矿渣—污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的研究

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1、分类号065学校代码10590硕士学位论文矿渣-污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的研究申请人姓名张雷申请人学号2120110329专业名称化学:导师姓名及职称方琳副教授马睿讲师原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：狄vf日期S月~曰学位论文版权使用授权书(必须装订在印刷本首页）本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用

2、学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：孤焉导师签曰期i年月日r1^>日期：山

3、5年S月/0日r矿渣-污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的研究分类号O65学校代码10590UDC540密级公开深圳大学硕士学位论文矿渣-污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的

4、研究张雷学科门类理学专业名称化学学院（系、所）化学与化工学院指导教师姓名方琳副教授马睿讲师I矿渣-污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的研究摘要剩余污泥作为污水处理过程中的必然产物，正带来严重的环境污染问题。随着污泥残渣的产量越来越多。因此，如何将产量大、成分复杂、富含重金属的污泥残渣，通过科学处理处置，使其减量化、稳定化、无害化以及资源化，已成为各个国家环境领域备受关注的问题。本研究以污泥残渣与矿渣等工业废弃物为原料，通过多种前期预处理手段及碱激发作用制备出应用于建筑行业的新型污泥残渣-矿渣无机凝胶材料，并通过一系列材料测试及表征方法对地聚物胶凝材料进行了系统分析，得

5、出最优的试验方案和结果，并对污泥中的残渣中的重金属总量、重金属浸出效果和重金属的形态及其固定化效果进行了系统分析。本研究分别通过湿法、干法、球磨预处理及无预处理等手段，制备出三种污泥渣-矿渣地聚物，并结合正交设计实验对比发现，当水玻璃模数为1.3，污泥渣含量为20%，水玻璃和固体物料的比值为0.23，制备出的地聚合物物理力学性质均达到最大值，分别为103.35Mpa、100.93Mpa、100.63MPa、96.35Mpa。其力学性能指标均达到国家对于建筑行业材料施工要求和标准，当污泥残渣的掺杂量为93%，制备出的低聚物的物理性质仍然可以满足国家对于建筑材料的最低标准，地聚合物因结

6、构中含有特殊的聚合物结构，所以有着比较优异的力学性质。预处理污泥残渣中的铝酸盐容易与水玻璃等相互作用，使得制备出的地聚物有更好的力学性质。本研究结合扫描电镜，红外分析，ICP等现代测试仪器手段对污泥残渣中Pb、Cr、Cu、Zn、Ni等重金属及其在地聚物中的重金属浸出变化及固化效果进行了系统分析。结果表明，地聚物凝胶材料中重金属固定化效果均表现良好，这主要是由于地聚物特殊结构和含有的晶体结构，可以使得重金属很好的固化在地聚物结构中，减弱了重金属对环境的污染。其中湿法预处理后的地聚物重金属固定化效果更为明显，其重金属浸出分别为Pb（0.00096mg/L）、Cr（0.13mg/L）、Z

7、n(1.33mg/L)、Cu(0.23mg/L)、Ni(0.031mg/L)、Cd（0.035mg/L）、均远都低于国家标准Pb（5mg/L）、Cr（3mg/L）、Zn(50mg/L)、Cu(50mg/L)、Ni(10mg/L)、Cd(0.3mg/L)。这主要是由于湿法预处理污泥残渣可以使得I矿渣-污泥残渣地质聚合物胶凝材料的制备及重金属固化效果的研究地聚物反应更彻底，因此，对于重金属也有比较好的固化结果。研究结果表明，以污泥残渣、矿渣等工业废弃物为原料可成功制备应用于建筑材料的地聚物凝胶材料，其力学性能良好，且其三维结构对污泥残渣中重金属浸出有较好的固定化效果，符合国家对于建筑材

8、料的应用标准，重金属固化效果也符合国家环境污染的要求。关键词：矿渣；污泥残渣；碱激发；地质聚合物；重金属；固化IIslagandsludgeresiduegeopolymercementitiousmaterialspreparationandcuringeffectofheavymetalsAbstractExcesssludgeisinevitableoutcomeofthesewagetreatmentprocess,andistobringtheserious