论文部分内容阅读
随着我国工业化的快速推进,重金属污染问题日益严峻,重金属污染土修复成为人们最为关注的环境问题之一,基于以往的研究,固化稳定法被认为是处理重金属污染场地最为有效的方法之一。通过寻求新的、具有经济效益的固化剂,并揭示其固定化机理,将会进一步促进固化修复技术的发展,更好地解决实际工程问题。本文以国家自然科学基金项目（No.41172273）和国家自然科学基金项目（No.41372281）为依托,采用水泥和碱渣作为固化剂,分析讨论了固化锌、铬污染土的无侧限抗压强度特性、淋滤特性、电阻率特性、微结构特性及其变化规律。得到的主要结论如下:（1）基于无侧限抗压强度结果,无侧限抗压强度会随着养护龄期的增大而增大,随着初始重金属离子浓度的增加而降低;在较高重金属浓度下,养护后的强度仍能达到美国对重金属污染土的修复标准0.35MPa;固化铬污染土无侧限抗压强度高于固化锌污染土的无侧限抗压强度。（2）TCLP淋滤试验结果表明,浸出液中重金属离子浓度随着养护龄期的增大而降低,随着初始重金属离子掺量增加而增大;根据U.S.EPA的TCLP试验规定,滤出液中锌离子浓度的最高限值为10mg/L,铬离子浓度的最高限值为5mg/L,在较低重金属离子浓度下,滤出液中锌、铬离子溶出量均能达到环境要求,在高浓度时,部分固化剂配比掺量下的锌离子的浸出量未能达到环境要求。（3）基于无侧限抗压强度和淋滤试验结果,水泥和碱渣固化铬污染土的固化效果比固化锌污染土效果要好,主要是因为锌离子对水化反应阻碍作用明显,铬离子更易以络合物沉淀的形式填充在土体颗粒孔隙中。（4）基于无侧限抗压强度和TCLP淋滤试验结果:对于铬污染土,较低浓度下（Cr0.1、Cr0.5）,最优固化剂掺量配比:固化剂总掺量20%,水泥碱渣配比2:8。较高浓度下（Cr1）:固化剂总掺量30%,水泥碱渣配比3:7;对于固化锌污染土,较低浓度下（Zn0.1、Zn0.5）,最优固化剂掺量配比:固化剂总掺量30%,水泥碱渣配比5:5。较高浓度下（Zn1）:固化剂掺量30%,水泥碱渣配比3:7。（5）固化土体的平均电阻率随着养护龄期的增加而增大。水泥掺量一定,碱渣掺量提高,平均电阻率越高。平均电阻率随着初始重金属离子掺量增大而降低。电阻率与无侧限抗压强度正相关,与淋滤液重金属浓度负相关。电阻率增大,主要是因为水化反应产物吸附、包裹、沉淀重金属离子并填充在孔隙内部,土体变得致密,使得土体连通性变差、孔隙液中游离的阳离子变少。（6）基于扫描电镜结果,随着养护龄期的增大,CSH、CAH和AFt等水化产物增加。Zn2+对水化反应具有明显的阻碍作用,土体中除了少量的Ca（OH）2之外,几乎看不到水化产物生成;XRD试验结果表明随着养护龄期的增加,水化产物含量增加,重金属离子含量降低,水化产物增多,宏观表现为土体无侧限抗压强度增大,重金属离子固化效果增强,土体导电性能变差,电阻率增大。