范围内对Cr的钝化率基本保持稳定；加入修复剂会使弱酸性的土壤pH短暂升高,随后又会逐渐下降至趋于中性；在土壤中,添加理论投加量2倍的还原剂,在此基础上添加15%水泥共同作用,Cr(VI)均可在短时间内转变为Cr(Ⅲ)。     

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。     

Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr(VI)的研究

本文考察了Fe3O4/纳米级Fe0对污染水中Cr(VI)的去除效果,以及Fe3O4投加量、腐殖酸投加量、温度对Fe3O4/纳米级Fe0去除水中Cr(VI)的影响。结果表明：Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(VI)的去除效果很好,在2min时Cr(VI)的去除率就能够达到91.4%,这个值比纳米级Fe0单独作用120min时对 Cr(VI)的去除率还要高;Fe3O4与纳米级Fe0的配比为7.5:1时,Fe3O4/纳米级Fe0对Cr(VI)的去除效果最好。温度的升高加速了Fe3O4/纳米级Fe0对水中Cr(VI)还原降解反应的进行。     

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.     

零价纳米铁对水中Cr(VI)的吸附动力学研究

 为开发新型环境材料,改进治理技术以控制或修复污染水体中Cr(Ⅵ),采用NaBH₄还原Fe³⁺制备纳米级零价铁(NZVI).X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)测试表明,制备的纳米铁颗粒纯度高、粒径小、粒度均匀.以Cr(VI)为研究对象,批试验考查了溶液初始浓度、NZVI投加量、温度等条件对去除效果的影响,研究了NZVI对Cr(VI)的吸附动力学.结果表明,室温、pH值为6-7时,NZVI加入量为0.15g/L,水体中Cr(VI)浓度为30.0mg/L时,Cr(VI)最大吸附量为198.02mg/g,Cr(VI)在NZVI上的吸附符合准二级动力学方程.实验结果显示,纳米零价铁能快速去除水体中Cr(VI);溶液初始浓度、NZVI投加量等是影响Cr(VI)脱除的主要因素,Cr(VI)去除率随反应温度和NZVI投加量升高而升高,随初始浓度升高而降低.实验表明,该纳米铁在废水除铬领域具有较好的应用前景.     

微生物与生物炭复合修复铬污染土壤的室内试验研究

以铬污染土为研究对象,通过浸出试验、Cr(VI)残留值试验、BCR连续提取试验研究了巴氏芽孢杆菌、生物炭及巴氏芽孢杆菌与生物炭复合对铬污染土壤的修复效果。结果表明：经过20 d修复后,上述添加剂均能够修复铬污染土壤,但菌液与生物炭复合的修复效果优于菌液和生物炭,且菌液的修复效果要优于生物炭;其中,当菌液浓度OD600 为1.0与生物炭浓度40 g?kg-1复合时,土壤浸出浓度和土壤中Cr(VI)含量分别从90 mg?L-1、270 mg?kg-1降低至1.08 mg?L-1、5.14 mg?kg-1,修复效果最好;同时,3种添加剂均提高了土壤的pH,均促使铬从弱酸态向可还原态和残渣态转化,而对可氧化态铬影响不大;由X射线光电子能谱分析（XPS）分析可知巴氏芽孢杆菌与生物炭复合修复铬污染土壤为混合吸附和还原的过程。     

快速固化土工程特性试验

为探究长安大学研制的新型4#粉体固化剂的固化效果,以山西忻州定襄县粉质粘土为研究对象,进行了单掺长安大学新型4#粉体固化剂固化土制备。通过不同掺量与不同龄期固化土试件的浸水和不浸水无侧线抗压强度试验,分析了掺量和龄期对固化土力学特性的影响规律。结果表明:养护前期,固化剂固化土强度增幅随掺量增大而先快后慢,养护后期其强度增幅随掺量增大而先慢后快;低掺量固化剂固化土强度增幅随龄期延长而先快后慢,高掺量固化剂固化土强度增幅随龄期延长而先慢后快。然后在考虑固化剂掺量和龄期对强度影响的基础上,建立了符合该固化土力学特性的强度预测公式,为该固化剂在工程实际运用中开展强度保证理论和试验研究探索。     

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。     

磷酸镁水泥固化铜污染土的工程特性

为研究不同水泥固化重金属污染土的处理效果和工程特性,取掺重金属铜的高岭土作为研究对象,考虑磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)掺量、养护龄期、初始铜离子浓度三种因素,研究了MPC固化后重金属铜污染土的固化效果及特性.基于无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验,分析了三种因素对固化铜污染土的强度和微观结构的影响,并得到固化土抗压强度与内部孔隙所占百分比之间的关系.无侧限强度试验结果表明,MPC固化铜污染土的效果显著;随着MPC掺量的增多和养护龄期的增长,固化土的抗压强度增大;随着初始铜离子浓度的增大,固化土的抗压强度减小,且当污染土中铜离子浓度过高时,固化效果降低.微观试验结果表明,固化过程中既有物理包覆又有化学反应,随着MPC掺量的增多、养护龄期的增长,固化土的孔隙百分比降低,结构变得更加致密,随着初始铜离子浓度的增大,孔隙所占百分比增大,土体结构变得疏松,固化土体强度降低.     

