地聚合物修复Pb污染土的浸出、强度与微观结构研究.pdfVIP

地聚合物修复Pb污染土的浸出、

强度与微观结构研究*

摘要：为解决硅酸盐水泥修复Pb污染土带来的高能耗、高污染及长效性不佳等问题,

研制了新型地聚合物(GCS),并对某工业场地Pb污染土进行了治理,与相同条件下的硅

酸盐水泥(OPC)进行了对比,研究了不同药剂掺量修复污染土的强度、溶出和微观结构

等的变化规律,结果表明:GCS对Pb污染土治理效果远好于OPC;当药剂掺量为12%

时,GCS修复土的强度、酸雨溶出浓度分别达到我国建筑填料强度限值(2.5MPa)、地

表水Ⅲ类标准(0.05mg/L);修复机制和微观结构的不同是OPC、GCS修复土工程性能

不同的内在原因,GCS的生成物质以C-A-S-H、N-A-S-H为主,而OPC的生成物质以

AFt、C-S-H为主,由于C-A-S-H、N-A-S-H的胶凝、黏聚作用、Pb钝化能力都要强

于AFt、C-S-H,从而使得GCS修复土的工程性能优于OPC修复土。

关键词：地聚合物;固化;稳定化;铅污染土;工程性能;微观结构;溶出浓度

0引言

重金属Pb是我国土壤中最常见的污染物,危害性极大。固化/稳定化是通用的Pb

污染土壤修复手段,通过修复药剂生成的胶凝物质实现对Pb的固定。水泥(OPC)是常

用的修复药剂,但其不适用于高浓度Pb污染土,有研究表明,用水泥修复后的Pb污染土

耐久性较差,且水泥生产是重污染行业。因此,急需研制高效修复药剂来取代水泥进行

Pb污染土修复。

地聚合物是一种力学强度高、耐久性好和胶凝活性大的材料,已被广泛应用于建筑

施工、危废处置和结构密封等领域。但地聚合物在Pb污染土修复中的研究较少,强度

和溶出是评估Pb污染土修复效果的常用参数,亦决定了修复后Pb污染土的再利用方

式。

本文研制了一种新型地聚合物(GCS),该材料由高炉矿渣、电石渣、粉煤灰、氧化

钙和水玻璃组成。以某工业场地Pb污染土为试验材料、GCS为修复药剂,并选用水泥

为参照药剂,研究了GCS对固化/稳定化Pb污染土的强度、溶出与微观结构的影响规

律。

1试验材料与方法

1.1试验材料

试验所用Pb污染土取自某工业污染场地,该污染土物性指标见表1。试验前将Pb

污染土风干、粉碎及过筛。GCS由高炉矿渣、电石渣、粉煤灰、氧化钙和水玻璃按质

量比6∶3∶8∶2∶1混合制备,高炉矿渣、电石渣、粉煤灰、氧化钙购于某矿产品商贸

店。水玻璃为分析纯试剂,高炉矿渣、电石渣、粉煤灰在使用前用去离子水多次淋洗,

去除可溶性重金属离子。

表1污染土物性指标

Table1Physicalpropertyofcontaminatedsoils

1.2试验方案

将预处理好的Pb污染土和修复药剂分别按照试验方案(见表2)拌匀,利用千斤顶

和模具压样,随后养护。

表2试验方案

Table2Testplan

1.3试验方法

抗压强度测试方法参照ASTMD4219,浸出试验方法参照USEPAmethodSPLP

1312。采用USEPA提出的模拟胃酸提取法(SBET)测试人体毒性。采用二乙基三胺

五乙酸提取法(DTPA提取法)测试植物有效性。采用Agilent7500型ICP-MS测试浸

出液中的Pb含量。采用ZEISSEVO18型扫描电