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水泥固化稳定重金属污染土的技术存在pH值高、环境不够友好、不适用于高浓度重金属污染等问题。为实现重金属污染场地的长期有效修复和二次开发利用，并贯彻落实我国城市可持续发展，有必要研发环境友好的新型固化 / 稳定化药剂并探究其处理重金属污染土的固化稳定效果、机理及工程适用性等方面。本文研发了一种基于骨粉、磷酸镁材料的新型固化稳定化药剂MPS，并对其固化高浓度Pb、Cd污染土的效果与机理进行研究，主要研究内容与成果如下：
（1）探究了草酸对骨粉材料（BM）的活化方法及效果，评估了活化骨粉材料（HBM）对Cd、Pb污染土的固化效果。研究结果表明，草酸的浓度及与骨粉材料的液固比（ml:g）的增大能够提高HBM的溶解度，促进有效磷的释放；用1mol/L的草酸以液固比2:1对BM的活化效果最优；HBM对Pb的固化效果明显优于同掺量BM，且对Cd污染土的长期固化效果（90d及以上）要略优于同掺量BM。
（2）通过对比硅酸镁、磷酸镁对Pb、Cd污染土的固化效果，表明磷酸镁固化后污染土的重金属浸出浓度更低，且更早强，由此拟研发磷酸镁与HBM混合的新型固化剂MPS。
（3）研究了MPS中MgO:KH2PO4摩尔比、粉煤灰掺量、碳酸钠和电石渣、HBM掺量对固化土的强度、浸出特性及理化性质等指标的影响。研究结果表明，MgO:KH2PO4摩尔比的增加有利于MPS固化土强度增长及Cd、Pb浸出浓度降低。粉煤灰能降低固化土pH值，但不利于强度增长和抗毒性浸出能力，当粉煤灰掺量大于40%，固化土的无侧限抗压强度过小，Cd、Pb浸出浓度明显增大。相比电石渣，碳酸钠对MPS固化土强度的提升幅度更大，达到20-38%。当HBM相对于胶凝材料的掺量大于15%，固化土强度受到较大程度削弱，当HBM相对于胶凝材料的掺量大于25%，固化土的Cd、Pb浸出浓度迅速增大。
（4）通过分析MPS中MgO:KH2PO4摩尔比、粉煤灰掺量、碳酸钠和电石渣、HBM掺量对固化效果的影响，确定了MPS最佳配比：MgO:KH2PO4摩尔比为6:1，硼砂掺量为 MgO 质量的 5%，粉煤灰掺量为胶凝材料质量的 40%，碳酸钠掺量为粉煤灰质量的10%，活化骨粉材料掺量为胶凝材料质量的15%；该配比下，MPS固化土具有良好的强度特性及浸出特性，Cd、Pb浸出浓度均能达到规范GB 5085.3-2007中限值要求，且Pb浸出浓度能低于规范GB/T 14848-2017中的IV类水限值。
（5）通过微观试验分析了MPS的水化产物及对重金属Cd、Pb的固化机理。研究结果表明，MPS净浆中主要的水化产物三水磷酸氢镁、六水磷酸钾镁以棒状、板状的形式存在，水滑石和水合硅酸镁凝胶主要以玫瑰型网状结构存在。Pb在MPS-Pb净浆中以磷酸铅和羟基磷酸铅矿形式被固定，Cd 在 MPS-Cd 净浆中以镉羟基磷灰石以及某种络合物或无定形形态被固定。且MPS-Pb净浆和MPS-Cd净浆中出现很多颗粒、碎屑状物质，水化产物因水化过程受阻而不再完整。
（6）比较了MPS和PO 42.5水泥固化现场铅镉污染土的强度特性、浸出特性及环境友好性。研究结果表明，MPS 固化土具有良好的强度特性，12% MPS 固化土的 28d无侧限抗压强度值能达到2727KPa，10%MPS固化土的强度与同掺量PO 42.5水泥固化土接近。MPS对现场污染土的固化效果略弱于PO 42.5水泥，养护7d的12%MPS固化土与养护14d的10%PO 42.5水泥固化土的Cd浸出浓度能达到限值要求。MPS对环境造成碱污染的风险比PO 42.5水泥更小，28d龄期的PO 42.5水泥固化土的pH值比同掺量MPS固化土大10.16%-19.6%。