冻融侵蚀作用下工业矿渣固化/稳定化铅污染土固化体的工程特性

为了探明冻融侵蚀作用下工业矿渣固化/稳定化铅污染土固化体的工程特性的变化规律,采用高炉矿渣、氧化镁和磷酸二氢钾(简称GPM)对某工业铅污染土固化/稳定化修复,采用室内试验评估了冻融侵蚀作用对工业矿渣铅污染土固化体水力特性、溶出特性和孔隙特性的影响规律,并将普通硅酸盐水泥(简称OPC)做为对比固化剂。结果表明：冻融侵蚀会劣化铅污染土固化体的工程特性,GPM固化体的耐侵蚀能力高于OPC固化体,冻融侵蚀后的GPM固化体的损失量和水力特性均明显好于OPC固化体。溶出试验结果表明：OPC对高含量的铅污染土修复效果极差,且冻融侵蚀前后OPC固化体内Pb溶出浓度均高于5mg/L,而GPM对于高含量的铅污染土修复效果显著,冻融侵蚀前后GPM固化体内Pb溶出浓度均高于0.1mg/L。孔隙试验结果表明,冻融侵蚀会增大铅污染土固化体的孔隙体积,但冻融侵蚀后的GPM固化体的孔隙体积明显小于OPC固化体。GPM铅污染土固化体良好的工程特性和较低的环境风险,具有在重金属铅污染场地推广使用的潜力。     

水泥砂浆固化土抗压强度特性试验

为论证水泥砂浆固化土工程应用的可行性,通过设置不同掺砂量、含水率、砂料粒径和养护龄期条件,对水泥砂浆固化土进行无侧限抗压强度试验.试验结果表明:(a)掺砂可提高水泥砂浆固化土的抗压强度,尤其是早期强度.一定水泥掺入比条件下,当掺砂量处于最优掺砂率(10％左右)时水泥砂浆固化土的强度特性改善幅度最大,掺砂量超过最优掺砂率后水泥砂浆固化土的抗压强度无显著提高.(b)水泥砂浆固化土的抗压强度随原料土含水率的增加而减小,当原料土的含水率较低或养护龄期较短时,水泥砂浆固化土的抗压强度下降幅度均较大,当含水率较高时水泥土掺砂难以达到预期的固化效果.(c)砂料粒径变化对水泥砂浆固化土的抗压强度影响较小,水泥砂浆固化土强度随着粒径的增大略有提高;砂料粒径变化对水泥砂浆固化土变形系数的影响较大,两者近似成正比关系,在实际工程中无需对砂料进行筛分而直接运用即可获得较好的处理效果.(d)水泥砂浆固化土无侧限抗压强度试验的破坏模式多为脆性张裂破坏和塑性剪切破坏.随着养护龄期的延长以及掺砂量的增加,脆性张裂破坏更为显著.     

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.     

流态固化土的电化学特性及其施工与力学性能

流态固化土是一种新型填筑工程材料,是对传统稳定土（灰土等）的变革和发展。本研究采用单纯形重心法设计固化剂组成,对不同配比固化剂的流态固化土的坍落度、凝结时间、抗压强度和电化学阻抗谱进行测试。基于7个实验点的结果,采用三个分量的三阶重心多项式模型建立流态固化土坍落度、凝结时间以及抗压强度预测方程。试验结果表明,当流动性满足要求,且凝结时间适宜时,水泥-矿粉-粉煤灰三元体系质量比为6:2:2时,流态固化土抗压强度较高,固化效果及经济性良好;电化学阻抗谱法Nyquist图的容抗弧半径和Bode图的阻抗模值与固化体试样的强度呈正相关,是评价预固化剂固化效果的一种有效途径。     

粉煤灰水泥土力学特性试验研究

针对上海苏州河区域的软土特点,将粉煤灰和水泥作为固化材料加固饱和软黏土,研究粉煤灰对水泥土力学特性的影响.通过无侧限抗压强度试验,研究了不同粉煤灰掺量、水泥掺量以及不同龄期对水泥土强度和变形特性的影响;通过Matlab数据拟合,提出了水泥粉煤灰固化土的强度预测方法.随着龄期的增长和粉煤灰掺量的增加,固化土的应力应变关系由塑性破坏转变成脆性破坏.当粉煤灰掺量过高时,水泥土中易发生耦合反应,影响固化效果.因此,水泥掺量与粉煤灰掺量比例为1∶1,且粉煤灰最佳掺量为14%~18%.     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation, MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)试验,从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。