论文部分内容阅读
铬及其化合物在工业生产的各个领域广泛应用,由此产生了大量的铬污染土壤。铬污染土壤含有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ),尤其是Cr(Ⅵ),对环境危害极大,对铬污染土壤的治理,是环境保护的重大课题。在铬污染土壤处置的各种方法中,固化/稳定化方法是该领域的研究热点之一本文通过无侧限抗压强度与毒性检测试验,研究了硅酸盐水泥胶凝材料、辅助性胶凝材料及还原剂对铬污染土壤的固化或稳定化效果,并结合XRD、XPS、SEM、DTA等微观分析,探讨了相应的固化/稳定化机制。结果表明:①硅酸盐水泥熟料和高铝水泥熟料对铬污染土壤均有明显的固化效果,随熟料掺量增加,固化体强度提高,总铬和Cr(Ⅵ)浸出浓度降低。高铝熟料的固化效果比硅酸盐熟料略差;②土壤中单掺矿渣、铜渣和钢渣等辅助性胶凝材料,总铬和Cr(Ⅵ)浸出浓度降低;与单掺硅酸盐熟料相比,以适量的矿渣、铜渣和钢渣等量取代硅酸盐熟料,固化体强度有所降低,但幅度不大,而总铬和Cr(Ⅵ)浸出浓度,在低掺量时基本与单掺硅酸盐熟料一致,而高掺量时有所提高,三种辅助性胶凝材料钢渣优于铜渣,铜渣优于矿渣。说明在一定量下,可以用矿渣、铜渣和钢渣等辅助性胶凝材料取代硅酸盐熟料使用,从而降低处理成本;③亚硫酸盐、硫化盐等还原剂对铬污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果差,但亚铁盐效果良好。亚铁盐虽然显著降低Cr(Ⅵ)的浸出浓度,但随着养护龄期增长,其存在反弹现象;④将亚铁盐与胶凝材料复掺使用,不仅可以获得较高的固化体强度,而且总铬和Cr(Ⅵ)浸出浓度很低,不随时间反弹。例如:复掺0.0075molFeCl2与30%熟料时,7d和28d的强度分别为16.2MPa和17.8MPa,7天Cr(Ⅵ)浓度为0.41mg/l,总铬为0.46mg/l,28天时Cr(Ⅵ)浓度为0.45mg/l,总铬为0.48mg/l,从7天到28天Cr(Ⅵ)浓度增加0.04mg/l,Cr(Ⅲ)降低0.02mg/l。复掺强度与单掺硅酸盐熟料相比保持一致,而总铬和Cr(Ⅵ)浸出浓度不仅低于1.5mg/l和0.5mg/l,且基本上不存在反弹;⑤固化/稳定化作用主要取决于两个方面:一是其胶凝性,即其熟料水化产物对土壤颗粒的包裹和对孔隙的填充,从而阻止铬离子的渗出;二是其还原性,亚铁盐或辅助性胶凝材料中含有亚铁等还原性物质,使Cr(Ⅵ)被还原为不易移动的Cr(Ⅲ),降低Cr(Ⅵ)浸出浓度。通过本文的研究表明,利用胶凝材料、辅助性胶凝材料和还原剂复合,对铬污染土壤具有良好的效固化/稳定化效果,是一种具有潜力的资源化利用的途径。