基于傅里叶红外光谱的钢渣微粉修复重金属污染土壤效果软测量模型.pdfVIP

第37卷 ，第3期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vo1．37，No．3，pp743—748 2017年 3月 SpectroscopyandSpectralAnalysis March，2017 基于傅里叶红外光谱的钢渣微粉修复 重金属污染土壤效果软测量模型 杨 刚～，李 辉 ，程东波 ，徐德龙 ，陈 华 ，顾恒星 1．西安建筑科技大学材料与矿资学院，陕西 西安 710055 2．中冶宝钢技术服务有限公司，上海 2O0941 摘 要 以转炉钢渣作为固化稳定化药剂，采用toxicitycharacteristicleachingprocedure(TCLP)方法与傅里 叶红外光谱跟踪检测钢渣微粉对重金属土壤修复效果，以及混合物(钢渣微粉与重金属污染土壤)的微观结 构 。建立基于高斯过程回归的钢渣微粉对重金属污染土壤修复效果软测量模型。结果表明，钢渣微粉对重金 属污染土壤具有较好的修复效果，180d内修复效果均保持在 9O 以上；修复过程分为前期、中期与后期， 其中前期(1～3d)环境碱性较高，修复方式以离子交换为主，中期(7~42d)离子交换作用减弱和凝胶固化 作用增强。后期(56~180d)形成大量C—s～H凝胶，凝胶固化作用进一步增强 ；基于高斯过程回归的钢渣 微粉对重金属污染土壤修复效果软测量模型的真实值与预测值数据吻合较好，绝对误差为一1．35～一0．48， 相对误差为一1．448 ～一O．497 。 关键词 傅里叶红外光谱 ；钢渣微粉；重金属污染土壤 ；修复；软测量 中图分类号：S151．9 文献标识码：A DOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2017)03—0743—06 前国内外对钢渣微粉修复重金属污染土壤效果的研究主要关 引 言 注于选择不同钢渣微粉作为固化稳定化药剂，研究其对重金 属污染土壤修复效果，TsakiridisE8]等利用钢渣 中的硅酸二钙 土壤重金属污染已成为中国主要的环境污染问题之一， 和硅酸三钙成分 ，以钢渣作为原料，生产出了高强度的钢渣 国内外学者研究了很多土壤修复技术 ，如物理修复技术、化 水泥。ChenE等的实验表明，钢渣的施用可以降低糙米中镉 学修复技术、物理化学修复技术和植物修复技术El；。目前物 的浓度，Liu¨1D_研究了钢渣吸附铅离子的吸附动力学 ，建立 理化学修复技术中的固化稳定化技术应用最广泛I2]，开发出 了钢渣颗粒内外扩散模型，钢渣吸附铅的等温线符合 Lang- 来的修复材料也很多，Castaldic3_等发现，沸石可以大幅度地 muir模型 ，并且具有0．99的相关系数 。Song_1选择了电炉 降低重金属Ph和Cd的活性 ，使其更稳定、长久地固定在土 钢渣、沸石、蛭石等吸附材料，研究了吸附时间和剂量对这 壤中；KumpieneⅢ4等采用蒙脱石对 As污染土壤进行修复， 些吸附材料去除水中三种重金属离子 (Cu ，Cd计，Pb计)能 结果表明，施加 lO％的蒙脱石能够使土壤 中淋溶量As减少 力的影响。Qiu口等利用盆栽试验研究了钢渣和粉煤灰对酸 5O 。因此 目前的研究主要集中在凹凸棒石、海藻土、沸石 性多金属(铅 ，镉，铜，锌)污染土壤的处理效果，通过扩散 等这些天然资源 ，价格高昂且修复效果不佳f5]。 梯度(EGT)、连续提取和植物吸收评价 了金属稳定化的效 钢渣是炼钢过程中加入石灰、萤石等造渣溶剂而形成的 率。然而从微观层面揭示钢渣微粉对重金属污染土壤修复机 复合固溶体 ，是冶炼行业的主要固体副产物。钢渣微粉遇水 理的影响，以及混合物 (钢渣微粉与重金