研究目的
利用?;σ绷堵℅LSS)通过地质聚合体系固化城市固体废物焚烧飞灰(MSWI FA),重点关注重金属和砷的稳定化/固化。
研究成果
采用地质聚合物体系对垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)和玻璃窑炉渣(GLSS)进行共处理,能有效固定重金属和砷,在最佳条件下(40% GLSS、硅酸钠模数为1.5、掺量为5%)可实现15.32 MPa的抗压强度。其物理性能符合MU10级粉煤灰砖标准,浸出液浓度低于监管限值。该机制通过地质聚合物凝胶和弗里德尔盐实现物理包裹、吸附及离子交换作用,为这些建筑废弃物的土木工程材料再利用提供了潜在方法。
研究不足
该研究未涉及地质聚合物基体的长期耐久性和氯离子浸出行为,这些内容需在未来研究中探讨。此外,该方法在工业应用中的可扩展性和经济可行性也未予讨论。
1:实验设计与方法选择:
研究通过高能球磨预处理炉渣玻璃(GLSS)以活化其作为地质聚合物前驱体,随后与垃圾焚烧飞灰(MSWI FA)和硅酸钠在碱激发条件下混合形成地质聚合物基质。该设计旨在优化抗压强度和重金属固化参数。
2:样本选择与数据来源:
MSWI FA取自中国南方某垃圾焚烧厂,GLSS来自同区域铅冶炼厂。使用前均经过干燥和加工处理(如GLSS研磨)。
3:实验设备与材料清单:
设备包括行星式研磨机、钢制模具(20 mm × 20 mm × 20 mm)、水泥混凝土标准养护箱、X射线荧光分析仪(S4-Pioneer,布鲁克公司)、X射线衍射仪(D/max2550 VB + 18 KW)、傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet IS10,赛默飞世尔科技)、电感耦合等离子体发射光谱仪(Perkin Elmer)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(IRIS Intrepid II XSP,热电公司)以及TCLP测试用振荡器。材料包含山东优索夫化学科技有限公司的硅酸钠、去离子水和分析级化学品。
4:实验流程与操作步骤:
将MSWI FA与GLSS按不同比例(0%、20%、40%、60%、80% GLSS)混合,加入硅酸钠和水调制成浆体,注入模具后于20±2°C、95%湿度下养护24小时脱模,继续养护。分别在3、7和28天进行抗压强度及TCLP测试。对研磨至<45 μm的样品进行XRD和FTIR分析。
5:0%、20%、40%、60%、80% GLSS)混合,加入硅酸钠和水调制成浆体,注入模具后于20±2°C、95%湿度下养护24小时脱模,继续养护。分别在7和28天进行抗压强度及TCLP测试。对研磨至<45 μm的样品进行XRD和FTIR分析。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用统计方法分析抗压强度和浸出率数据,并与美国环保署TCLP限值、MU10等级要求等标准对比。XRD图谱分析依据粉末衍射联合委员会标准。
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XRF analyzer
S4-Pioneer
Bruker Ltd.
Qualitative identification and quantitative analysis of elements in solid samples
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FTIR spectrometer
Nicolet IS10
Thermo Fisher Scientific
Obtaining infrared spectra of samples
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ICP-AES
IRIS Intrepid II XSP
Thermo Electron Corporation
Analysis of arsenic and heavy metals concentrations in leachates
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XRD tester
D/max2550 VB + 18 KW
Determination of mineral compositions using X-ray diffraction
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ICP-OES
Perkin Elmer
Bulk chemical analysis of samples after digestion
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Sodium silicate
Shandong Usolf Chemical Technology Co., Ltd.
Alkali-activator for geopolymer synthesis
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