陶粒对铬的固化及其机制研究
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第 !" 卷#第 $$ 期 %&$’ 年 $$ 月
环#境#工#程 ()*+,-)./)012()3+)//,+)3
4-25!" # 6-5$$ 6-*5#%&$’
陶粒对铬的固化及其机制研究!
李鹏飞#毛林清#陈胡星
! 浙江大学 材料科学与工程学院" 杭州 !$&&%9$
摘要!为探索含铬废弃物在陶粒生产中资源化利用的可 行 性!在 实 验 室 制 备 掺 U,;! 的 陶 粒 样 品!测 定 其 强 度#密 度 等 物理性能和铬浸出浓度!研究 61% U;! #煅烧制度对铬浸出浓度的影响!并结 合 elD和 H(b 分 析 探 讨 铬 在 陶 粒 中 的 固 化机制" 结果表明%U,;! 掺量增加(&c f!7&c) !陶粒的强度#密度和吸水率变化不大!六价铬 和 总 铬 浸 出 浓 度 增 加! 但总体较低!均在 &7$ .3AB以下&提高 61% U;! 掺量#提高煅烧温度或冷却速度!六价铬和总铬浸出浓度明显下降" 玻 璃相对铬的固化起关键作用!玻璃相使陶粒结构致密!包裹铬离子!从而降低铬浸出浓度" 陶粒对铬的固化效果良好! 含铬废弃物在陶粒生产中的资源化利用具有潜在可行性" 关键词!陶粒&铬&固化
CB实验部分
在 $&& h的烘箱中烘干 % > 后"在电阻炉中煅烧"升温
CDC B 实 验 材 料
速度 $& h A.+)"在设定的温度保持 $& .+)"然后冷却’
黏土来自 浙 江 省 杭 州市"自然 烘 干 后 含 水 率 为 表 % 所示为陶粒样品的配比和煅烧条件’
!7$c’ 碳酸钠 61% U;! "铬酐 U,;! 为 化 学 试 剂"分 析
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EB结果与分析
EDC B 铬 对 陶 粒 性 能 的 影 响
采用 U,;! 模 拟 含 铬 废 弃 物 中 的 铬’ U,;! 本 身 易溶于水"可以更好地混合在陶粒中’ 表 ! 反映了
U,;! 掺量对陶粒物理性能的影响’
表 FB陶粒的物理性能
095G<F B 2H=6J:9GN8?N<87J<6?P:<89O6J7<
AB引B言 含铬废弃物"包括含铬电镀污泥(制革污泥(铬污
染土壤等 )$* "在我 国 年 排 放 量 数 以 百 万 吨 计 )%K!* ’ 由 于铬离子具有极强的毒性"尤 其 是 水 溶 性 六 价 铬):* ! U,! 4$ $ "含 铬 废 弃 物 处 置 的 难 点 是 必 须 严 格 防 止 铬离子向环境转移’ 针对不同的含铬废弃物"目前虽 然也有多种处置方法"如水泥固化)8* (水洗(焚烧(化 学处理(生物修复等’ 但这些方法都有各自的不足"
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第 $$ 期
李鹏飞"等%陶粒对铬的固化及其机制研究
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泥(给水污 泥等制 备 了 陶 粒 " 结 果 表 明 陶 粒 对 多 种 重 金属有 明 显 的 固 化 作 用 )aK$$* " 陶 粒 用 作 混 凝 土 轻 骨 料"经水泥水化对重金属起到进一步固化作用)8* ’
虽然目前已经有废弃物来制备陶粒的报道"但所 用的废弃物都是生活污泥等一般废弃物"而利用含铬
从表 ! 可见%各组陶粒的桶压强度(堆积密度(颗 粒密度(吸水率均满足 OgAP$9:!$7$+%&$& - 轻集 料 及其试验方法.的要求’ EDEBU,;F 对陶粒的铬浸出浓度的影响
重金属浸出浓度是衡量陶粒环境安全性的重要 因素’ 考虑到 陶 粒 主 要 用 于 混 凝 土 骨 料)$%* "而 混 凝 土为碱性"在自然环境中"地表水偏酸性"同时降水也 可能影响水的酸碱性"因而浸提试验除采用中性介质 以外"还 考虑了碱 性 与 酸 性 两 种 介 质 " 以 氢 氧 化 钙 悬 浊液模拟混凝土的碱性环境"采用醋酸缓冲溶液模拟 自然界中的酸性环境’
渣污染治理环境保护技术规范! 暂行$. 进行浸提试
验’ 并参照 Og9:""+$a’9 - 水 质 总 铬 的 测 定 . ( Og
9:"9+$a’9- 二苯 碳 酰 二 肼 分 光 光 度 法 . " 测 定 陶 粒
