固化稳定化处理多环芳烃污染土壤

发布时间：2018-02-22 00:29

本文关键词： 多环芳烃固化稳定化水泥有机固化剂过硫酸盐　出处：《河南师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是有机污染场地中常见的一类污染物。固化稳定化技术(Solidification/Stabilization,S/S)由于处理费用低、见效快操作简单易行,是污染场地修复常用的技术。目前,固化稳定化技术在重金属污染场地修复中得到广泛应用,而有机污染场地固化稳定化相关的技术相对欠缺。本文以焦化厂PAHs污染土壤为研究对象,进行了污染场地固化稳定化修复的固化稳定化药剂的配比优化及效果评价,研究了不同固化剂与稳定化剂协同作用效果。本研究首先考察了活性炭(Actived Carbon,AC)协同水泥(Poland Cement,PC)处理PAHs污染土壤;仅使用水泥作为固化剂时,其增容比较高的问题不可忽视,本研究进一步选择由极性的亲水基和非极性的亲油基组成的一种表面活性剂类土壤固化剂,作为有机胶结材料与水泥协同处理PAHs污染土壤,联合活性炭的使用,达到固化稳定化产物安全处置的同时并减容的效果;最后,考虑到固化反应仅仅将污染物包裹,并未削弱或消除污染物的毒性,研究过程中,我们以添加过硫酸盐氧化去除污染土壤中大部分的PAHs,同时添加活性炭吸附残留的PAHs及氧化反应生成的降解产物为主要技术手段,通过氧化型固化稳定化方法来处理PAHs污染土壤。主要的研究结果如下:(1)使用水泥对PAHs污染土壤进行固化,发现该方法能够有效降低土壤中的苯并(a)蒽、?、苯并(b)荧蒽、苯并(a)芘以及二苯并(a,h)蒽等高环PAHs(4~6环)的浸出浓度,而对于萘、苊烯和苊等低环PAHs(2~3环)的处理效果相对较差。仅使用水泥固化会增加污染土壤浸出液中PAHs的浓度,不同情景下PAHs的浸出浓度顺序为卫生填埋场共处置酸性降水非酸性降水。(2)通过对活性炭协同水泥的吸附型固化稳定化方法研究,发现活性炭的加入可以吸附游离的PAHs,有效降低浸出液中PAHs的浓度。无侧限抗压强度(Unconfined Compressive Strength,UCS)值随着水泥添加量的增多而增大,活性炭加入量不大于土壤质量的2%时,不影响固化稳定化产物的UCS。(3)有机固化剂协同使用的减容型固化稳定化方法对固化稳定化处理产物的减容效果明显,且其固化稳定化产物强度增长快,可以有效缩短养护时间。对其进行冻融循环,该方法固化稳定化PAHs污染土壤时,在UCS以及土体剥落后质量损失方面均优于不加有机固化剂的水泥对照组(PC组);而浸出方面稍高于PC组,但均未超出安全标准。(4)对于氧化型固化稳定化方法的研究表明,土壤中PAHs的去除率随着初始过硫酸盐浓度、水泥添加量的升高,氧化时间的延长而增大。当最初的过硫酸钠添加量为19.20mmol/kg,水泥为干土重量的10%,反应时间为2小时,PAHs的去除率达到57.3%。未被氧化的PAHs主要是由土壤颗粒的内部吸附不易发生反应同时也不易浸出,环境风险低。水泥催化氧化反应的机理在于水泥的加入可以增加系统的pH和温度。仅用10%的水泥处理过的污染土壤,PAHs和TOC的浸出明显高于未经处理的污染土。过硫酸盐氧化作用降低了PAHs的浸出浓度,但增加了土壤中TOC的浸出浓度。活性炭的添加可以降低PAHs和TOC的浸出浓度。冻融耐久性试验表明,冻融循环对PAHs的浸出性能影响不大。经过12次冻融循环处理的固化体,其强度只有养护52d对照组的49.0%,但UCS仍然大于1 MPa。在冻融过程中,经过处理的土壤样品可以更有效的抵抗冻融裂解。
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【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】