重金属离子在水泥基材料中的电化学溶出行为研究

摘要

重金属广泛分布在大气、水和土壤中，毒性大，难降解，且在自然界中易于富集，因此各国都高度重视与环境治理息息相关的重金属污染问题。重金属浸出的测定方法有很多种，以短期破碎浸出方法居多，各国都有其相应的测定标准。针对重金属从水泥基材料固化体中的溶出行为，国内外还没有较统一的方法，国内常采用固体废弃物的测定方法。该方法需要破碎试样，振荡浸出等步骤，这样会使固化体受到损害，且浸出方式和实际情况不符，针对性不强。在此背景下，本课题建立了一种测试重金属溶出的测试方法——电化学法，并通过该方法研究了水泥基材料重金属离子的溶出行为。
　　首先，利用自制的电化学加速装置，在去离子水环境下试件两端加30V直流电压，加速固化体中离子的迁移和溶出，然后利用络合滴定和电感耦合等离子发射质谱仪测定溶出结果。以电化学加速中溶出量、溶出速率以及阴阳两极pH变化幅度和变化速率为表征指标，分析了重金属的种类、掺量以及价态等对水泥基材料固化特性的影响，从宏观和微观方面论证了电化学法的有效性和可行性。
　　其次，采用电化学法加速60h，进一步研究了由8种药剂改性后的混凝土对特定重金属的短期固化效果及特性的影响，建立了溶出量与药剂种类和掺量的关系。
　　最后，短期加速溶出后，取4组掺不同药剂的Pb2+试件，继续进行不限时间的溶出试验，直至溶出量达到最大值为止。根据静态浸出理论和扩散机制，采用累积溶出分数、周期溶出率、有效扩散系数等分析指标可得出掺钙基膨润土和硅灰的2组试件协同水泥对Pb2+长期固化效果较好。同时对溶出数据进行了数值拟合，发现线性拟合的可靠度较高，相关系数均在0.96以上。此外，数值拟合得到的掺硅灰和钙基膨润土的2组试件的最大溶出量和实际结果误差在2％以内。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2重金属浸出毒性鉴别方法及国内外相关标准

1.3课题主要研究内容

第2章 电化学法对重金属溶出可行性探究

2.1引言

2.2试验装置及工作原理

2.3原材料

2.4主要仪器设备

2.5试验方案

2.6试验结果分析

2.7微观结果分析

2.8 本章小结

第3章 重金属在改性混凝土中的电化学溶出行为

3.1引言

3.2原材料

3.3试验方案

3.4短期溶出试验结果分析

3.5本章小结

第4章 重金属的长期电化学溶出行为预测

4.1引言

4.2试验方案

4.3长期溶出试验结果分析

4.4短期溶出结果对最大溶出量和溶出时间的预测

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