生石灰激发赤泥-粉煤灰协同水泥固化Cu2+污染高岭土的电化学特性

采用生石灰激发赤泥-粉煤灰-水泥对Cu2+污染高岭土进行固化处理,对采用不同配比的赤泥和粉煤灰固化7 d后的Cu2+污染高岭土试件的无侧限抗压强度、浸出率和电化学阻抗谱进行测试.试验结果表明,当赤泥和粉煤灰质量比为7:3时,固化体的无侧限抗压强度最大,Cu2+浸出率最小,电化学阻抗谱法对固化效果的评价与强度和浸出率测试结果一致,说明电化学阻抗谱法是一种评价污染土固化效果的有效方法.     

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。     

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。     

铁细菌A生物修复铅铜污染土壤

为改善生物修复重金属污染土壤的方法,利用铁细菌A代谢作用形成的铁基络合物对Pb~(2+)、Cu~(2+)污染土进行生物修复。采用不同灌浆方式研究修复效果;借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)等方法对铁基络合物的组成和结构进行分析与表征,分析重金属的沉积机理。结果表明:1次生物灌浆后有效态Pb~(2+)、Cu~(2+)含量分别减少64.6%~70.4%和47.6%~49.2%,2次灌浆后分别减少75.1%~85.5%和73.3%~78.9%;微区分析显示,铁基络合物晶形较差,但含有具有优异絮凝效能、较大比表面积的施氏矿物及碱式磷酸铁等物质。铁基络合物通过吸附和共沉作用实现了对污染环境中重金属的固定。     

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。     

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。     

Na/Al对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物电化学响应的影响

本文对养护28d龄期不同Na/Al条件下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的单轴抗压强度和电化学阻抗响应进行了系列测试和分析。根据地聚合物中离子扩散的特点,建立了基本等效电路模型,利用ZSimDemo3.30d软件拟合与解析等效电路,分析各电路元件参数与Na/Al的关系。结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的抗压强度随着Na/Al的增大呈先增大后减小的趋势。电化学阻抗谱测试结果显示,Nyquist图均呈现高频区扁平容抗弧和低频区不明显的扩散曲线;等效电路模型为R(Q(RW)),且随着Na/Al的增大,地聚合物体系的总电阻和硅铝酸盐凝胶中的双电层电容均呈先增大后减小的趋势,而电荷转移电阻随着Na/Al的增大呈减小趋势。本研究运用电化学阻抗谱技术对地聚合物的电化学阻抗特征进行分析,揭示了赤泥-煤系偏高岭土地聚合物抗压强度随Na/Al的变化规律,同时也证明了电化学阻抗谱技术运用于地聚合物强度测试的可行性,为地聚合物无损检测技术提供新思路、新手段。     

铅、镉、铜对4种入侵植物种子萌发及幼苗生长的影响

采用纸皿法以去离子水为对照,研究了不同质量浓度Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)胁迫对4种入侵植物假酸浆(Nicandra physaloides)、屋根草(Crepis tectorum)、繁穗苋(Amaranthus paniculatus)和长毛月见草(Oenothera villosa)种子萌发及幼苗生长的影响,以为入侵植物在重金属污染土壤治理与修复中的利用提供新思路.结果表明:随着Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)质量浓度的增大,4种入侵植物种子的发芽率、发芽指数、初生根长度、胚芽长度及幼苗的生物量呈下降趋势.其中,假酸浆种子的发芽率、发芽指数对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)胁迫不敏感(P0.05);不同重金属胁迫对4种入侵植物幼苗生长指标的抑制作用明显强于种子萌发特性.采用模糊数学隶属函数法对4种入侵植物进行了耐重金属胁迫评价,耐Pb~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cd~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋;耐Cu~(2+)的强弱顺序为:假酸浆屋根草长毛月见草繁穗苋.综合分析假酸浆种子对重金属Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)的耐性较强,在土壤重金属污染治理中具有较大的应用潜力.     

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.     

