اثربخشی ژئوپلیمر مبتنی بر پسماندهای صنعتی در بهبود تاب آوری فرآیند تثبیت و جامدسازی خاک آلوده به فلز سنگین

در تحقیق حاضر بازده نوعی ژئوپلیمر بر پایه سرباره فولادسازی (SGP) و ترکیب آن با میکرو ذرات زئولیت (SGPZ)، نسبت به سیمان (به عنوان افزودنی سنتی) در افزایش تاب­آوری فرآیند تثبیت و جامدسازی (S/S) خاک آلوده به فلز سنگین بررسی شد. بدین منظور درصدهای متفاوت SGP، SGPZ، و سیمان جداگانه به نمونه­های حاوی غلظت مختلف سرب (Pb) اضافه و پس از عمل­آوری، با شبیه­سازی آزمایشگاهی پاسخ محصولات S/S طی ۲۵، ۵۰، ۷۵ و ۱۰۰ سال مجاورت در برابر باران اسیدی همزمان با چرخه تر و خشک مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد در حالیکه افزودن مقادیر اندک سیمان به خاک می­تواند دسترسی­ زیستی آلودگی را به شدت کاهش دهد؛ اما تماس نمونه­ با محیط مهاجم به ویژه در حضور مقادیر زیاد Pb، سبب زوال ساز و کارهای S/S و در نتیجه امکان باز انتشار گسترده و مهاجرت یون­های سمی به اطراف خواهد شد. در این حالت، تامین آستانه مجاز میزان آبشویی آلودگی (mg/L ۵ ≥) نیازمند مصرف زیاد سیمان است. در مقابل، استفاده از هم­بندکننده­های غیرسیمانی مورد مطالعه (به ویژه SGPZ)، تاثیر منفی تغییرات محیطی بر تحرک مجدد آلاینده را بطور قابل ملاحظه­ای محدود می­نماید. بنحویکه در شرایط مشابه، مشخصات مکانیکی این سری از نمونه­ها بعضا تا ۵/۳ برابر بیشتر از خاک اصلاح شده با سیمان بدست آمد. علت این تفاوت رفتارها با استناد به آنالیزهای ریزساختاری، کاهش اندرکنش نامطلوب آلاینده-افزودنی، شدت­بخشی سطح واکنش­های هیدراسیون، تشکیل فازهای ثانویه هیدراته مرکب و ایجاد شبکه سه­بعدی از محصورشدگی در سیستم حاوی ژئوپلیمر ارزیابی شد. در مجموع بر اساس نتایج حاصل، استفاده از ژئوپلیمر (خصوصا حاوی زئولیت)، به عنوان یک گزینه موثر و دوستدار محیط­زیست برای بهسازی پایدار خاک­ حتی با مقادیر بسیار زیاد آلاینده پیشنهاد می­شود. با رعایت استانداردهای USEPA و UKAE برای نیل به پالایش ایمن، میزان بهینه ژئوپلیمر تقریبا mg/g.soil ۶ به ازای یک گرم بر کیلوگرم فلز سنگین در نمونه تعیین گردید.

کلیدواژه ها:

Contaminated soil ، S/S process ، harsh condition ، geopolymer ، enhanced durability ، خاک آلوده ، فرآیند S/S ، محیط مهاجم ، هم بندکننده ژئوپلیمری ، بهبود ریزساختار ، افزایش پایایی