|
عنوان
|
تأثیر الگوی حلالیت فلز سنگین بر مکانیزم نگهداری در جامدسازی/تثبیت پایه سیمانی
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه
|
|
کلیدواژه‌ها
|
تثبیت/جامدسازی، الگوی حلالیت، مس، کادمیوم، مکانیسم تثبیت، مکانیسم جامدسازی، pH
|
|
چکیده
|
فعالیت‌های اقتصادی در تولید مواد، هر سال مقدار ضایعات فلزات سنگین را افزایش می‌دهد. با افزایش نگرانی مربوط به آلودگی محیط‌زیست و افزایش توجه به توسعه پایدار، مشکل تحرک فلزات سنگین مهم‌تر می‌شود. حضور آلاینده‌های فلزات سنگین در خاک‌های رسی، سبب تغییر در خصوصیات مهندسی خاک مانند نفوذپذیری شده که این موضوع خطر انتشار آلودگی در خاک را بیشتر می‌کند. در سال‌های اخیر روش جامدسازی/تثبیت پایه سیمانی به‌عنوان بهترین تکنولوژی موجود برای علاج بخشی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین، موردتوجه محققان بوده است. دو مکانیزم اصلی جامدسازی و تثبیت آلودگی باعث نگهداری فلزات سنگین شده و تحرک‌پذیری آن‌ها را کاهش می‌دهد. البته عوامل محیطی و مواد موجود در خاک با اثر گذاری بر محصولات هیدراتاسیون سیمان و pH، موفقیت روش را در عدم تحرک یون‌های فلزات سمی تحت تأثیر قرار می‌دهند. هدف اصلی این تحقیق تعیین تأثیر الگوی حلالیت دو فلزسنگین، دارای دامنه حلالیت با pH متفاوت، بر مکانیسم غالب در نگهداری آلاینده در سیستم خاک-سیمان می‌باشد. به‌منظور دستیابی به هدف موردنظر، ظرفیت بافرینگ بنتونیت و بنتونیت حاوی سیمان اندازه‌گیری شد. سپس آزمایش رسوب برای فلزسنگین مس و کادمیوم، برای تعیین الگوی حلالیت و دامنه‌ی pH رسوب این فلزات سنگین انجام شد. همچنین یک سری آزمایش TCLP و TCLP اصلاح‌شده بر روی نمونه‌های آلوده به غلظت‌های متفاوت فلزسنگین کادمیوم و مس و دو درصد سیمان ۳۰ و ۵۰ درصد انجام شد و درنهایت یک مجموعه آزمایش XRD برای تعیین مکانیزم غالب بر نگهداری آلاینده صورت گرفت. اطلاعات رسوب فلزات سنگین ارائه شده نشان داد که انتقال از شکل‌های محلول به شکل‌های رسوبی در محدوده‌ای از مقادیر مختلف pH برای کادمیوم و مس رخ می‌دهد. از طرفی کمیت تغییرات pH در شرایط اسیدی عامل مهمی بر احتمال افزایش یون‌های کادمیوم آزاد شده در نمونه‌های تثبیت/جامدسازی شده می-باشد. نتایج نشان داد که فلزات سنگین استخراج‌شده طی آزمایش‌های TCLP و TCLP اصلاح‌شده به‌شدت وابسته به مقدار pH است. به‌صورتی که با قرار گرفتن pH نمونه‌های تثبیت/جامدسازی شده در ناحیه ایمن با توجه به نتایج آزمایش رسوب مقدار فلزسنگین کادمیوم و مس استخراج‌شده کمتر از حداکثر میزان مجاز اعلام‌شده توسط EPA شده است. به‌طور مثال برای نمونه آلوده به فلزسنگین کادمیوم با غلظت ۱۵۰ سانتی مول بر کیلوگرم خاک در آزمایش TCLP معمولی، غلظت آزاد شده از نمونه برابر با ۶/۷ میلی‌گرم بر لیتر بوده که با تنظیم pH نمونه‌ها در آزمایش TCLP اصلاح‌شده و قرارگیری در ناحیه ایمن (محدوده ۱۲-۱۰) این مقدار به ترتیب برای نمونه‌های تنظیم‌شده در pH ۸، ۱۰ و ۱۲ به ۹/۰، ۸۱/۰ و ۵۳/۰ میلی‌گرم بر لیتر کاهش پیداکرده است. در مقابل برای نمونه آلوده به فلزسنگین مس با غلظت ۵۰ سانتی مول بر کیلوگرم خاک در آزمایش TCLP معمولی غلظت آزاد شده از نمونه برابر ۰۸/۰ میلی‌گرم بر لیتر بوده که با تنظیم pH در نقاط ۸، ۱۰ و ۱۲ در آزمایش TCLP اصلاح‌شده و با خارج شدن pH از ناحیه ایمن این فلزسنگین (۱۰-۵/۷) غلظت آزاد شده از نمونه‌های تثبیت/جامدسازی شده به ترتیب به ۸۳/۰، ۸۵/۰ و ۹۹/۰ افزایش پیداکرده است. با توجه به تأثیر قابل‌توجه pH بر میزان تحرک فلزات سنگین کادمیوم و مس که ناشی از تأثیر مستقیم الگوی حلالیت آن‌ها می‌باشد، می‌توان نتیجه گرفت که مکانیسم تثبیت در بازه‌ی بیشینه رسوب این فلزات سنگین، مکانیسم غالب بوده و با به‌کارگیری این مکانیسم می‌توان از عدم استخراج فلزات سنگین از نمونه‌های تثبیت/جامدسازی شده اطمینان حاصل کرد.
|
|
پژوهشگران
|
وحیدرضا اوحدی (استاد راهنما)، مجتبی پاشایی علیزاده (دانشجو)
|