酸雨环境下磷酸镁水泥固化锌污染土溶出特性研究

通过对磷酸镁水泥(简称MPC)固化锌污染土进行半动态淋滤试验,以研究酸雨作用下重金属的溶出特性,通过更新淋滤液试验组的浸出液电导率和pH的测试来再次印证Zn^(2+)在半动态淋滤试验中的淋滤特性,并添加普通硅酸盐水泥(简称CEMI)固化土试验组进行对比。通过对MPC固化锌污染土半动态淋滤后浸出液中锌离子浓度的测试,分析淋滤液初始pH值、固化剂类型对MPC固化污染土累积锌溶出特性的影响规律。试验结果表明,CEMI组试样累积锌溶出质量大于MPC组试样;初始淋滤液pH=2时的试样表面溶出锌总量普遍高于pH为4和7,而pH=4和7时的试样表面溶出锌总量比较接近;采用更新淋滤液方式的3组试样溶出的Zn^(2+)量均大于不更新淋滤组;氧化镁与磷酸盐的比值(M/P)为6∶1的试样固化效果优于M/P为3∶1的试样。通过试验数据计算分析,得到了有效扩散系数De;锌的De会随酸雨初始pH的下降而增大,淋滤液初始pH=2时的锌的De普遍大于pH=4,7时的De几个数量级。研究结果表明,酸雨作用下影响磷酸镁水泥固化锌污染土溶出特性的主要因素为水泥固化剂的种类以及酸雨的pH值。

水泥固化锌污染土压缩特性影响因素分析

基于固结试验,研究了不同养护温度、锌离子质量分数及水泥掺量条件下水泥固化锌污染土的压缩特性,推导出能够综合反映三者对压缩系数影响规律的经验式。结果表明:基于该经验公式,根据某一已知条件(即上述3个变量值)对应的固化体或者素土的压缩系数值可以较好地预测其他条件下的固化体压缩系数。此外,锌离子质量分数一定时,固化体压缩系数随水泥掺量的增大呈指数性减小。水泥掺量一定时,压缩系数随锌离子质量分数的增大而增大。压缩系数随养护温度的提高而减小,固化体压缩系数比值与养护温度之间呈现较好的对数函数关系。

水泥固化锌污染土电阻率与强度特性研究

以标准砂及普通硅酸盐水泥为试验材料,制作水泥固化锌污染土样,进行了一系列电阻率和无侧限抗压强度试验。研究了交流电频率对水泥固化锌污染土电阻率的影响、不同含量锌离子对水泥缓凝作用的影响、锌离子含量和龄期分别对水泥土电阻率和强度的影响、电阻率与无侧限抗压强度的关系。结果表明:电阻率随电流频率的增加而明显降低,尤其当频率低于50 k Hz时为甚;不同含量的锌离子对水泥土的缓凝作用影响明显,随着锌离子含量的增大,水泥土强度的充分发挥所需时间逐渐增长,但在锌离子含量为500 mg/kg时,缓凝作用表现异常;电阻率和强度均随龄期的增加而增长,随锌离子的含量的增加上下波动,电阻率在锌离子含量为50 mg/kg和500 mg/kg时出现极值,强度在锌离子含量为100 mg/kg和500 mg/kg时出现极值;在各个龄期下,电阻率与强度均呈现出很好的线性关系。

水泥固化锌污染土的力学性质变化规律分析

基于室内试验,分析了水泥掺量和锌离子浓度对水泥固化锌污染土力学性质的影响规律;并根据试验结果得到了其黏聚力、内摩擦角和压缩系数变化规律的经验公式。研究表明:锌离子浓度一定时,固化体黏聚力随着水泥掺量的增大而不断增长,二者呈指数函数关系。当锌离子浓度达到1%时,水泥掺量的提高并不能显著提高黏聚力。水泥掺量一定时,其黏聚力随着锌离子浓度的增大而减小。固化体内摩擦角呈现与其相似的变化规律,而压缩系数则随着水泥掺量的增大而减小。

碱渣固化锌污染土的工程性质试验研究

采用无侧限抗压试验、淋滤试验等方法,对碱渣固化锌污染土的工程性质、淋滤特性进行了研究。通过试验研究得到以下结论:无侧限抗压强度随着锌离子浓度的增加呈下降趋势;无侧限抗压强度随着碱渣掺量的增加先增大后减小,在碱渣掺量为30%时得到最大值。

