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关键词：
沉积物,磷,形态分布,南四湖,微山湖区
发表时间：
2012-08-08 17:39:49
摘要: 通过模拟煅烧实验制取水泥熟料, 并采用国标GBPT 17671-1999 制取混凝土样品. 选用EA NEN7371 和EA NEN7375 浸出方法, 利用基于菲克扩散第二定律的一维扩散模型对废物水泥窑共处置产品( 混凝土) 中重金属长期累积释放量进行了研究.结果表明, 混凝土中重金属的最大释放量低于总量; 各种重金属在混凝土中的扩散系数不同, 且Cr> As> Ni> Cd; Cr、As、Ni 和Cd 30a 的累积释放量分别为41 43、0146、1150 和0102 mgPkg, 释放率( 累积释放量P最大释放量) 分别为271 0%、1810%、310%和012%; 扩散系数是影响重金属累积释放量的重要因素, 且两者表现出较好的相关性; Cr 和As 的扩散系数较大( 分别为1115E- 15 m2Ps和6142E- 16 m2Ps) , 应重点控制其进入水泥窑处置过程的总量.
废物水泥窑共处置技术在国外已得到较为广泛的应用, 也正日益成为我国废物处置及资源化技术
的重要发展方向之一[ 1~ 4] . 废物流引入水泥窑会增大重金属等有害物在水泥产品中的含量[ 5] . 这类物质在水泥产品( 主要是混凝土) 长期使用中, 暴露于环境介质会被逐渐释放, 进而影响环境安全及人体健康[ 6] . 因此, 对水泥窑共处置产品的环境安全性评价具有重要意义.
根据特定应用场景下水泥产品中重金属的释放机制, 对其释放量进行预测是安全性评价的前提和
关键[ 7~ 9] . 国外学者对水泥基材料, 如危险废物水泥固化块、常规生产的水泥等中的释放机制、释放模型及释放量预测等方面展开的研究表明, 水泥基材料中大部分无机组分被释放的机制主要是扩散控制[ 9~ 15] . Crank[ 16] 最早提出了基于Fick 扩散第二定律的一维扩散模型并被广泛应用于水泥基材料及以扩散控制为释放机制的材料中无机组分的释放量预测[ 6, 9, 11] . Kosson 等[ 9] 针对水泥基材料在浸泡初期若存在表面冲刷现象, 对一维扩散模型进行了修正.Sanchez 等[ 17] 提出了溶解-扩散控制联合释放模型.还有更多的学者考虑了水泥基材料在使用过程中可能发生的物理、化学变化, 提出了有关更为复杂、专用性更强的释放模型[ 13,18~ 20] .
国外研究现状表明, 应用一维扩散模型能较好描述水泥固化块中重金属的释放行为及对释放量进
行预测. 但国外对废物水泥窑共处置产品中重金属的释放机制和释放量的研究尚未开展. 而废物在混
凝土中的存在形态会与废物水泥固化中重金属的形态有所不同[ 21] . 课题组前期研究结果显示, 共处置水泥制成的混凝土块采用EA NEN7375 进行的浸出试验, 混凝土中Cr、Ni、As 和Cd 的释放机制主要是扩散控制[ 22] . 因此, 本研究通过向水泥生料中添加一定量的重金属化学试剂, 用电炉高温煅烧制取水泥熟料后制作混凝土块, 采用EA NEN7371 和EANEN7375 浸出试验, 选用基于扩散控制机制的一维扩散模型对废物水泥窑共处置混凝土中重金属的长期累积释放量进行预测, 以期为废物水泥窑共处置产品的环境安全性评价提供支撑.
的重要发展方向之一[ 1~ 4] . 废物流引入水泥窑会增大重金属等有害物在水泥产品中的含量[ 5] . 这类物质在水泥产品( 主要是混凝土) 长期使用中, 暴露于环境介质会被逐渐释放, 进而影响环境安全及人体健康[ 6] . 因此, 对水泥窑共处置产品的环境安全性评价具有重要意义.
根据特定应用场景下水泥产品中重金属的释放机制, 对其释放量进行预测是安全性评价的前提和
关键[ 7~ 9] . 国外学者对水泥基材料, 如危险废物水泥固化块、常规生产的水泥等中的释放机制、释放模型及释放量预测等方面展开的研究表明, 水泥基材料中大部分无机组分被释放的机制主要是扩散控制[ 9~ 15] . Crank[ 16] 最早提出了基于Fick 扩散第二定律的一维扩散模型并被广泛应用于水泥基材料及以扩散控制为释放机制的材料中无机组分的释放量预测[ 6, 9, 11] . Kosson 等[ 9] 针对水泥基材料在浸泡初期若存在表面冲刷现象, 对一维扩散模型进行了修正.Sanchez 等[ 17] 提出了溶解-扩散控制联合释放模型.还有更多的学者考虑了水泥基材料在使用过程中可能发生的物理、化学变化, 提出了有关更为复杂、专用性更强的释放模型[ 13,18~ 20] .
国外研究现状表明, 应用一维扩散模型能较好描述水泥固化块中重金属的释放行为及对释放量进
行预测. 但国外对废物水泥窑共处置产品中重金属的释放机制和释放量的研究尚未开展. 而废物在混
凝土中的存在形态会与废物水泥固化中重金属的形态有所不同[ 21] . 课题组前期研究结果显示, 共处置水泥制成的混凝土块采用EA NEN7375 进行的浸出试验, 混凝土中Cr、Ni、As 和Cd 的释放机制主要是扩散控制[ 22] . 因此, 本研究通过向水泥生料中添加一定量的重金属化学试剂, 用电炉高温煅烧制取水泥熟料后制作混凝土块, 采用EA NEN7371 和EANEN7375 浸出试验, 选用基于扩散控制机制的一维扩散模型对废物水泥窑共处置混凝土中重金属的长期累积释放量进行预测, 以期为废物水泥窑共处置产品的环境安全性评价提供支撑.
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