利用赤泥改性的磷酸镁水泥修复Pb和As污染土壤学术资讯

来源：农环视界

同步修复含有重金属阳离子和含氧酸根阴离子的污染土壤是一个全球性的技术难题。本文创新性地提出利用赤泥改性的磷酸镁水泥（MPC）将受铅(Pb)和砷(As)污染土壤的同步固化/稳定化技术方法（如图1），并进一步揭示了赤泥改性的磷酸镁水泥体系对Pb和As的固化/稳定化机理。研究发现，赤泥的引入可以大幅度的提升磷酸镁水泥各方面的理化性能。基于EXAFS结果显示，磷酸镁体系中PO42-离子会与Pb2+离子配合，而赤泥中的Fe2+可与AsO2–络合。这些新的发现为污染土壤的修复研究提供了新的思路。

图1 赤泥改性的磷酸镁水泥用于同步固化/稳定化Pb和As污染的土壤

本研究采用多种分析测试手段，详细阐述了赤泥对磷酸镁水泥体系的影响以及赤泥改性的磷酸镁水泥对Pb和As的固化/稳定化机理。SEM/BSE（图2）表明：在磷酸镁水泥中掺入赤泥可形成 (Al,Fe,K)PO4·nH2O无定型的凝胶来提高其抗压强度与污染物固定性能。以及通过EXAFS图谱分析（图3），表明在MPC系统中，Pb2+与PO43–密切配合。由于AsO2–的高溶解性，即使AsO2–与K+配合，其化合物稳定性仍较弱，因而造成MPC粘结剂对Pb的固化效果极好，对As的固化效果较差。但是，由于AsO2-和Fe3+之间的强络合作用，赤泥的添加提高了As的固定效率。更详细的机理解释请参考论文。

图2 磷酸镁水泥样品的SEM图像和元素映射图：(a) 磷酸镁的SEM图像；(b)赤泥改性的磷酸镁SEM图像；(c) 赤泥改性的磷酸镁样本的元素映射图。

图3 赤泥改良后磷酸镁水泥样品中As的X射线吸收谱精细结构图谱(EXAFS)

未改良磷酸镁水泥对Pb的固化效率高达(99.9％)，但对As的固化效果相对有限。由于AsO2-和Fe3+之间的强烈的络合作用，赤泥改性的磷酸镁水泥对As的固定效率可以提高至80.5％。同时，经改性的磷酸镁水泥处理后的土壤满足有毒元素浸出标准，并具有良好的抗压强度。因此，赤泥改性的磷酸镁水泥可以同步高效地修复Pb和As污染土壤，具有良好的应用前景。

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