芜湖红花山沸石矿业有限公司

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沸石粉是广泛用来控制和修复重金属污染土壤的无机材料,为了探究沸石钝化重金属Cu2+的作用机理,笔者通过批次振荡试验研究了沸石粉吸附溶液中Cu2+的热力学和动力学过程。结果表明,等温吸附过程极显著遵循Langmuir和Freundlich方程,沸石粉中Cu2+的蕞大吸附容量为3.839g/kg,为优惠型吸附。吸附动力学极显著符合Lagergren准二级、Elovich和双常数方程,为快速吸附过程,吸附速率主控步骤为液膜扩散。△G0,△H0,△S0,表明沸石吸附溶液中Cu2+的过程为自发吸热熵推动反应。

 铜(Cu2+)是植物生长发育必需的微量元素之一,但是土壤铜含量过高必将对植物构成危害。随着人类活动对土壤生态影响的加剧,固体废弃物堆入、畜禽粪便施用以及污水灌溉等使得土壤中铜含量超标并不断蓄积。国家农业i部的调查结果表明,中国污灌面积约为140万hm2,其中受重金属污染占64.8%。非污染土壤中铜含量平均为20~30mg/kg,受污染土壤尤其是蔬菜和果园种植土壤铜含量要高出几倍甚至几十倍,土壤中的铜经过各级食物链逐步富集,蕞终影响人类的生命健康。钝化技术是修复重金属污染土壤的方法之一,向土壤中施加活性物质从而降低重金属的有效性和迁移性,减小生物吸收和毒性。沸石粉是一种良好的粘土矿物类无机钝化剂,其结构多孔、比表面积大、吸附性能强、离子交换性高,且资源丰富,价格低廉,在土壤污染修复和改良中有广泛应用。但是,鲜有报道研究沸石粉作用于溶液中Cu2+的吸附过程。因此,笔者以沸石粉为吸附剂,探讨其与Cu2+之间的吸附热力学和动力学特性,以期为其在治理和修复铜污染土壤的研究与应用提供基础数据。

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视频作者：芜湖红花山沸石矿业有限公司

混凝土中的某些骨料与水泥中的碱在一定条件下发生化学反应,引起混凝土涨裂、开裂,甚至剥落等破坏,这种反应称为碱骨料反应。碱骨料反应造成混凝土的强度大大降低,引发的裂缝也加速了环境中侵蚀性介质的破坏作用。预防碱骨料反应一般要求采用非活性骨料,控制水泥和外加剂中的碱含量,但因受到材料供应地的限制而往往难以做到,在混凝土中掺入矿物掺和料是抑制碱骨料反应的有效措施,研究证明,用天然沸石粉等量取代30%的水泥,即使掺活性骨料配制混凝土,也不会发生碱骨料反应。

从理论上分析,混凝土的碱骨料反应如碱硅反应是在混凝土液相中的碱离子与活性骨料之间进行的,这种反应在颗粒表面进行,引起局部能量集中,膨胀力过大引起局部混凝土破坏和开裂。而沸石粉中的活性SiO2微粒均匀分散到混凝土的各个部位,将局部反应分解成无限多的活性中心,每个中心都参与反应而消耗混凝土液相中的碱,化解了能量的积聚,有效抑制了碱骨料反应。

令外,对碱骨料反应的抑制也可能归因于沸石粉的离子交换性。溶液中的强碱性离子如K+、Na+很容易进入沸石粉骨架,与Ca2+离子进行离子交换。因此,天然沸石能够有效降低混凝土中饱和CH碱溶液的pH值,且随着沸石细度的增加和龄期延长,pH值有下降的趋势。同时,K+和Na+等离子参与二次水化反应,生成溶解度相对很低的物相-碱性RCSH凝胶。

沸石粉比表面积大且多孔、具有一定的活性基团，吸附性强。平均几何粒40.5μm。沸石粉投加量依靠污泥比阻、沉降性、干化时间及受试植物生长状况共同确定。

污泥体积是污泥生态床运行的主要参数，若污泥体积太大，会增加污泥生态床的面积，限制污泥生态床的使用。而污泥的沉降性决定了污泥的蕞终体积。污泥干化时间也是污泥生态床运行过程中非常重要的参数。污泥干化时间越短，投泥的次数就越多，处理的泥量就越大，污泥生态床的处理。