复配材料固化/稳定化重金属污染底泥研究

利用高效重金属稳定化材料与硅酸盐水泥配制复配材料（FP）,用于固化/稳定化重金属污染底泥。设置3个FP掺量梯度:10%、20%、30%;3个固化体养护时间:7,28,42 d;以硅酸盐水泥为对照（CK）。以抗压强度与颗粒固化体浸出浓度为指标,考察FP的固化与稳定化效果。结果表明:相比于原底泥浸出,10%FP掺量下,As的浸出浓度在7 d时已降低93%以上;28 d时,不同FP掺量下Pb的浸出浓度可降低82.5%~97.68%;Cu、Zn的浸出浓度在FP掺量为30%、养护42 d时达最低值,分别下降了60.97%和89.07%。FP组Cu、As的浸出浓度在掺量为10%、养护7 d时已显著低于CK,而其Zn的浸出浓度在FP掺量达30%、养护42 d时显著低于CK（P<0.01）。增加FP掺量、延长养护时间均能显著提高FP组固化体的抗压强度（P<0.05）,在养护42 d时,FP组抗压强度显著高于CK（P<0.05）,当掺量为30%时,FP组抗压强度可达2.1MPa以上。     

城市垃圾焚烧飞灰的硅酸盐水泥稳定化效果研究

采用南方某城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了硅酸盐水泥稳定化效果及工艺的研究,实验分别就水泥添加量、添加剂的使用、养护时间和浸取剂pH值等因素,考察了飞灰中重金属(Cd,Pb,Cu,Zn)的稳定化效果.结果表明,当硅酸盐水泥/飞灰=10%(质量比)时,采用硅酸盐水泥处理焚烧飞灰的稳定化产物中重金属的浸出浓度都已满足危险废物填埋场入场控制标准;当使用硅酸盐水泥对焚烧飞灰进行稳定化处理时,1d后其水化反应基本完成,此后稳定化处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性趋于稳定;pH相关性实验表明,当使用浸取剂的pH值在3～11的范围变化时,处理后的焚烧飞灰其浸出液的pH基本稳定在7左右,证明该法产生的稳定化产物对环境pH值有很好的适应性.     

β-环糊精壳聚糖改性生物炭固化稳定化土壤中镉和铬

镉(Cd)和铬(Cr)是在土壤中普遍存在的重金属污染物,固化稳定化作为一种处理土壤中金属污染的方法,具有快速、经济、有效等特点.该试验以稻壳生物炭(BC)为原材料,利用β-环糊精壳聚糖(β-CC)对其进行改性,制备得到一种环保廉价且能有效固化稳定化土壤中重金属离子的有机复合吸附材料β-环糊精壳聚糖生物炭(β-CC BC),其与硅酸盐水泥复配后可以固化稳定化土壤中的Cd、Cr.利用控制单因素变量对改性生物炭的处理效果进行探究,结果表明：(1)以β-CC BC添加量为变量时,添加量为10 g/(0.1 kg)左右时,Cr浸出浓度最低,为1.92 mg/L,添加量为12.5 g/(0.1 kg)时,Cd的浸出浓度最低,为0.61 mg/L;以养护时间为变量时,养护时间为28 d时,Cr浸出浓度最低,为2.13 mg/L,养护时间为21 d时,Cd浸出浓度最低,为0.55 mg/L.(2)通过对5种材料进行浸出试验,并对处理后土壤中Cd、Cr的浸出浓度进行测定,发现与磷酸钾(K₃PO₄)、碳酸钙(CaCO₃)、硅酸钠(Na     

生物炭负载铁锰双氧化物固化稳定化土壤中砷

砷(As)在土壤中的赋存形态复杂, 常规固化稳定化材料处理不同形态As时存在局限。针对该问题,通过整合生物炭(bio-char, BC)表面吸附-静电引力-络合螯合与铁锰双氧化物(ferric manganese binary oxides, FMBO)共沉淀-氧化还原作用, 制得负载了FMBO的BC新功能材料BC_FM, 并与硅酸盐水泥复配固化稳定化As, 利用响应面法探讨影响因素对处理效果的影响。结果表明:在BC_FM与硅酸盐水泥配比为9.88%和8.80%、养护20.53 d条件下, As浸出浓度最低为0.055 mg/L, 可交换态含量占比从4%降至0.5%, 残渣态含量占比从77%升至87%, 无侧限抗压强度>50 kPa。推测BC_FM固化稳定化机制为Fe-O(H)-As共沉淀、Mn-O(H)-As氧化和BC功能的联合作用。该研究结果可为长效固化稳定化As提供新的技术方案。     

