关键词：固体废物;;建材;;重金属;;浸出方法;;浸出
摘 要：我国固体废物(下称―固废‖)逐年增长,围绕着减量化、资源化、无害化的目标,固体废物建材化已成为资源循环利用的主要途径,利用固废尤其是工业固废生产建材如混凝土、砖块及路面路基等,可实现可持续发展,为城市农村建设与发展提供可持续材料和节约原材料。但固废中的有害物质在建材化长期使用过程中很有可能释放到环境,对环境和人体健康造成影响。因此,需要研究固废建材产品中重金属在实际应用场景下浸出方法,进一步分析固废中重金属的浸出量及浸出机理,对固废建材化的的安全性进行评价。本文通过对国内外浸出方法的研究,在实验室以添加4%重金属为原料制作的典型建材如混凝土、免烧砖和路基为研究对象,以路面为应用场景,作浸出参数影响分析,结合我国的主要地区的环境参数,作建材中重金属的浸出对比实验,选择相同浸出体系下浸出量大和符合环境条件的浸出方法,并以此为基础分析块状建材和颗粒状建材的浸出机理,选择和建立浸出模型。研究得出:以路面为应用场景,确定模拟浸出实验的参数,浸提液为pH=4.5的H_2SO_4/HNO_3混合溶液(质量比=3:1),液固比为14 L/kg。国内外学者使用较多的建材浸出方法有上流柱体渗滤浸出实验(CEN/TS16637-3)、连续浸出水槽实验nen7375、TCLP、有效量浸出实验nen7371,对建材样品进行浸出实验,在相同浸出体系下对建材样品进行浸出对比试验,根据浸出率及环境条件,上流柱体渗滤实验(CEN/TS 16637-3)适合对粒状建材样品中重金属的浸出研究;连续水槽浸出实验(NEN7375)适合测定块状建材样品的浸出研究。块状建材样品中,免烧砖Cr、Ni、Cu浸出机理是扩散作用,Zn、Cd受溶解作用影响,Pb受耗竭作用控制;混凝土中Cr、Cu浸出机理为扩散作用,Ni、Zn为溶解作用,Pb为耗竭作用;路基试块中Cr、Zn、Pb受扩散作用影响,Zn的浸出机理为溶解,Ni为为表面冲刷,Cd受耗竭作用控制。颗粒状建材样品中,混凝土中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd的浸出受溶解作用影响,Pb浸出机理为耗竭作用,除此之外,Cu受耗竭作用控制,Cd浸出机理有表面冲刷与耗竭作用;路基中Ni、Cu、Zn、Cd、Pb受耗竭作用控制,Cr、Zn的浸出机理为溶解作用;路基中Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的浸出机理为耗竭作用,Cr为溶解作用。根据实验数据进行拟合,Freundlic方程、抛物线方程能准确描述块状免烧砖的六种重金属,块状混凝土Cr、Ni、Cu由抛物线方程描述其浸出特性,Elovich方程可用来表示Zn的浸出特性,二级动力学方程较符合Cd、Pb的浸出行为,块状路基中除了Cr由二级动力学方程描述其浸出特性,Elovich方程可以很好表述其余五种重金属的重金属浸出行为;Elovich方程、二级动力学方程能够用以描述三种颗粒状建材六种重金属的浸出特性。
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