تاثیر نانو ذرات زئولیت بر افزایش کارایی روش تثبیت و جامدسازی پایه سیمانی در خاکهای آلوده به فلز مس

با پیشرفت صنعت و توسعه شهر نشینی ، آلودگی خاک به فلزات سنگین مانند مس یکی از مهمترین چالش های زیست محیطی و تهدیدی جدی برای سلامت انسان بشمار می رود. تثبیت و جامد سازی (S/S) پایه سیمانی روشی است که در سالهای اخیر، برای اصلاح این خاکها مورد توجه قرار گرفته است . از طرفی ، نظر به آزاد شدن مقادیر متنابهی مواد آلاینده همزمان با تولید سیمان و برخی محدودیت های فنی این روشاخیرا، استفاده از ترکیب سیمان با مواد پوزولانی به عنوان روشی موثر برای افزایش راندمان S/S، مصرف کمتر سیمان و کاهش هزینه های پروژهها مطرح شده است . بر این اساس، در مطالعه حاضر ابتدا نمونه های خاک آلوده (از طریق افزودن cmol/Kg۳۰ فلز مس ) تهیه و سپس سیمان با درصدهای ۵/۲، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۳۰ به آنها اضافه شد. سپس نانو ذرات زئولیت به مقدار ۳۰ درصد (مقدار بهینه ) جایگزین سیمان شد. در ادامه مجموعه مختلفی از آزمایش ها شامل ایزوترم جذب، اسیدشویی (TCLP)، اندازه گیری هدایت الکتریکی و pH به منظور بررسی رفتار نمونه ها صورت گرفت . نتایج بدست آمده بیانگر آنست که خاکهای رسی با شرایط کانی ساخت مشابه کائولینیت از توانایی نسبتا محدودی در نگهداشت فلز سنگین مس برخوردار بوده؛ بنحویکه در شرایط محیط تهاجمی اسیدی بخش زیادی (بیش از ۳ برابر) از این قابلیت کاهش خواهد یافت . مشاهد شد افزودن مقادیر اندک سیمان، میزان نگهداری فلز سنگین مس توسط خاک به شدت افزایش می دهد. اگرچه در این حالت نیز افزودن محلول شوینده TCLP به نمونه های تثبیت شده با سیمان سبب واجذب بخش زیادی از فلز سنگین شده (در مقادیر کم سیمان تا ۷۰ درصد) خواهد شد. بنابراین تامین شرایط مطلوب S/S در خاک آلوده به فلز مس ، نیازمند مصرف زیاد سیمان بوده که این حالت باعث افزایش هزینه های تثبیت می شود. مشخص شد افزودن نانو ذرات زئولیت به سیستم خاک آلوده-سیمان می تواند سبب کاهش مصرف سیمان (حدود ۲ برابر) برای بهسازی مصالح شود. علت این تغییرات را می توان به ترکیبی از عوامل مختلف ازجمله به دام افتادن یونهای فلزی در ساختار زئولیت ، کاهش اندرکنش نامطلوب الکترولیت حاوی مس بر واکنش های هیدراسیون و گسترش نانو ساختارهای سیمانی نسبت داد. این شرایط با تشکیل یک ماتریس پیوسته و گسترش ساز و کار کپسوله سازی ، نقشی موثر در کاهش توانایی انتشار آلودگی از خاک ایفا می نماید.

کلیدواژه ها:

خاک آلوده ، فلز سنگین مس ، تثبیت و جامدسازی ، سیمان ، زئولیت ، بهبود فرآیند پاکسازی