（1）探究了草酸对骨粉材料（BM）的活化方法及效果，评估了活化骨粉材料（HBM）对Cd、Pb污染土的固化效果。研究结果表明，草酸的浓度及与骨粉材料的液固比（ml:g）的增大能够提高HBM的溶解度，促进有效磷的释放；用1mol/L的草酸以液固比2:1对BM的活化效果最优；HBM对Pb的固化效果明显优于同掺量BM，且对Cd污染土的长期固化效果（90d及以上）要略优于同掺量BM。
（2）通过对比硅酸镁、磷酸镁对Pb、Cd污染土的固化效果，表明磷酸镁固化后污染土的重金属浸出浓度更低，且更早强，由此拟研发磷酸镁与HBM混合的新型固化剂MPS。
（3）研究了MPS中MgO:KH2PO4摩尔比、粉煤灰掺量、碳酸钠和电石渣、HBM掺量对固化土的强度、浸出特性及理化性质等指标的影响。研究结果表明，MgO:KH2PO4摩尔比的增加有利于MPS固化土强度增长及Cd、Pb浸出浓度降低。粉煤灰能降低固化土pH值，但不利于强度增长和抗毒性浸出能力，当粉煤灰掺量大于40%，固化土的无侧限抗压强度过小，Cd、Pb浸出浓度明显增大。相比电石渣，碳酸钠对MPS固化土强度的提升幅度更大，达到20-38%。当HBM相对于胶凝材料的掺量大于15%，固化土强度受到较大程度削弱，当HBM相对于胶凝材料的掺量大于25%，固化土的Cd、Pb浸出浓度迅速增大。
（4）通过分析MPS中MgO:KH2PO4摩尔比、粉煤灰掺量、碳酸钠和电石渣、HBM掺量对固化效果的影响，确定了MPS最佳配比：MgO:KH2PO4摩尔比为6:1，硼砂掺量为 MgO 质量的 5%，粉煤灰掺量为胶凝材料质量的 40%，碳酸钠掺量为粉煤灰质量的10%，活化骨粉材料掺量为胶凝材料质量的15%；该配比下，MPS固化土具有良好的强度特性及浸出特性，Cd、Pb浸出浓度均能达到规范GB 5085.3-2007中限值要求，且Pb浸出浓度能低于规范GB/T 14848-2017中的IV类水限值。
（5）通过微观试验分析了MPS的水化产物及对重金属Cd、Pb的固化机理。研究结果表明，MPS净浆中主要的水化产物三水磷酸氢镁、六水磷酸钾镁以棒状、板状的形式存在，水滑石和水合硅酸镁凝胶主要以玫瑰型网状结构存在。Pb在MPS-Pb净浆中以磷酸铅和羟基磷酸铅矿形式被固定，Cd 在 MPS-Cd 净浆中以镉羟基磷灰石以及某种络合物或无定形形态被固定。且MPS-Pb净浆和MPS-Cd净浆中出现很多颗粒、碎屑状物质，水化产物因水化过程受阻而不再完整。
（6）比较了MPS和PO 42.5水泥固化现场铅镉污染土的强度特性、浸出特性及环境友好性。研究结果表明，MPS 固化土具有良好的强度特性，12% MPS 固化土的 28d无侧限抗压强度值能达到2727KPa，10%MPS固化土的强度与同掺量PO 42.5水泥固化土接近。MPS对现场污染土的固化效果略弱于PO 42.5水泥，养护7d的12%MPS固化土与养护14d的10%PO 42.5水泥固化土的Cd浸出浓度能达到限值要求。MPS对环境造成碱污染的风险比PO 42.5水泥更小，28d龄期的PO 42.5水泥固化土的pH值比同掺量MPS固化土大10.16%-19.6%。