赤泥改性顆粒修復(fù)材料及其對(duì)鉛鋅污染土壤的原位穩(wěn)定化研究.pdf

1、利用氧化鋁工業(yè)廢渣——赤泥的潛在膠凝性，通過(guò)改性和添加造粒輔料和表面活性劑等，常溫下轉(zhuǎn)鼓造粒制備赤泥基顆粒和赤泥-磷復(fù)合顆粒，并應(yīng)用于鉛鋅污染土壤的原位穩(wěn)定化修復(fù)。這是針對(duì)赤泥資源化利用的一種有益創(chuàng)新。
　　通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室開展模擬污染土修復(fù)試驗(yàn)、礦區(qū)重金屬污染土壤盆栽試驗(yàn)、土柱淋溶實(shí)驗(yàn)和土壤中磷擴(kuò)散試驗(yàn);采用X射線衍射微區(qū)分析、掃描電子顯微鏡分析、原子吸收分光光度計(jì)分析等相結(jié)合的檢測(cè)方法，對(duì)制備顆粒的組成和結(jié)構(gòu)、土壤理化性質(zhì)、重金屬

2、的含量和形態(tài)變化、有效磷的溶釋擴(kuò)散進(jìn)行了研究。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.改善赤泥膠凝性能
　　赤泥原料(RM)凝結(jié)性差，水灰比0.5時(shí)，赤泥初凝時(shí)間為15.75h，終凝超過(guò)48h，不能滿足造粒成型要求。通過(guò)外加膠凝材料，粉磨、煅燒赤泥原料，調(diào)節(jié)水灰比等手段對(duì)其膠凝性能進(jìn)行改性研究。采用赤泥粉料過(guò)0.150mm篩，添加5％水泥，5-10％石膏，水灰比0.5時(shí)，常溫下可控制凝結(jié)時(shí)間2h內(nèi)。
　

3、　2.赤泥顆粒的制備與改良
　　比較了不同造粒設(shè)備和工藝條件下制備的赤泥顆粒的性質(zhì)。通過(guò)調(diào)節(jié)外加膠凝劑用量，添加造粒輔料和表面活性劑，確定常溫下轉(zhuǎn)鼓造粒制備赤泥基顆粒(PL):赤泥原料粉(＜0.15mm)通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)在水灰比0.5條件下進(jìn)行顆?；炝?，膠凝材料水泥和石膏分別采用5％，秸稈粉末(＜0.15mm)1％，表面活性劑OP為0.1％。該轉(zhuǎn)鼓造粒方式區(qū)別于混合料注水?dāng)嚢琛尚陀不哪z凝過(guò)程，造粒顆粒細(xì)小分散，內(nèi)部多孔，水分易

4、散失，因此是弱化膠凝下的造粒。
　　3.赤泥顆粒對(duì)鉛鋅污染土壤的修復(fù)
　　將制備的赤泥顆粒用于模擬鉛污染土壤和鉛鋅礦區(qū)污染土的修復(fù)試驗(yàn)，確定用量和施用方式。結(jié)合韭菜、水稻盆栽實(shí)驗(yàn)，比較在水旱兩種栽種條件下的原位穩(wěn)定化修復(fù)效果，并分析對(duì)土壤環(huán)境和植物生長(zhǎng)的影響。
　　施用赤泥原料（粉）和赤泥顆粒(PL)均能在修復(fù)初期有效減少離子交換態(tài)鉛(Pb-Ⅰ)。但施用赤泥原料（粉）在修復(fù)15d后Pb-Ⅰ反而持續(xù)增多，而施用赤泥顆粒修

5、復(fù)15d后，對(duì)Pb-Ⅰ持續(xù)鈍化效果明顯，其最大降幅（模擬污土中）為94.50％。施用赤泥顆粒對(duì)土壤pH的影響小:施用1％和5％，相比施用赤泥原料（粉）的土壤pH分別下降9.76％和13.63％。
　　土壤含水率在20％～25％，施加5％PL對(duì)500mg/kg模擬鉛污染土進(jìn)行修復(fù)，離子交換態(tài)鉛(Pb-Ⅰ)和碳酸鹽態(tài)鉛(Pb-Ⅱ)含量最大降幅分別為94.50％和45.95％。殘?jiān)鼞B(tài)鉛(Pb-Ⅴ)含量增加48.46％。施用赤泥顆粒對(duì)礦區(qū)

6、污染土壤修復(fù)，離子交換態(tài)鉛、鋅降幅最大為44.79％，100％（即未檢出）。殘?jiān)鼞B(tài)鉛、鋅含量最大增幅72.26％，45.54％。
　　赤泥原料通過(guò)添加輔助劑改性成赤泥顆粒后，能使堿性物質(zhì)包覆在水化產(chǎn)物的晶格或晶格間隙中，從而緩釋OH-。這一新的赤泥修復(fù)材料不僅保留了赤泥原料較強(qiáng)的吸附性能，也能有效促進(jìn)污染土壤中各形態(tài)重金屬持續(xù)向穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化。
　　4.赤泥-磷復(fù)合顆粒的制備和修復(fù)應(yīng)用
　　在赤泥基顆粒對(duì)鉛鋅污土穩(wěn)定

7、化修復(fù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步添加可溶和難溶磷酸鹽，制成改良赤泥-磷復(fù)合顆粒（PK和PCA）。赤泥-磷復(fù)合顆粒緩解了因赤泥而引起的土壤pH值增加，同時(shí)促進(jìn)了對(duì)礦區(qū)土壤中鉛鋅的穩(wěn)定化。
　　施加5％含磷6.80％赤泥顆粒PK4，對(duì)鉛的化學(xué)轉(zhuǎn)化促進(jìn)最顯著，其中殘?jiān)鼞B(tài)鉛(Pb-Ⅴ)增加達(dá)81.26％，有機(jī)結(jié)合態(tài)(Pb-Ⅵ)，鐵錳氧化態(tài)(Pb-Ⅲ)，碳酸鹽態(tài)(Pb-Ⅱ)分別減少78.74％，85.62％，73.46％?？刂瞥嗄?磷復(fù)合顆粒中可溶