【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境岩土工程，涉及固化剂，具体为一种在不同浓度镉污染情况下使用的新型污染土壤固化剂及其制备方法。
技术介绍
1、最近，由于污水的不当排放、工业固体废弃物的随意处置、农药和化肥的不合理使用，化石燃料的燃烧和矿冶活动等活动，土壤污染日益加剧，严重的土壤污染问题对人类健康、食品安全和生态环境的可持续性构成极大威胁。根据《全国土壤污染状况调查公报》，镉是土壤中超标情况最为突出的无机污染物。相关研究显示，镉能够在人体长期蓄积，并可侵入身体各组织，各个组织和器官均可能出现镉中毒导致的病变。因此，迫切需要寻求经济和高效的修复方法来修复镉污染土壤。固化/稳定化技术因其在污染土类型、修复成本、技术可靠性、修复效果长效性及修复场地再利用等方面有明显优势被广泛应用于污染场地修复。水泥基和石灰基固化剂是应用最常见的固化剂。然而，水泥和石灰对高浓度重金属污染土效果不佳以及生产时高碳排放、高污染迫使寻求替代品。
2、近些年来，大量工业固体废弃物的产生不仅占用场地，还具有较大的环境风险。大量研究人员利用工业固体废弃物开发固化剂。然而，开发出的大多固化剂成分中仍大多含有水泥、石灰、氢氧化钠等高成本、高碳排放和高耗能产品。因此，开发一种全部由工业固体废弃物组成的高效的新型固化剂具有良好的经济、环境和社会效益。高炉矿渣已被大量用于污染土的处理，并证明具有良好的效果。然而，随着固体废物资源化利用水平的不断提高，高炉矿渣的价格不断上升，高炉矿渣的大量使用会导致污染土的固化成本不断上升。因此，同时选择具有潜在活性的低成本固体废弃物就显得尤为重要
技术实现思路
1、本专利技术目的之一在于提供一种固化重金属镉污染土的新型固化剂，在修复重金属污染土的同时使固化土满足作为建筑材料如地基填土的使用条件，实现污染土壤和工业固废的资源化利用。
2、本专利技术目的之二在于提供一种处理和再利用工业固体废物的新途径，响应绿色可持续修复的号召。
3、本专利技术是采用如下技术方案实现的：
4、一种固化重金属镉污染土的固化剂，包括赤泥、矿渣、电石渣、磷石膏；其中，赤泥与矿渣的质量比为1:(0.5～2)，电石渣和磷石膏掺量均为固化剂总质量的10％～20％。
5、进一步优选的，所述磷石膏和电石渣均工业废渣；其中，电石渣的成分以氧化钙、氢氧化钙为主，可作为碱性激发剂；磷石膏的成分以硫酸钙为主，可作为硫酸盐激发剂。赤泥、电石渣和磷石膏粉料粒径为200目。赤泥可以作为矿渣的辅助胶凝材料，电石渣和磷石膏可以有效激发赤泥和矿渣活性，从而可以更好地达到固化效果。
6、进一步优选的，所述赤泥与矿渣的质量比为1: 2，电石渣和磷石膏掺量分别为固化剂总质量的10%和15％。
7、进一步优选的，所述矿渣为高炉矿渣，选用表面积为450m2/kg的s95级矿渣。
8、上述固化重金属镉污染土的固化剂的制备方法：将赤泥、电石渣、磷石膏在105℃条件下烘干，过200目筛；矿渣选用表面积为450m2/kg的s95级矿渣，烘干后备用，按比例称量各组分并倒入干料搅拌锅中，搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到ras固化剂。
9、上述固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法：将ras固化剂加入重金属镉污染土中，加入水使总体含水率达到19%，将搅拌后位于模具中形成固化土，固化土脱模后装入聚乙烯密封袋中转移至标准养护箱内，在标准条件下养护。
10、具体为：为保证镉污染土性质和污染特征的同一性和可重复性，本研究釆用人工制备镉污染土的方法。ras固化剂用于镉污染土处理的使用方法为：将一定量cd2+污染物溶于蒸馏水，得到含cd2+的污染溶液，清洁土壤烘干后过10目筛后备用；然后将含设计含量cd2+污染溶液加入清洁土壤中，均匀搅拌10min后密封，在阴凉的地方老化10天，得到人工制造的不同cd2+含量污染土壤；将称量好的ras固化剂（占干燥土壤质量的10%～20%），加入适量水使总体含水率达到19%（最优含水率），将搅拌后的固化土均匀填入直径50mm、高100mm 的不锈钢筒状模具中，分三层依次填入，每填完一层即手工振动模具，以排除试样中气泡；然后利用液压千斤顶将污染土或固化土静态压缩至高50mm；使用配套的液压千斤顶脱模器将压实污染土或固化土样取出，即可获得具有设计干密度的圆柱状土样（95%的最大干密度）。土样脱模后将土样装入聚乙烯密封袋中（避免水分流失），转移至标准养护箱（相对湿度95%、温度20℃）内，养护龄期为7d、14d、28d；含cd2+在污染土中的含量小于0.25％（优选为污染土中cd2+的含量为0.04％）。根据实验验证，养护14天后的固化土即可作为路基填土或地基填土。
11、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