几种稳定化药剂修复铬污染土壤的研究

采用FeSO_4、K_2HPO_4、EDTA二钠、Na_2S、膨润土、粉煤灰、Ca(OH)_2和水泥8种药剂分别对铬污染土壤进行修复,考察这8种药剂对不同养护时期(7,15,28d)铬污染土壤浸出液中总铬和六价铬的稳定效果,以及对土壤pH值的影响。结果表明,FeSO_4对铬污染的稳定化具有很好的效果,浸出液中总铬和六价铬含量分别降低到2.21,0.76mg/L以下;硫化钠可以使浸出液中总铬和六价铬含量降低50%左右;EDTA二钠对于六价铬有明显的去除作用,但对总铬去除作用不明显。其余几种药剂中,氢氧化钙效果稍微好,其他药剂稳定效果较差。硫酸亚铁和硫化钠对铬土pH影响较大,经过28d修复后也未恢复到原土pH值水平。经过EDTA二钠、氢氧化钙和水泥作用的铬土在第28天的pH值接近原污染铬土壤。其他药剂对土壤pH影响不大。     

不同有机螯合剂对飞灰中重金属的稳定化效果及环境风险评估

对比考察了不同剂量哌嗪类螯合剂(TS300)和二甲基二硫代氨基甲酸盐(SDD)对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化效果。结果表明：TS300添加量为3%、SDD添加量为5%时,飞灰螯合产物重金属浸出浓度可满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的标准限值。然而,飞灰螯合产物在放置28 d后,3%TS300组的Cd、5%SDD组的Pb和Cd的浸出浓度超过标准限值。此外,螯合稳定化处理可将飞灰中重金属从不稳定的可还原态转化为较稳定的可氧化态,同时还可拓宽飞灰稳定存在的pH值范围(即在该pH范围内重金属浸出浓度达标)。环境风险评估指数分析结果表明：3%TS300处理组,目标重金属在考察时间范围内(0～28 d)均对环境无风险,而5%SDD处理组飞灰螯合产物中Pb、Zn和Cd在放置28 d后会造成潜在环境风险。因此,就研究所用飞灰的重金属稳定效果而言,TS300优于SDD。     

负载铁生物炭对雄黄矿尾渣砷的钝化效果

湖南石门雄黄矿矿区内大量As含量极高的尾渣,严重威胁着当地环境安全与居民生命健康.为推动实现对雄黄矿高As尾渣的稳定化处理,系统分析了FeBC（负载铁生物炭）对雄黄矿尾渣中As的钝化效果,并对FeBC钝化As的发生机制进行探讨.结果表明:水平振荡试验和合成沉降浸出试验（synthetic precipitation leaching procedure,SPLP）中尾渣As的浸出浓度分别为103.7和173.5 mg/L;FeBC的加入[矿渣与FeBC的比例（w/w）为4:1]使尾渣中As的浸出浓度降低72.2%~79.2%.在以模拟酸雨为淋溶液的柱试验中,FeBC处理使淋出液中ρ（As）下降79.1%~99.3%,As淋失总量减少92.8%,但酸雨淋溶量的持续增加使出水中ρ（As）随pH的降低而缓慢上升.FTIR（傅里叶红外光谱）分析发现,FeBC表面负载的Fe原子通过羟基与砷酸根之间的配位基交换作用吸附As是FeBC高效钝化尾渣中As的关键机制;同时,生物炭载体表面含氧官能团还可能通过氢键与As氧合阴离子或分子发生了吸附反应.研究显示,FeBC在钝化雄黄矿尾渣中高含量As方面具有突出优势,可用于快速降低矿渣中As的浸出毒性;但在长期酸雨淋溶条件下,可能需要设置酸度缓冲层以充分保障FeBC钝化As作用的稳定性和持久性.      

