赤泥对生态混凝土的磷净化效果改善研究.pdf
《赤泥对生态混凝土的磷净化效果改善研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《赤泥对生态混凝土的磷净化效果改善研究.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2 0 1 4 年 第 3 期 (总 第 2 9 3 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 01 4 ( To t a l No2 9 3) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 PRACTI CAL TEeHNOLOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 3 0 4 2 赤泥对生态混凝土的磷净化效果改善研究 胡舂明 ,刘平 ( 中国科学院 生态环境研究 中心,北京 1 0 0 0 8 5 ) 摘要: 为提高生态混凝土对水体 的磷净化效果 , 基 于赤泥的物理化学性能 , 尝试在胶凝材料 中添加赤泥
2、 。 并按 不同的添加 量拌制生态混凝土, 研究赤泥对生态混凝 土磷净化效果 的影响。 结果表明 : 赤泥与硅酸盐水泥的化学组成类似 , 赤泥中 c a 、 s i 、 A l 含量较少 , 而 F e 含量较多。 赤泥的理论最大磷吸附容量为 3 6 7 6 mg g , 大于水泥的 1 6 1 6 mg g 。 赤泥在胶凝材料中添加 , 拌制 的生态混凝土磷净化效果得到不同程度的提高, 当赤泥添加质量比为 1 0 时, 效果最优。 随着处理时间的延长, 生态混凝土磷 净化效果下降, 但赤泥对生态混凝土的磷净化效果改善作用依然存在 。 本研究可为生态混凝土在水质净化领域的应用 以及赤泥 资源化
3、利用提供参考 。 关键词 : 赤泥 ;生态混凝土 ;磷 中图分类号: T u 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 1 5 1 0 3 S t u d y on t h e e ffe c t o f r e d m u d i n i mpr o v i n g t h e p h o s ph o r u s r e m o v a l a b i l i t y o f e c o - c on c r e t e 删cj 】 岫 埘 , LI U P i n g ( R e s e a r c h C
4、e n t e r f o r E c o E n v i r o n me n t a l S c i e n c e s , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j i n g 1 0 0 0 8 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : I n o r d e r t o i mp r o v e t h e p h o s p h o r u s ( P) r e mo v a l a b i l i t y o f e c o c o n c r e t e , r e d mu d
5、wa s a d d e d i n ma k i n g t h e e c o c o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t a mo un t An d, the e ffe c t o f e c o c o nc r e t e wa s t e s t e d i n r e mo vi n g p ho s p h orus f r om s e wa g e Re s ul t s s h o we d t he r e d mu d ha d t h e s i mi l a r c h e mi c a l pr o p e r t i
6、e swi t h c e me n t , whi l e c o n t a i ni n gmo r eFe a ndl e s sCa, Si , AI Th ema x i mu m P a d s o r pt i o n c a pa c i t yo fr e dmu dwa s 3 6 7 6 mg g, mu c h h i gh e r tha n t h e 1 6 1 6 mg g o f c e me n t W he n t he r e d mud wa s a d d e d i n t h e c e me n t i t i o u s ma t e r
7、i a l , the p ho s p h o r us r e mo v a l a b i l i t y o fe c o - c o n c r e t e i n c r e a s e d i n d i ffe r e n t de g r e e Th e h i g h e s t r e mo v a l a b i l i t y of e c o c on c r e t e wa s t e s t e d wh e n the a mo u nt o fr e d mu d a d d e d wa s 1 0 o f the t o t a l c e me n
