磷酸镁水泥固化放射性核素90Sr的影响因素研究

研究了磷酸镁水泥性能、温度、p H、龄期和沸石掺量对磷酸镁水泥固化体中90Sr浸出率的影响,并采用XRD及扫描电镜探讨了磷酸镁水泥固化体的物相和微观结构.试验结果表明:磷酸镁水泥固化体浸出率随磷酸镁水泥强度的增加而减小;低温条件对磷酸镁水泥固化核素90Sr影响明显;酸性环境中磷酸镁水泥受腐蚀状况严重,浸出率和累计浸出分数相对较高;空气养护7 d成型的磷酸镁水泥固化体强度可达58.9MPa,并具有良好的对核素~(90)Sr固化效果;掺加沸石可以降低磷酸镁水泥固化体浸出率.     

沸石掺量对磷酸镁水泥固化模拟放射性核素Sr的影响

研究了不同沸石掺量对磷酸镁水泥固化模拟放射性核素Sr的影响,测试了固化体的基本性能及抗浸出性,并采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、综合热分析仪和扫描电子显微镜对固化体物相和微观结构进行分析.结果表明:掺入沸石的固化体仍具有优异的力学性能,一定范围内,沸石掺量增大,固化体的抗冻融性、抗浸泡性及抗浸出性增强;掺入沸石后固化体力学性能下降的原因是水化产物的结晶程度及整体性下降,当沸石掺量超过一定程度,水化产物含量降低也会导致固化体力学性能下降;沸石的高吸附性、沸石及磷酸镁水泥水化凝胶的双重保护,以及掺入沸石后磷酸镁水泥固化体机械阻滞作用的增强使固化体在掺入沸石后固化性能得到显著改善.     

含磷基材固化/稳定化铅污染土的铅形态演化和浸出特性

采用过磷酸钙-水泥(SSPC)及水泥(OPC)固化稳定铅(Pb)重金属污染土。通过无侧限抗压强度(UCS)、毒性浸出(TCLP)试验研究了铅污染土固化体的力学和浸出特性,并通过形态提取(BCR)分析了固化体中铅赋存形态,结合重金属形态分布特征,运用风险评价编码法(RAC)评价了重金属的潜在风险程度。试验结果表明:过磷酸钙-水泥(SSPC)和水泥均可显著降低固化体中铅浸出特性,过磷酸钙-水泥(SSPC)固化体的浸出浓度远低于水泥固化体,当过磷酸钙添加量分别为5%和10%时,固化体中铅浸出浓度低于GB/T 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》。形态提取试验表明:水泥(OPC)和过磷酸钙-水泥(SSPC)均可促使Pb从活性态(弱酸提取态)向较稳定态(可还原态、残渣态)转化,但过磷酸钙-水泥(SPCC)固化体中残渣态Pb的含量较高。基于改进BCR法获得F1(弱酸态)的基础上,运用风险评价编码法评价了固化后污染土中铅的生态风险等级,对比未固化土,生态风险等级大幅降低。     

DTCR协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥的研究

采用二硫代氨基甲酸盐(DTCR)为添加剂协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥,以抗压强度和颗粒固化体(粒径￡9.5mm)浸出毒性为指标确定水泥和DTCR的最优配比.通过酸雨条件(pH 3)下对颗粒固化体和整个固化体的浸出试验来评价固化/稳定化的效果.利用X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)分析了固化/稳定化机理.结果表明,固化/稳定化的最优配比为水泥掺入量为50%(干底泥),DTCR掺入量为2%(干底泥).其固化体7d抗压强度为1.03MPa,颗粒固化体中重金属Cu,Zn,Pb,Cd的浸出浓度分别为0.105,4.65,0.232,0.123mg/L,能够达到安全填埋要求.酸雨条件下(pH 3)对颗粒固化体和整个固化体浸出研究表明,水泥、DTCR固化/稳定化底泥效果更好;XRD和ESEM分析表明,固化/稳定化的机理主要是水泥在水化反应时,能够形成水化产物Ca(OH)2、水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),将重金属废物包容,并逐步硬化形成具有一定强度的水泥固化体.     

以膨润土为辅助添加剂固化/稳定化污泥的试验研究

针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化/稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液COD及pH值,研究该固化/稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的pH值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,pH值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.     

垃圾焚烧飞灰固化体的力学和浸出特性分析

采用磷酸镁水泥(MPC)和普通硅酸盐水泥(OPC)对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,通过无侧限抗压强度试验、渗透试验和浸出试验分别研究了MPC和OPC对垃圾焚烧飞灰固化体力学和浸出特性的影响规律,并通过压汞试验和形态提取试验分析了相应的微观机理。试验结果表明:随着MPC和OPC添加量的增加,飞灰固化体的强度增加,渗透系数和重金属(Pb、Cd)浸出浓度降低,但相同添加量的OPC固化体的强度、渗透系数及重金属(Pb、Cd)浸出浓度均大于MPC固化体;压汞试验结果表明:在相同添加量条件下,OPC固化体的孔隙体积大于MPC固化体,且OPC和MPC分别通过减少孔径1μm和0. 1μm孔隙的体积来影响固化体的强度和渗透特性;形态提取试验结果表明:OPC和MPC均可促使Pb、Cd从活性态(弱酸提取态)向较稳定态(可还原态、残渣态)转化,但MPC固化体中残渣态的Pb、Cd含量较高。MPC固化体在力学特性、重金属浸出行为及微观结构均优于OPC固化体,OPC和MPC对Pb、Cd固稳机制的差异是MPC固稳效果优于OPC的根本原因。     