具有pH自调节能力的陶粒在污水除铜中的应用

重金属污水对生态环境和人类健康构成了严重威胁,其中含铜污水因污染严重、回收价值高而受到重视。以造纸白泥和粉煤灰为主要原料,经高温固相反应制备具有pH自调节能力的陶粒,将其作为吸附剂用于含铜污水的处理。采用静态吸附法及单因素变量法,分析原料配比、Cu~(2+)初始质量浓度、吸附时间、初始pH对吸附效果的影响;结合XRD、SEM及EDS探究陶粒的除铜机制。结果表明:陶粒的主要矿物相为钙长石、钙铝黄长石和硅灰石;在水溶液中部分矿物相发生非全等水解,从而自主释放OH~-形成碱性氛围;在污水除铜时,Cu~(2+)形成氢氧化物沉淀并被陶粒吸附。当初始Cu~(2+)溶液为20 mg/L、陶粒投加量为4 g/200 mL时,含铜污水经静态吸附10 h后,剩余Cu~(2+)质量浓度为0.36 mg/L,Cu~(2+)去除率达98.2%,吸附容量达0.998 6 mg/g。除铜后污水符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的一级标准0.5 mg/L。     

吸附剂浓度效应下高岭土对Cu~(2+)的吸附特性

选取重金属Cu~(2+)为吸附质,土壤中典型的黏土矿物高岭土为吸附剂,研究了吸附剂浓度效应对重金属Cu~(2+)在高岭土上吸附特性的影响,通过平衡吸附试验对几种经典等温吸附模型以及吸附剂浓度效应模型进行了验证.试验结果表明,吸附等温线以及平衡吸附量qe随着吸附剂浓度CS的增大而降低;在三种经典的等温吸附模型中,Freundlich模型最适于描述重金属Cu~(2+)在高岭土上的吸附规律,但仍无法解释吸附剂浓度效应;高岭土吸附Cu~(2+)以物理吸附为主,反应极易进行且几乎不具有可逆性;在三种吸附剂浓度效应模型中,幂函数模型的拟合效果较为理想.     

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.     

Fe6+对土壤中Cu2+浓度动态变化的影响

为了探究高铁酸钾(Fe~(6+))对于Cu~(2+)在土壤垂直方向上迁移时浓度的影响,采用土柱实验,通过加入薄层示踪剂(Cu~(2+)、Fe~(6+)),以研究Cu~(2+)溶液在下渗过程中浓度的变化,以及Fe~(6+)对其下渗过程中浓度变化的影响;同时探求高铁酸钾(Fe~(6+))对铜污染土壤进行修复时的最佳使用量和最佳作用时间。实验结果表明,Fe~(6+)十分显著地提高了土壤对于Cu~(2+)的吸附作用,有效地控制了Cu~(2+)在土壤中的向下迁移,Fe~(6+)作用于铜污染土壤的最佳使用浓度为100 mg/L,最佳作用时间为5 h。     

有机质对河流沉积物吸附重金属的影响研究

研究了去除有机质前后河流沉积物(CK、QC)对重金属Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附行为影响.结果表明,沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量均随着加入重金属浓度的增加而增加;去除有机质后,河流沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的理论最大吸附量较原河流沉积物理论最大吸附量分别降低了36.60%、16.58%和25.52%;沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附过程适用Langmuir方程和Freundlich方程描述(P0.001);有机质的去除,可导致沉积物对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附率下降;伪二级动力学方程可适合用来描述Cu~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)在沉积物上的吸附过程(P0.01),表明以化学吸附为主.原沉积物CK对重金属离子的吸附能力为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),去除有机质后沉积物对重金属的吸附能力降低.     

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.     