8、 t i t i o u s ma t e r i a 1 T h e P r e mo v a l a b i l i ty o f e c o c o n c r e t e d e c r e a s e d wi th t i me p a s s i n g b y Bu t s t i l l , the e c o c o nc r e t e a d de d wi th r e d mu d g o t the h i g he r P r e mo va l a b i l i t y Th i s s t u d y c a n pr o v i d e r e f e
9、r e n c e t o the a p pl i c a t i o ns o f e c o c o n c r e t e i n wa t e r t r e a t me n t a n d r e u s i n g o fr e d mu d Ke y w o r d s : r e d mu d ; e c o - c o n c r e t e ; p h o s p h o r o u s 0 引 言 所谓生态混凝土 , 其组分与普通混凝土相 比缺少细集 料 , 仅 由粗集料 、 胶凝材料 、 水 、 外加剂拌和浇筑而 成, 粗集 料表 面包覆一薄层 水泥浆 相互 黏结而
10、形 成孔穴均匀分布 的蜂窝状结构。 我国对生态混凝土的研究始于 2 0 世纪 9 0 年 代后期 , 随着研究 的深入 , 逐渐应用于河道护岸 】 _ 2 _ 、 透水路 面 、 土壤盐分抑f 0 t s 等方 面。 此外 , 由于生态混凝 的多孑 L 隙结构以及较大的比表面积 , 也被用于处理生活污水旧 、 水 源水啊 、 海水 8 1 以及面源污染控制翻 等水质净化领域 。 在应用 于水质净化时 , 生态混凝土虽然具有容易更换的优势 , 但是 其使用寿命较短 , 处理效果下降较快。 因此, 若能提高生态 混凝土的处理能力 , 延长使用寿命 , 无疑可极大提高其在 水质净化领域 的应用前景
11、。 赤泥是氧化铝工业生产的副产物 , 每生产 1 t 氧化铝大 约产 出 1 0 1 I 3 t 赤泥 。 赤 泥中含有大量 的 C a 、 A 1 、 F e等 收稿 日期 :2 0 1 3 - 0 9 0 4 元素, 是一种潜在的高性能磷吸附剂 。 同时 , 赤泥中含有 相 当数量的无定形碳铝硅酸盐物质 , 具有较好的胶凝性 , 被 应用于水泥 、 混凝土 的生产制备 中l l2 - t4 。 若将赤泥应用于生 态混凝土制备 中, 既可能提高生态混凝土的水质净化效果 , 还可实现废物利用 。 本试验将赤泥作 为胶凝材料应用于生态混凝土制备 , 研究不同赤泥添加量下 的生态混凝 土磷净化效果
12、 , 以期提 高生态混凝土 的水质净化能力 , 并 为赤泥的资源化利用提 供新的选择 。 1 材料 与方法 1 1 基质化学组成测定 赤泥采 自山东铝业公司烧结法氧化铝冶炼过程 中生 成的尾矿 。 水泥为 P 0 4 2 5 R级水 泥。 将赤泥及水泥置 于烘 箱 中在 3 0。 C条件下烘 2 4 h , 利 用扫描式 电子显微镜 ( s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y , S E M) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 和能量 散射光谱仪 ( e l e c t r o n d i s p e
13、r s i v e s p e c t r o m e t r y , E D S ) 分析 基质元素组成 。 S E M E DS型号为 H i t a c h i S - 3 0 0 0 N配 合 E D A X G e n e s i s X M4 , 在 中国科学院生态环境研究中心大 型仪器室完成。 1 2 基质磷吸 附能力试验 赤泥基质准 备如下 : 赤泥 自然风干 、 研 磨 , 取过 2 0目 方孔筛粉末作为试验基质。 水泥基质准备如下 : 将水泥与水按 2 5 : 1 的比例调配后 , 凝结形成水泥硬化体 。 养护 2 8 d后 , 将水泥硬化体破碎 、 研 磨、 风干。 取过
14、 2 0目方孔筛后的水泥粉末作为本试验基质。 磷吸附试验步骤如下 : 将试验基质 0 1 g以及 1 0 0 mL 含不同磷酸盐浓度 的 0 0 1 M K N O , 溶 液共 同置 于 2 5 0 mL 锥形瓶 中 , 随后加 入 3滴氯仿 以防止微生物活动 。 磷酸盐 浓度采用 K H P O 调配 , 共设置 8 个梯度 , 依次为 0 , 0 5 、 1 0 、 5 0 、 1 0 、 5 0 、 1 0 0 、 2 0 0 、 4 0 0 m g L 。 将这些混合物在室温 2 O 、 1 0 0 1 1 0 r mi n转速下震荡 2 4 h , 通过 0 4 5 m滤膜后用 型
15、 号为 P e r k i n E l me r E l a n 6 0 0 0的 I C P O E S测定溶解态 的磷 酸盐浓度。 溶液初始磷酸盐总量与平衡溶液磷酸盐总量即 为基质的磷 吸附量。 每种基质 的吸附试验做 3 个平行。 当磷平衡浓度较低 时 , 基质的磷 吸附量与磷平衡浓度 呈现明显 的线性关 系。 因此 , 基质 的初始 含磷 量( ) 和总 吸附磷量( 只) 可按式( 1 ) 通过线性拟合得出。 d x C 一 P o ( 1 ) 式中 : C 。 震荡 2 4 h 后溶液平衡浓度 , m g L ; 达到震荡 2 4 h 后基质的磷吸附量 , mg k g ; 未考 虑