浸出液的 U,! 4 $ 和 PU,浓 度" 借 助 elD( H(b 分 析
陶粒的矿相组成和微观结构’
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CDF B 分 析 测 试
陶粒的 物 理 性 能 测 试 参 照 OgAP$9:!$7%+%&$&
- 轻集 料 试 验 方 法. "包 括 表 观 密 度( 堆 积 密 度( 吸 水
率(桶压强度’ 对各组 陶粒 参照 <SAP!&$+%&&9 - 铬
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环#境#工#程
第 !" 卷
如图 $ 所 示" U,;! 的 加 入 会 提 高 陶 粒 的 铬 浸 出 浓度"U,;! 掺量越高"铬浸出浓度越 高"U,! 4E$ 和 PU, 的浓度变化规律相似’ 总体而言"铬的浸出浓度很 低"即使在 U,;! 掺量达到 !c 时"U,! 4E$ 和 PU,亦 均 低于 &7$ .3AB"说明陶粒对铬离子的固化效果良好’
桶压强度是衡量陶粒力学性能的最重要指标"是 指将陶粒放置在指定的桶形模具中压缩 % G.时陶粒 承受的压强"不同堆积密度陶粒的抗压强度也有较大 差异’ 由表 % 可 知% U,;! 的 掺 入 并 没 有 对 陶 粒 的 抗 压强度产生较大影响"桶压强度只是略有下降"而且 不同掺量的陶粒 的 抗 压 强 度 都 很 高"在 $878 bZ1以 上"属于高强陶粒’
废弃物制备陶粒 的 研 究 和 实 践 则 较 为 罕 见’ 本 文 主 CDEB陶粒制备
要研究含铬陶粒的浸出毒性"研究陶粒对铬的固化作
黏土经过自然烘干后"粉碎(研磨并通过 %7!" ..
用及机制"旨在探索含铬废弃物在陶料生产中资源化 利用的可行性’
孔径筛’ 将 61% U;! 和 U,;! 溶于一 定 量 的 水"待 反 应 完全后加入黏土中混合 $& .+) 成球"直径 $& f$% .."
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##如表 ! 所示"U,;! 的 加 入 对 陶 粒 的 堆 积 密 度(颗 粒密度(吸水率没有明显影响’ 总体而言"基本保持
稳定’ 陶粒的密度较大"在 % $&& f% %&& [3A.! "堆积 密度都在 $ $&& f$ %&& [3A.! "属 于 烧 结 陶 较少"吸水率也较低’ 吸 水率随 U,;! 掺量的增加略有 增 加"但 增 幅 不 大"%: > 吸水率最高也不超过 8c’
!#浙#江#省#科技#厅#计#划项#目!%&$"U!$&&%$ ’
收稿日期%%&$9 ?$% ?$!
或处理费用高 "或 难 以 大 规 模 应 用 " 或 需 要 二 次 处 理 等"难以满足含铬废弃物的处置需求’
陶粒"由黏土质原料在 $ $&& f$ %8& h下烧制而 成 "具 有 多 孔 ( 质 轻 等 特 点 " 是 一 种 轻 集 料 " 在 建 筑 领 域中广泛应用’ 陶粒由于具有良好的隔热性能逐渐 受到关注"在墙体 保 温 材 料 中 的 应 用 越 来 越 多" 陶 粒 的产量也随之增加)9* ’ 陶粒行业需要消耗大量的黏 土质原料"利用 废 弃 物 替 代 黏 土 质 原 料 来 制 备 陶 粒" 在对废弃物进行处置的同时"还将起到节约资源的作 用"被人 们 研 究 和 实 践 )’* ’ 例 如" eM 等 利 用 生 活 污
纯’ 黏土的化学组成如表 $ 所示’
表 CB黏土的化学组成
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CB实验部分
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黏土来自 浙 江 省 杭 州市"自然 烘 干 后 含 水 率 为 表 % 所示为陶粒样品的配比和煅烧条件’
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采用 U,;! 模 拟 含 铬 废 弃 物 中 的 铬’ U,;! 本 身 易溶于水"可以更好地混合在陶粒中’ 表 ! 反映了
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