土壤聚合物是一种新型的无机聚合物,其分子链由Si、O、Al等以离子键、共价键为主连接而成,因其具有类沸石的笼状结构,能有效地固定重金属离子。与传统水泥固化相比,其固化体强度高、有害物质浸出毒性小、渗透率低、且具有极好的抗酸及抗硫酸盐性能。 本实验探索了合成土壤聚合物的主要原料高岭土的改性工艺,对偏高岭土的分子结构及化学性能进行了分析。研究了原料配方、碱性激活剂掺加量和水的加入量及反应温度对土壤聚合反应的影响,得出:氧化物配比n（SiO₂）/n（Al₂O₃）摩尔比为4.0-4.5,n（NaO）/n(（SiO₂）摩尔比为0.29～0.31时,合成的土聚物强度高,7天抗压强度均在30Mpa以上;水固比在0.32左右时,偏高岭土和碱性激活剂的混合物搅拌后的浆状物具有较好的流动性和粘性,制作成模后的试块外表光亮且有理想的强度;另外,在30℃左右温度下制备的土壤聚合物试块具有比较高的抗压强度。 本实验还在反应体系中引入了高炉矿渣进行土壤聚合反应的研究,结果表明,高炉矿渣能参与土壤聚合反应,在矿渣掺加量达50%时,土聚物抗压强度还在30Mpa以上。 本实验探索了土壤聚合物固化重金属离子及重金属废物（铬渣）的效果。实验得出,土聚物固化体对Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺等重金属离子的捕集效率达到99.7%以上。其中对金属镉离子的捕集效率最高,几乎达到99.9～100%,且土聚物固化体总体强度较高。土聚物固化铬渣固化体抗压强度较高,铬渣加入量为30%时,其固化体7天抗压强度还在35Mpa以上,对总铬的捕集效率较高,总铬浸出毒性小于国家标准,而Cr（Ⅵ）浸出毒性则较大,Cr（Ⅵ）的浸出毒性超过国家标准。但在将矿渣引入反应体系后,土聚物对铬渣的固化效果明显改善,其浸出毒性在铬渣掺入量为30%,矿渣掺加量为40～60%时,其固化体总铬及Cr（Ⅵ）的浸出毒性均远远小于国家标准。 快速抗硫酸盐侵蚀实验表明,土壤聚合物固化重金属后,其固化体具有良好的抗硫酸盐溶液侵蚀的能力,在硫酸盐环境中能保持结构稳定,抗蚀系数达1 .025。 抗酸实验表明,土聚物固化体试块抗酸性能好,在pH分别为1、3、4、5的酸性环境中浸泡28天,其强度损失只有1.3%。 为了进一步探讨土聚物固化重金属后的终产物结构,本论文将土聚物固化体和水泥固化体试块分别进行了X一ray衍射图谱分析和扫描电镜（SEM）分析,从物理化学的角度提出了对土聚物固化体终产物结构的分析。关键词:土壤聚合物,合成工艺,固化,重金属,反应终产物