12、1、本专利技术制备ras固化剂的原理为：赤泥和矿渣粉料在电石渣和磷石膏粉料的激发下，能形成具有良好力学行为c-(a)-s-h胶凝材料和钙矾石。随养护龄期的增加，反应过程中产生c-(a)-s-h胶凝材料和钙矾石增多，所以ras固化土的强度增加。重金属cd2+可以通过静电吸附被固定在这些凝胶孔隙中，也可以在形成凝胶的过程中被凝胶包裹，同时，cd2+易于c-(a)-s-h胶凝材料和钙矾石发生离子置换反应从而被固定。化学吸附与化学沉淀作用对重金属的固化稳定化也做出了非常大的贡献，cd2+易络合在羟基化的水化产物表面上，形成难溶的氢氧化物沉淀。磷石膏中含有的po43-能对cd2+具有较好的稳定化作用，是由于po3- 4能与cd2+形成稳定重金属化合物沉淀。如羟基磷酸镉cd5(po4)3oh、ksp＝10-64.62和磷酸镉cd5(po4)、ksp＝10-32.6等稳定化合物，从而实现对重金属离子的有效处理。此外，ras反应形成的c-(a)-s-h胶凝材料和钙矾石的比表面积为较大，对cd2+具有较好的吸附性，降低重金属离子的浸出。
13、2、本专利技术制备的ras固化剂是一种环境友好型固化剂，通过多种工业固废协同作用有效地固化了污染重金属cd2+，符合绿色可持续修复的理念。
14、3、本专利技术制备的ras固化剂在固化14天时的强度能满足路基填土0.36mpa和地基填土0.68mpa的强度要求，同时毒性浸出浓度低于国家安全限值（1mg/l），有利于固化土的二次开发应用，如作为地基填土或道路路基填土使用。
15、4、本专利技术制备的ras固化剂的性能类似于水泥、石灰等现有固化剂，而且具有更好地经济效益性和环境友好性。
16、本专利技术设计合理，使用矿渣为原材料，赤泥作为矿渣的辅助胶凝材料，以同为固废的磷石膏和电石渣为激发剂，制备一种新型的环保固化剂，并首次将制备的ras固化剂用于cd2+的固化，弥补已有固化剂高耗能、高污染和高成本的局限性，具有很好的实际应用及推广价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：包括赤泥、矿渣、电石渣、磷石膏；
2.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：所述磷石膏和电石渣均工业废渣；其中，电石渣作为碱性激发剂，磷石膏作为硫酸盐激发剂。
3.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：赤泥与矿渣的质量比为1:2，电石渣和磷石膏掺量分别为固化剂总质量的10%和15％。
4.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：矿渣选用表面积为450m2/kg的S95级矿渣。
5.一种固化重金属镉污染土的固化剂的制备方法，其特征在于：将赤泥、电石渣、磷石膏在105℃条件下烘干，过筛；矿渣选用表面积为450m2/kg的S95级矿渣，烘干后备用，按比例称量各组分并倒入干料搅拌锅中，搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到RAS固化剂。
6.一种固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法，其特征在于：将RAS固化剂加入重金属镉污染土中，加入水使总体含水率达到19%，将搅拌后放入模具分层振实形成固化土，固化土脱模后装入
7.根据权利要求6所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法，其特征在于：养护标准条件为相对湿度 95%、温度 22℃。
8.根据权利要求6所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法，其特征在于：RAS固化剂的加入量为10%～20%。
9.根据权利要求8所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法，其特征在于：污染土中Cd2+的含量为0.04％～0.25%。
10.根据权利要求9所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂的应用方法，其特征在于：养护14天后的固化土作为路基填土或地基填土。
...【技术特征摘要】
1.一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：包括赤泥、矿渣、电石渣、磷石膏；
2.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：所述磷石膏和电石渣均工业废渣；其中，电石渣作为碱性激发剂，磷石膏作为硫酸盐激发剂。
3.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：赤泥与矿渣的质量比为1:2，电石渣和磷石膏掺量分别为固化剂总质量的10%和15％。
4.根据权利要求1所述的一种固化重金属镉污染土的固化剂，其特征在于：矿渣选用表面积为450m2/kg的s95级矿渣。
5.一种固化重金属镉污染土的固化剂的制备方法，其特征在于：将赤泥、电石渣、磷石膏在105℃条件下烘干，过筛；矿渣选用表面积为450m2/kg的s95级矿渣，烘干后备用，按比例称量各组分并倒入干料搅拌锅中，搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到ras...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，何斌，王林浩，马富丽，韩鹏举，白晓红，刘嘉江，朱佳敏，褚东鑫，刘克难，路金钰，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。