16、基质 的初始含磷 量 的情况下 , 基质 线性吸附系数 , L k g 。 1 3生态混凝土孔 隙率测定 结合 已有 研究基 础_2 -5 , 采 用 1 0 1 6 m l T l 和 1 6 3 5 m m 两种粒 径的碎 石为粗集料 , 固定水 灰比 、 灰骨 比以及减水 剂用量 , 按赤 泥的不同掺混 比例拌制 生态 昆 凝 土 8 组 ( 见 表 1 ) 。 试验用的赤泥采用过 2 0目方孔筛的自然风干赤泥 。 表 1 生态混凝土配合比 注: 水厌比: 水量 与胶凝材料质量比。 灰骨 比: 胶凝材料与粗骨 料质量比。 赤泥掺混比: 赤泥 j 胶凝材料质量比。 减水剂用量 : 减水 剂
17、与胶凝材料质量比。 将拌和均匀的混凝土浇入预先制好的 1 0 0 m mx l 0 0 min x 1 0 0 m m铁制模具中 , 振荡捣实 , 按普通混凝土的方式养护 l 4 d。 养护结束后 , 测定生态混凝士存窄气 中的质量 、 在水 】 52 中的质量以及其体积, 按式( 2 ) 计算其孑 L 隙率 : A:1 一 ( MrM1 ) ( p m V) x l O 0 ( 2) 式中 : 4生态混凝土全孔隙率 , ; 生态混凝土水中称重 , k g ; 生态混凝土空气中干重 , k g ; 生态混凝土体积 , c m ; p 水的密度 , k g c m 。 1 4 生态混凝土磷净化试
18、验 初期净化试验 : 将养护成型的生态混凝 土置于塑料盆 内, 加入 6 L原水 ( 取 白天津市武清 区柳河干渠 ) 使生态混 凝土完全浸没 ,并标记液面位置 。 同时测定原水水质。 7日 后 , 用蒸馏水补充蒸发损失的水量至试验前液面。 将水体搅 拌均匀后 , 监测各盆 内水体水质。 后期净化试验 : 初期净化试验结束后 , 将试 验用生态 混凝土置于柳河干渠内 2 个月 。 2 个月后 , 生态混凝土表面 覆盖着部分微生物膜。 人工去除生态混凝土表面黏附的杂 物 , 按初期净化试验方法再进行一次试验。 水质监测中, p H值采用 p H计监测, T P采用钼锑抗分 光光度法测定 。 2结
19、果与讨论 2 1 赤泥与水泥化学组成 经 S E M E D S 测定 , 赤泥及水泥的化学组成 见表 2 。 赤 泥的化 学组成 与硅酸盐水泥类似 , C a和 O是赤泥 和水 泥 的最主要元素 , 此外还富含 s i 、 F e 、 A 1 等。 与水泥相 比, 赤泥 的 C a 、 S i 、 A1 含量偏低 , 而 F e 含量远远大于水泥。 表 2 赤泥及水泥化学组成 C a O F e C S i A 1 其他 赤 泥 3 2 4 9 3 1 5 5 1 3 4 9 7 4 4 7 4 2 2 4 5 5 1 6 硅酸盐水泥3 4 8 4 3 4 1 8 3 9 1 2 0 5 1
20、 2 2 5 4 6 9 8 0 8 赤泥为炼铝行业副产物 , 不同的炼铝工艺对赤泥组成 存在较大的影响。 本项 目中采用的山东铝厂赤泥 , 为烧结法 赤泥 , F e 2 0 含量较高 。 而拜 耳法炼铝 ( 如 : 山西铝厂 ) 产生 的赤泥则 以 C a O为主。 2 2 赤泥与水泥磷吸 附能力 赤泥及水泥的磷 吸附试验结果如图 1 所示 。 水泥的最 大磷吸附容量为 1 6 1 6 mg g , 具有较好 的吸附能力 , 这也是 生态混凝土能应用于水质净化领域的一个基础 。 而赤泥吸 附容量更甚于水泥, 达到 3 6 7 6 1 1 1 g g , 在污水磷净化 中具有 更 大的潜力。
21、 磷平衡浓度 ( m g L ) 图 1 赤泥及水泥磷吸附曲线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 基质对磷 的吸附过程可大致分为两步 , 首先是磷物理吸 附在基质表面 , 随后发生化学吸附成为基质的一部分B 61 。 化学 吸附的发生与环境有着直接的关系 , 酸性环境 中通常以 F e 、 A l 为主 , 而碱性环境 中则以 C a 、 Mg为主【l 7 - 1 8 , 这些金属元素 与磷结合生成沉淀物, 从而实现从水体中除磷, 如生成羟基 磷灰石 C a ( O H) ( P O ) , 、 银星石 A I ( P O ) 。 ( 0 H) , 5 H 2 0
22、、 蓝 铁 矿 F e 3 ( P O 4 ) 2 8 H 2 0等。 水泥和赤泥同为强碱性基质 , C a 在磷去 除过程中起着 绝对的主导作用。 从表 2的测定结果来看 , 水泥中的 C a 含 量略高于赤泥 , 但吸附试验结果却显示水泥的磷 吸附容量 远低于赤 泥, 其原因主要在于本次吸附试验采用 的基质为 水化后的水泥 , 水泥中的大部分 C a 在水化过程中形成了水 化硅酸钙 、 水化硫铝酸钙等物质 , 失去 了吸附活性。 赤泥在胶凝材料中掺混, 同样需要经过水化过程 。 因此 , 吸附试验虽然得到赤泥的理论磷吸附容量较大, 但在形成 生态混凝土 以后 , 其 吸附效果是 否还优 于
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生态 混凝土 净化 效果 改善 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【mom****oy】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【mom****oy】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。