赤泥改性顆粒修復材料及其對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，通過改性和添加造粒輔料和表面活性劑等，常溫下轉鼓造粒制備赤泥基顆粒和赤泥-磷復合顆粒，并應用于鉛鋅污染土壤的原位穩(wěn)定化修復。這是針對赤泥資源化利用的一種有益創(chuàng)新。
　　通過在實驗室開展模擬污染土修復試驗、礦區(qū)重金屬污染土壤盆栽試驗、土柱淋溶實驗和土壤中磷擴散試驗;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分析等相結合的檢測方法，對制備顆粒的組成和結構、土壤理化性質、重金屬

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

3、　2.赤泥顆粒的制備與改良
　　比較了不同造粒設備和工藝條件下制備的赤泥顆粒的性質。通過調節(jié)外加膠凝劑用量，添加造粒輔料和表面活性劑，確定常溫下轉鼓造粒制備赤泥基顆粒(PL):赤泥原料粉(＜0.15mm)通過轉鼓造粒機在水灰比0.5條件下進行顆?；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％。該轉鼓造粒方式區(qū)別于混合料注水攪拌—成型硬化的膠凝過程，造粒顆粒細小分散，內(nèi)部多孔，水分易

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

5、復15d后，對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500mg/kg模擬鉛污染土進行修復，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％。殘渣態(tài)鉛(Pb-Ⅴ)含量增加48.46％。施用赤泥顆粒對礦區(qū)

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

7、化修復應用基礎上，進一步添加可溶和難溶磷酸鹽，制成改良赤泥-磷復合顆粒（PK和PCA）。赤泥-磷復合顆粒緩解了因赤泥而引起的土壤pH值增加，同時促進了對礦區(qū)土壤中鉛鋅的穩(wěn)定化。
　　施加5％含磷6.80％赤泥顆粒PK4，對鉛的化學轉化促進最顯著，其中殘渣態(tài)鉛(Pb-Ⅴ)增加達81.26％，有機結合態(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?磷復合顆粒中可溶