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本文是在系统分析和总结国内外磷和重金属固稳技术研究与发展的基础上,以氧化铝工业生产过程中排放的废矿渣赤泥为原料,采用简单的物理化学方法进行改性处理,制备了赤泥固稳剂,开展了赤泥固稳剂固稳磷、重金属以及同步固稳磷与重金属效能研究,探讨了赤泥固稳剂对磷和重金属的固稳作用机理。取得如下研究成果:
1、以氧化铝工业生产过程中排放的废矿渣赤泥为原材料,通过700℃焙烧和与磷石膏复配处理,制备了具有高固稳性能的固稳磷和重金属的焙烧赤泥和复配赤泥固稳剂,焙烧赤泥和复配赤泥固稳剂对磷的吸附量分别达到9.64mg/g和9.13mg/g;对铜、锌、镉、铅的吸附量分别达到0.983mg/g、0.970mg/g、0.952mg/g、0.945mg/g和0.966mg/g、0.743mg/g、0.673mg/g、0.927mg/g。
2、研究了固稳剂对磷的固稳效能,结果表明,掺混固稳剂可显著降低土壤可溶性磷和植物可利用性磷。掺混焙烧赤泥和复配赤泥固稳剂的土壤,可溶性磷从14.38mg/kg分别降到了3.63mg/kg和2.55mg/kg,植物可利用性磷分别下降了13.1％和51.2%;掺混焙烧赤泥固稳剂土壤中磷的形态由水溶态磷向铁铝结合态磷转化,其中,水溶态磷的比例由6.76%降低到2.30%,铁铝结合态磷的比例由45.82%增加到53.97%;掺混复配赤泥固稳剂土壤中磷的形态由水溶态磷向铁铝结合态磷和钙结合态磷转化,其中,水溶态磷的比例由6.76%降低到3.84%,铁铝结合态磷和钙结合态磷的比例分别由45.82%,7.32%增加到49.26%,9.10%。
3、研究了固稳剂对重金属的固稳效能,结果表明,焙烧赤泥和复配赤泥固稳剂对重金属污染土壤中铜、锌、镉、铅具有较好固稳效能,显著降低铜、锌、镉、铅浸出和植物可利用性(生物可利用性):利用硝酸钙和去离子水分别提取土壤重金属评估对土壤重金属的固稳效能,结果表明,掺混5%焙烧赤泥固稳剂的土壤,铜、锌、镉、铅的提取分别降低了55.7%、100%、95.8%、21.2%和79.7%、100%、96.2%、95.7%;铜、锌、镉的植物可利用性、铅的生物可利用性分别降低了58.8%、46.7%、47.9%、87.8%。
4、研究了赤泥固稳剂对磷和重金属同步固稳效能,结果表明,原状赤泥固稳剂能很好的固稳城市污泥中磷和重金属。原状赤泥固稳剂掺混比例为10%时,对污泥中磷和镉、锌、铅的固稳效率分别为72.6%和100%、92.4%、81.9%,镉、锌、铅植物可利用性分别降低了74.0%、31.0%和9.5%;经原状赤泥固稳剂固稳后,城市污泥中磷的形态由水溶态磷转化为铁铝结合态磷,重金属的形态由可交换态重金属转化为铁锰结合态重金属,其中,水溶态磷的比例由3.35%降低到1.42%,铁铝结合态磷的比例由37.4%增加到51.1%,镉、锌、铅可交换态比例分别由11.3%、0.22%、15.4%降低到5.3%、0.14%、9.5%,铁锰结合态比例由11.2%、5.3%、10.9%增加到14.3%、7.0%、15.1%。
5、研究赤泥固稳剂与磷和重金属的固稳机理,结果表明,固稳剂与磷和重金属作用机理包括共沉淀作用以及固稳剂中金属氧化物与磷和重金属间的表面络合作用。