含重金属离子轻集料在不同胶凝体系的固化效率研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

在过去的几十年中,冶金、化工、核能等领域的快速发展,大量有毒重金属进入自然环境,并对地表和地下的生态环境产生严重的威胁,2014年4月国家环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示:全国重污染企业用地土壤污染点位占36.3%,工业废地土壤污染超标点位34.9%,工业园区土壤污染超标点位占29.4%。其中,镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种重金属点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。并且,随着工业升级和环境要求,原本在城市内的大型工业厂房必须搬迁,遗留下大面积含有重金属污染的土壤。与有机的污染物相比,具有高毒性、高渗透性的重金属离子难以降解,并在长期的积累下,聚积在生物体内,对人类产生巨大的危害。因此如何在较短周期内将这些重金属污染的土壤治理、净化成为我们必将要面对的问题。

近年,国内外对于重金属污染进行了大量的相关的研究,但大多局限于对于污染的水源、小面积的污染土壤进行特定污染重金属的吸附或固定,面对着大面积、含有不同含量、不同种类的重金属污染土壤,如何能够短时间、大面积、无差别的固定,对于我国坚持可持续发展,建设美丽中国,推进净土保卫战,落实土壤污染防治法持续实施《土壤污染防治行动计划》,实施“无废城市”建设试点工作方案,防治重金属污染具有重要意义。

事实上,近年来国内外在通过高温固定含有重金属的固体废弃物(污泥、土壤等),进行了大量的相关研究。有许多的研究以含重金属污染的土壤制备轻集料,研究表明使用固废制备轻集料时,重金属能够被有效的固定在了轻骨料之中,从图1中可以看到,大部分重金属的固化程度高达90%以上,而镉由于沸点较低,因此在高温的时候会部分挥发导致重金属残留量相对偏低。值得注意的是,在高温烧结固化的过程中,部分价态多变的重金属(铅、铬)也会发生价态的转变。在余后梁、Xu等的研究中,也有相似的结果。而Mao等实验结果表明,轻集料本身可以对重金属铜、镉进行一定程度的吸附作用,其吸附作用大致与沸石的吸附能力相当。

重金属在轻集料中的固化机理十分复杂,多数的研究认为,重金属在轻集料高温烧结的过程中,离子以矿物形式和被固化在玻璃相中的形式而存在(如图2)。

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