بررسی اثر ترکیب نانوذرات سیلیکا و سیمان بر تثبیت خاک رس آلوده به فلز سنگین نیکل

هدف از این مطالعه بررسی توانایی ترکیب سیمان نانو سیلیکا (cns) در افزایش بهره‌وری فرآیند تثبیت و جامدسازی (s/s) خاک‌های آلوده به فلزات سنگین است. به این منظور، ابتدا رس کائولینیت در شرایط آزمایشگاه به فلزنیکل آلوده و سپس با انجام مجموعه ای از آزمایش‌های مختلف، تاثیر استفاده از ترکیب cns در پاکسازی خاک ارزیابی شد. نتایج بدست آمده موید آن است که در مصالح رسی حاوی فلز سنگین با شرایط کانی ساخت مشابه کائولینیت، امکان تراوش آلودگی حتی در غلظت‌های کم آلاینده (10cmol/kg.soil<) وجود دارد و نیازمند تدابیر لازم برای پاکسازی است. افزودن سیمان به کائولینیت، قابلیت نگهداشت فلز سنگین را به شدت افزایش داده، اگر چه آزمایش tclp نشان داد آبشویی این نمونه ها نیز سبب بازگشت مجدد تا 30% آلاینده جذب شده به سیال منفذی می‌گردد. هم‌چنین مشخص شد اندرکنش سیمان با فلز نیکل، فرآیند جامدشدگی ذرات را مختل کرده که در نتیجه ی آن، بهبود مشخصات ژئومکانیکی خاک تا 4 برابر کاهش می یابد. مشاهده شد cns در مقایسه با سیمان، حدود 60% از توانایی بیشتری در غیرمتحرک‌سازی آلاینده برخوردار است و ضمن افزایش 40 درصدی مقاومت فشاری، تا دو برابر قابلیت فشردگی مصالح را کمتر می‌کند. براساس نتایج حاصل از آزمایش های فیزیکیمکانیکی، طیف های xrd و تصاویر sem، علت عملکرد بهتر ترکیب cns ناشی از رشد بیشتر (به طور متوسط حدود 42 درصد) و سریعتر مواد سیمانی (خصوصااً ژل csh)، کاهش اثر مخرب تشکیل رسوب فلز سنگین بر واکنش‌های هیدراتاسیون و افزایش تراکم ساختار ارزیابی شد. در مجموع یافته های پژوهش حاضر نشان می دهد با مدنظر قراردادن ضوابط epa، حدود 0/5 سیمان به ازای هر سانتی مول بر کیلوگرم غلظت نیکل و حدود یک ماه نگهداری، برای پاکسازی ایمن خاک لازم است که در حضور نانو ذرات سیلیکا، مصرف سیمان (تا 35%) و زمان عمل آوری ( تا سه برابر) کاهش خواهد یافت.