锌污染土探地雷达频散衰减特性与正演模拟研究

污染土属典型频散介质,探地雷达(GPR)电磁波在其中传播时具有频散和衰减特性,掌握探地雷达信号在污染土中的传播特征,对提高污染场地探测精度具有重要意义.以锌污染土为研究对象,设计不同含水率、湿密度与锌离子浓度探地雷达物理模型试验,采用600 MHz频率天线测得剖面法和共中心点法探测数据;以矢量网络分析仪测得试验土样的复介电常数,并采用1stopt软件拟合求解Debye频散模型相关参数,基于时域有限差分法模拟物理模型试验的探地雷达波传播特性.分析剖面法探测数据中反射波的振幅和频谱特性,基于相移法提取共中心点法探测数据频散曲线.结果表明物理模型试验与数值模拟两种方法获得的锌污染土探地雷达电磁波频散衰减特性基本吻合,即:均方根振幅、峰值频率与频散曲线值均随含水率、湿密度和锌离子浓度增加而降低,相对而言锌离子浓度对频散曲线影响较小.

不同浓度锌离子污染土的工程力学性能试验研究

通过直剪试验、压缩试验和三轴试验对人工制备最优含水率下不同浓度锌离子污染土的工程力学性能进行测试,研究了不同锌离子浓度污染土的抗剪强度和压缩特性。结果表明:随着锌离子浓度的增加,污染土的内摩擦角和压缩系数增加,内聚力和压缩模量下降,而污染土的孔隙比随着锌离子浓度的增加先减小后增大;在不同垂直压力下,随着压力的增加,污染土的压缩系数整体先减小后增大,压缩模量先增大后减小。

MICP技术联合多孔硅吸附材料对锌铅复合污染土固化/稳定化修复的试验研究

近年来,工业和科技的快速发展使得重金属污染土固化/稳定化的修复研究成为热点。运用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合吸附材料对锌铅复合重金属污染土进行固化/稳定化的修复,通过无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,评价处理前后污染土的固化效果与重金属的稳定化效果,结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等检测手段,揭示MICP技术处理锌铅重金属污染土的修复机制。研究结果表明,采用MICP技术对锌铅重金属污染土进行固化/稳定化之后,可以有效降低污染土中有害重金属的浸出性。当矿化时间为10d时,试样无侧限抗压强度为942.5k Pa;铅的浸出浓度为4.20mg/L,比未处理时降低了44.81%;锌的浸出浓度为4.31mg/L,比未处理时降低了46.19%,效果显著。在此基础上,添加10%的多孔硅吸附材料后,试样无侧限抗压强度可达到1 021 kPa,强度提高了8.3%;铅的浸出浓度为2.45mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了67.81%,与单纯MICP方法处理时相比,铅浸出浓度被二次降低了41.67%;锌的浸出浓度仅为2.93 mg/L,与未经处理时相比,降幅达到了63.4%,与单纯MICP方法处理时相比,浸出浓度被二次降低了31.9%。多孔硅吸附材料的添加明显提升了MICP技术对锌铅复合重金属污染土的修复效果,由于多孔硅吸附材料对重金属离子的固定与吸附,污染土中重金属的浸出浓度减小,同时,吸附材料还可以作为碳酸钙晶体沉积的核位点,加速矿化反应。该研究提出了处理重金属污染土的新技术并揭示了其修复机制,为MICP技术联合多孔硅吸附材料对现场锌铅复合重金属污染土的修复与应用提供了理论与试验依据。

EICP修复重金属污染土的环境耐久性研究

为探究脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)技术修复重金属污染土的环境耐久性,分别对EICP修复后的锌、铅污染土进行酸液浸泡、冻融试验和雨淋试验,探讨了EICP修复锌、铅污染土在不同环境条件下的耐久性及其影响规律。结果表明,在不同浓度、不同类型酸液条件下,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态和碳酸盐结合态的重金属离子浸出量随p H值降低,碳酸盐结合态含量降低,可交换态含量逐渐增加,且硫酸环境下的稳定性大于硝酸环境下的稳定性;随着冻融循环次数的增加,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态离子浸出量增加,碳酸盐结合态含量减少;在大雨条件下,Zn^(2+)、Pb^(2+)主要在前20 min内进行释放,并由上往下迁移;经EICP修复重金属污染土在酸液、冻融循环和雨淋条件下具有良好的耐久性。