纤维改性硫酸亚铁还原铬渣水泥固化体研究

以浸出毒性、表面浸出率、抗日晒能力和抗压强度为指标考察了纤维改性硫酸亚铁还原铬渣水泥固化体的性能。实验结果表明：纤维改性硫酸亚铁还原铬渣水泥固化体养护7d和28d后的浸出毒性均低于国家标准、抗压强度均大于10MPa,可以做最终处置或进行综合利用;与普通铬渣水泥固化体相比,纤维改性硫酸亚铁还原铬渣水泥固化体在加入植物纤维为0．8g时的处理效果最好,浸出毒性、表面浸出率分别降低了76．I％和76．8％;抗日晒能力、抗压强度分别提高了36．4％和52．1％。     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

在沸石对高放废液水泥固化体中Cs~+浸出率的影响

文章主要研究模拟高放废液加入沸石预处理经碱矿渣水泥固化后Cs+的浸出性能。实验结果表明,处理含Cs+高放废液固化体中加入沸石,能使Cs+浸出率降低";两步法"掺入沸石固化体抗Cs+浸出性能更有所提高;pH值升高Cs+的吸附比增大。     

碱矿渣水泥基铬渣固化体的性能研究

使用碱矿渣水泥基材料对含铬废渣进行了固化研究，并力图使固化体能够用作建材制品。结果表明，用碱矿渣水泥基材固化铬渣是可行的，固化体抗压强度达到了５０ＭＰａ以上，且具有良好的抗渗性能和较低的六价铬离子浸出率，能够用作建筑材料。     

全烧垃圾流化床炉飞灰制备免烧砖的性能研究

开展了水泥固化全烧垃圾循环流化床焚烧炉飞灰特性及其制备免烧砖的研究.同时,分析了飞灰的特性,研究了水泥用量对砖体抗压强度和重金属浸出毒性的影响,并对固化前后飞灰在不同p H值溶液环境下的重金属渗滤特性和基于改进RCR连续提取法的重金属形态分布进行了对比研究.结果表明:飞灰中Cd、Cu、Pb、Ni的浸出浓度分别达到1.76、60.29、5.36、1.48 mg·L-1,远超出生活垃圾填埋标准的规定,Cd、Zn、Cu的酸可交换态部分很高,分别为48%、21.26%、20.72%.水泥基材具有良好的稳定效果,添加量达到30%时,免烧砖中重金属的浸出毒性已远低于标准值.随着水泥掺量的提高,免烧砖的抗压强度呈上升趋势,当水泥比例为30%时,强度可达到12.8 MPa,35%水泥比例的砖体,其抗压强度则达到国标建筑用砖的MU15级.与原始飞灰相比,砖体中重金属在不同渗滤液p H下的浸出趋势并未改变,浸出量却显著下降,p H的适应范围变宽.另外,重金属中酸可交换态部分降至低于1%,主要转变成了可还原态,对环境的污染风险大幅降低.     

污泥基发泡保温材料的制备及性能分析

随着污水处理厂污泥产量急剧增长,污泥资源化利用至关重要,将污泥制备成泡沫保温材料,可满足我国可持续发展战略的需求。主要研究了发泡剂和稳泡剂复配比对发泡倍数及泡沫半衰期影响,优选出最佳发泡材料OP及纤维素醚的配比分别为0.6%和0.3%。在此基础上,通过正交实验研究污泥添加比、水泥添加比和水料比对发泡保温材料性能的影响,建立综合性能指标,获得污泥基发泡保温材料性能影响因素顺序为水料比>污泥添加比>水泥添加比。当污泥添加比、水泥添加比、水料比分别为12.5%、55.5%、0.5%时,材料性能最佳,抗压强度、导热系数和密度分别为0.32 MPa、0.072 W/(m·K)和624.4 kg/m3,满足无机发泡材料抗压强度C0.3,干密度等级A07 (JG/T 266—2014《国家建筑工业行业标准》)。     

湿法脱硫渣制备硫铝酸盐水泥的实验研究

以脱硫渣、石灰石、铝土矿为主要原料,经配方设计,在1250℃条件下烧制硫铝酸盐水泥。运用X射线粉晶衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段,对水泥熟料中各矿相的生成过程和水化产物进行了分析。结果表明,熟料主要矿物C4A3S和C2S发育良好;水泥净浆试块的1d、3d、28d抗压强度分别达到了44.3MPa、54.1MPa、67.5MPa,后期强度增进稳定;水化产物的结晶相主要由针状或纤维状的钙矾石组成,浆体结构致密。     

石煤灰渣酸浸提钒后残渣作水泥混合材试验研究

为探索提钒残渣用作水泥混合材的可行性,根据提钒残渣的物化特性分析,设计出合理的配料方案,通过对试样的物理检验,研究了提钒残渣的掺量对水泥性能的影响.试验结果表明,提钒残渣属于活性混合材,在掺量为25%-40%时,可单独用作水泥混合材,且不论单掺还是和水泥厂石煤渣对掺,水泥各项性能指标均符合GB175-2007<通用硅酸...     

