23122

بررسي كارايي ژئوپليمرهاي بر پايه خاكستر آتشفشاني و سرباره كوره آهن گدازي در تثبيت و جامدسازي خاك دانه اي آلوده به فلزسنگين سرب

كارشناسي ارشد

خاك و پي

1399/6/2

دكتر نادر شريعتمداري

عمران

آلودگي خاك به فلزات سنگين براي سلامتي انسان خطراتي را به دنبال دارد بنابراين پيدا كردن راهكار براي اين كنترل و رفع اين آلودگي توجه بسياري را به خود جلب‌كرده است. تثبيت و جامدسازي يك راهكار مناسب براي كنترل آلودگي ناشي از فلزات سنگين و اثرات جانبي ناشي از آن در خاك مي‌باشد. ژئوپليمر‌ها به عنوان يك ماده دوست‌دار محيط‌زيست مي‌توانند با محبوس‌كردن فلزات سنگين در شبكه سه‌بعدي خود و يا تبديل آن‌ها به مواد شيميايي جديد بدون قابليت انحلال‌پذيري از انتشار فلزات سنگين در محيط‌زيست جلوگيري كنند. در اين پژوهش كارايي ژئوپليمر بر پايه خاكستر آتشفشاني و سرباره كوره آهن‌گدازي در تثبيت و جامدسازي فلز سرب در خاك دانه‌‍¬اي بررسي شده است. آزمايش مقاومت فشاري براي بررسي پارامتر‌هاي مكانيكي و آزمايش‌هاي آبشويي روش سميت(TCLP) و شست‌شوي بارش مصنوعي(SPLP) براي بررسي پتانسيل آبشويي از نمونه‌هاي تثبيت‌شده و تثبيت نشده مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين بررسي‌هاي ريزساختار با استفاده از آزمايش‌هاي XRD، FESEM-EDX-MAP و FTIR انجام پذيرفت. در نمونه‌هاي مقاومت فشاري ساخته شده با خاك آلوده افزايش غلظت سرب منجر به كاهش مقاومت به خصوص در عمل‌آوري 90 روز منجر شد كه اين كاهش مقاومت با افزودن سرباره تا حدزيادي جبران شد و از بين رفت. همچنين نتايج حاكي از آن است كه ژئوپليمر بر پايه خاكستر آتشفشاني و سرباره عملكرد عالي در تثبيت و جامد سازي فلز سرب از خود نشان مي‌دهد به طوري كه 78 تا 97 درصد ميزان نشت اين فلز از خاك را نسبت به نمونه‌هاي تثبيت نشده كاهش مي‌دهد.

1399/11/20

Evaluation of volcanic ash-based geopolymer incorporating ground granulated blast furnace slag for the solidification/stabilization of a lead contaminated soil

8/23/2020 12:00:00 AM

Heavy metals pollution in soil poses a severe threat to human health, so solving the problems caused by heavy metals has received a lot of attention. Solidification/stabilization of heavy metals is recently introduced as a promising approach for the reduction of contamination leaching. Geopolymers as environmentally-friendly binders can trap heavy metal ions in their three-dimensional structural network, as well as the ability to low-solubility chemical bonds with heavy metal. In this study, the potential of volcanic-ash (VA) based geopolymer incorporating ground granulated blast furnace slag (GGBFS) inimmobilization of lead contaminated soil was investigated. In this line, the effect of VA content, GGBS/VA content, curing time, and curing condition on mechanical and leaching characteristics were investigated. Unconfined compressive strength (UCS), Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) and Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) were used to determine the mechanical and leaching properties of treated and untreated samples, respectively. Mechanical strength of specimens showed that VA-based geopolymer treated specimens cured at dry condition (oven curing at 50˚C) gained more strength than wet curing condition (room temperature with a relative humidity of 80%). Although lead has a detrimental effect on the mechanical strength of VA treated samples, replacing VA with GGBFS resulted in strength development at both curing conditions. Leaching test results showed excellent immobilization efficiency of VA-based geopolymer to the extent that lead leaching decreased by 92%. The results were also verified by the microstructural analysis, FESEM, EDS, Map and XRD, which indicate better compacted and dense microstructure of geopolymer treated samples, Lead was also found to reduce the formation of geopolymer networks.