地下水阻截墙材料的配制及对污染物铬的吸附性

寻找一种适用于阻截地下水铬污染的阻截墙。以水泥为主要材料,分别与膨润土、粉煤灰和硅灰石粉以不同比例配比,进行渗透试验;通过最佳配比试验材料做固化体静态试验,研究对重金属Cr~(6+)的吸附试验。渗透试验结果显示,1-3(水泥86.0%、膨润土6.5%和硅灰石粉7.5%)、2-3(水泥62.9%、膨润土2.1%和粉煤灰35%)、3-2(水泥70.1%、硅灰石粉4.9%和粉煤灰25.0%)和3-3(水泥62.9%、硅灰石粉2.1%和粉煤灰35%)的渗透系数较为合适,满足阻截材料防渗性能的要求。固化体静态试结果显示,5 h左右固化体吸附了溶液中36%左右的Cr~(6+)。综合试验结果表明,水泥(86.0%)、膨润土(6.5%)和硅灰石粉(7.5%)组成的污染物阻截墙材料对水体中重金属Cr~(6+)具有较好的阻截性能。     

地下水阻截墙材料的配制及对污染物铬的吸附性研究

寻找一种适用于阻截地下水铬污染的阻截墙。以水泥为主要材料,分别与膨润土、粉煤灰和硅灰石粉以不同比例配比,进行渗透试验;通过最佳配比试验材料做固化体静态试验,研究对重金属Cr~(6+)的吸附试验。渗透试验结果显示,1-3(水泥86.0%、膨润土6.5%和硅灰石粉7.5%)、2-3(水泥62.9%、膨润土2.1%和粉煤灰35%)、3-2(水泥70.1%、硅灰石粉4.9%和粉煤灰25.0%)和3-3(水泥62.9%、硅灰石粉2.1%和粉煤灰35%)的渗透系数较为合适,满足阻截材料防渗性能的要求。固化体静态试结果显示,5 h左右固化体吸附了溶液中36%左右的Cr~(6+)。综合试验结果表明,水泥(86.0%)、膨润土(6.5%)和硅灰石粉(7.5%)组成的污染物阻截墙材料对水体中重金属Cr~(6+)具有较好的阻截性能。     

复配固化/稳定剂处理复合放射性重金属污染底泥: 以信江流域为例

摘 要：目前,国内外对信江河流域的研究仅限于沉积物重金属及核素污染特征研究,对信江流域疏浚后底泥沉积物中重金属的处理研究甚少。因此本文以信江（鹰潭段）底泥沉积物为研究对象,采用三种稳定剂协同硅酸盐水泥固化/稳定化重金属污染底泥,研究一种河流底泥重金属固化/稳定化技术,可以用于河流底泥重金属修复治理工作。通过开展室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,确定了水泥和三种稳定剂的最优配比,并结合固相形貌特征、矿相组成和固化/稳定化前后的重金属形态变化,据此分析底泥重金属Pb、U的固化/稳定化机制。研究表明：本实验条件下,适用于信江（鹰潭段）底泥重金属的最佳硅酸盐水泥复配固化体掺比配方为:水泥30%、磷酸二氢钾1:1 (磷与重金属摩尔比M(P)/M(重))、膨润土5%、粉煤灰5%。复配试剂处理后底泥中Pb、U两种重金属活性态比例降低约30%,该方法有效地限制了底泥中重金属Pb、U的迁移。扫描电镜(Scanning Electron Microscope)和X射线衍射(X-ray Diffraction)分析表明,固化体中主要水化产物为水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(Aft)和膨润土团块体, 三者相互胶结从而起到提高固化体强度和对重金属进行吸附、包覆的作用。本研究阐明了河流底泥重金属固化/稳定化技术的作用机理,并发现该技术对放射性核素也有较好的稳定效果,能为信江流域疏浚底泥工程及其周边场地土壤治理提供参考依据及技术支撑。     

NaOH改性珍珠岩对重金属离子的吸附研究

以珍珠岩为吸附剂,经NaOH溶液改性后,进行Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附实验,研究吸附剂碱改性对重金属离子的吸附性能.结果表明,碱改性后珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附去除率明显高于未改性的珍珠岩.在重金属离子溶液初始质量浓度为100 mg/L时,改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为54.15%,96.34%和48.69%;未改性珍珠岩对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附率分别为18.41%、29.31%和15.98%.碱改性吸附剂对3种重金属离子的吸附,以对Cu~(2+)的去除最佳,吸附去除容量大小为Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+).