利用油基岩屑制备水泥路面基层的力学性能及重金属浸出特性研究

油基岩屑是石油开采时产生的危险废物,随着我国石油勘探开发能力的不断提升,因油基岩屑造成的环境污染和资源浪费问题已不容忽视.资源化利用油基岩屑将对油气行业环境保护和可持续发展起到重要促进作用.为探明利用油基岩屑制备水泥道路结构的可行性,制作11种不同配合比的水泥路面基层试件,通过无侧限抗压、劈裂抗拉以及抗压回弹试验,探寻符合相关力学性能要求且岩屑掺加量最大的试件,随即对其开展浸出试验以研究重金属浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合重金属长期浸出量.结果表明：(1)随着油基岩屑掺加量的提升,水泥路面基层试件的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗压回弹模量同时呈下降趋势.当岩屑掺加量为12%时,试件相关力学指标满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)和四川省农村公路基层材料设计参数要求,此时岩屑掺加量达到最大.(2)Ba、Mn、Pb、Zn为油基岩屑中的特征污染物. Ba、Mn、Pb累积浸出量的变化趋势较为一致,在第64天时基本达到浸出平衡;而Zn的累积浸出量在第64天时仍持续增长. 4种重金属在全浸出阶段的浸出行为都受到扩散控制影响.(3)Ba和Pb的浸出规律符合Elov...     

地聚合物固化重金属Pb2+的研究

利用偏高岭土、水玻璃、氢氧化钠和水合成地聚合物,并以地聚合物固化Pb2+.通过固化体的抗压强度和Pb2+浸出浓度来表征固化效果,通过XRD、SEM、FTIR等手段对地聚合物固化体终产物的结构进行分析,并从固化效果、微观结构、矿物结构等方面,将其与水泥固化作对比,分析地聚合物固化重金属和水泥固化重金属在机制上的区别.结果...     

垃圾焚烧炉渣特性分析及制备免烧砖技术研究

炉渣制备免烧砖的技术作为固废建材化利用的手段之一,具有广阔的应用前景.基于炉渣基本性质,本文探讨了炉渣预处理、原料配比及养护方式等工艺条件对炉渣免烧砖的抗压强度和环保性能的影响,并提出了优化的工艺条件和参数.结果表明:炉渣的热灼减率为1.2%,物相组成与天然骨料相似,但水溶性氯离子含量为GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》标准限值的8倍,且存在重金属超标风险,需要在固液比1:3的条件下水洗3次,使得水溶性氯离子含量削减87.5%;免烧砖原料配比较养护方式对抗压强度的影响更大,不添加炉渣的普通免烧砖的最终强度为全炉渣免烧砖的2.23倍;养护方式的影响体现在高温养护初期抗压强度增长速度较自然养护更快,但最终差异在±3%以内;选取全炉渣的免烧砖进行高温养护或者炉渣河砂配比1:1的免烧砖进行自然养护可使产品最终强度达到10 MPa或20 MPa的要求,且水溶性氯离子含量最终削减90%,重金属浸出浓度削减50%~60%,可满足不同用途对砖的标准要求.研究显示,在不同抗压强度的要求下选取适当的配比与养护条件,可以达到炉渣消纳量大且能源耗费少的目的,并削减水溶性氯离子含量与重金属浸出浓度,具有环保效益.      

聚合物改性粉煤灰制备多孔复合材料及其性能研究

制备了高掺量粉煤灰为基质的聚乙烯醇/纤维素复合多孔材料。该复合材料制备过程简单易行,不需高温高压。通过XRF、XRD、FT-IR、SEM以及压汞法对该粉煤灰复合材料进行了表征和结构分析,探索了原料混合比例、干燥温度对样品结构和性能的影响。研究发现:聚乙烯醇可以有效提高该复合材料的无侧限抗压强度,纤维素可有效改善材料的孔隙结构;材料的孔隙主要来自水分蒸发过程中的气泡聚合,在外部不加压的条件下制备样品,需控制干燥温度对样品内部孔隙结构的影响。当粉煤灰含量为80%,聚乙烯醇含量为10%,纤维素含量为10%时,复合材料具有较好的孔隙率、孔隙结构、抗压强度和吸水性及保水性。有一定强度的以粉煤灰为基质的亲水性材料也适合作为吸附材料或滤料,未来可以进一步通过改善材料内部结构,以及活化功能性官能团以提高材料的综合性能,为粉煤灰的综合利用拓展途径。