飞灰添加量对矿渣基回填胶凝材料水化机理以及重金属固化/稳定化效果影响

采用飞灰协同冶金固体废物(高炉矿渣、钢渣以及脱硫石膏)制备飞灰-矿渣基胶凝材料代替水泥作为采空区的回填材料,并探究了飞灰掺入量对胶凝体系水化机理及重金属稳定化效果的影响。结果表明：胶凝体系飞灰掺入量较少时(10%),会抑制体系早期(3 d)水化产物的生成,降低固化体的抗压强度;飞灰的碱激发作用会在一定程度上促进水化产物钙矾石的生成,对养护结束(28 d)时固化体的抗压强度提升具有促进作用;当胶凝体系飞灰掺入量较高时(25%),会严重抑制胶凝体系水化进程,但其产品抗压强度仍高于矿区采空区对胶凝材料的要求。另一方面,飞灰-矿渣基胶凝体系对飞灰中重金属的稳定化效果良好,除了飞灰掺入量为25%处理组的Zn浸出浓度接近水泥胶砂(GB/T 30810—2014)标准限制外,其他处理组(飞灰添加量为0%～20%)重金属浸出量均满足标准限制。因此,在掺入量合适的情况下,以飞灰作为矿区回填胶凝材料是一种理想的飞灰建材资源化方法。     

过硫酸盐氧化与水泥固化稳定化协同修复苯胺污染土壤

为了快速高效地处理突发性事故造成的苯胺污染土壤,在水泥固化稳定化苯胺污染土壤时加入过硫酸盐和活性炭,评估固化稳定化产物中苯胺的浸出特征和降解机理. 结果表明:①过硫酸盐的加入可以快速有效地去除污染土壤中高浓度(10 g/kg)的苯胺,当反应时间为10 min、过硫酸盐添加量为1.0 eq(即过硫酸盐与土壤中苯胺的摩尔浓度比为1.0)时,处理后土壤中苯胺残留量为1 345 mg/kg;过硫酸盐添加量为2.0 eq时,苯胺残留量为43 mg/kg,反应时间对苯胺的去除效率影响不大,碱性条件有利于苯胺的降解. ②过硫酸盐-活性炭-水泥复合固化稳定化剂可以有效固化稳定化高浓度苯胺污染土壤,过硫酸盐的加入可以有效氧化土壤中的苯胺,是浸出液中ρ(苯胺)降低的主要因素;活性炭的加入可以进一步吸附残留的苯胺及降解产物,使浸出液中ρ(TOC)大幅降低;水泥水化产生的强碱性和温度升高有助于过硫酸盐对苯胺的氧化降解. ③苯胺氧化降解产物分析发现,偶氮苯、苯酚和联苯胺是苯胺的主要降解产物.      

铬渣污染土壤稳定化技术研究

选用3种不同类型的铬渣污染土壤(A土、B土和C土)作为研究对象,探讨了6种稳定化药剂对污染土壤中Cr(Ⅵ)的还原效果,并研究了不同药剂对各形态Cr稳定化效果。结果表明:FeSO4和Na2S对Cr(Ⅵ)都有很好的还原效果,葡萄糖次之,Na2SO3效果一般,柠檬酸和腐植酸效果不好;FeSO4和Na2S对B土、C土中Cr(Ⅵ)的还原率达到90%以上,对A土中Cr(Ⅵ)的还原率则低于85%;稳定化药剂主要是将酸可提取态Cr转化为其他形态,FeSO4效果最明显,可将80%以上的酸可提取态Cr转化为其他形态,主要为可还原态Cr;葡萄糖主要将之转化为可氧化态Cr;鉴于FeSO4的良好的还原效果,选择FeSO4作为稳定化药剂,且FeSO4添加量为理论投加量的20时较合适,浸出液可以满足地下水三级标准的50μg/L;经济性分析,处理1t清洗后土壤的药品费用为8.91元。