تثبیت و جامدسازی خاک آلوده به سرب با سیمان منیزیم فسفات و سیمان پرتلند

زمینه و هدف: تثبیت و جامدسازی فرایندی کاربردی و کم هزینه در کاهش نشت فلزات سنگین از خاک آلوده می‌باشد. همیندکننده‌های معدنی مانند سیمان منیزیم فسفات و سیمان پرتلند بطور عملیاتی و در مقیاس بزرگ در این فرایند قابل استفاده می‌باشند. در این مطالعه کارایی سیمان منیزیم فسفات و سیمان پرتلند در تثبیت و جامدسازی با یکدیگر مقایسه می‌شوند.مواد و روش‌ها: در این مطالعه خاک مورد استفاده با غلظت های 500، 1000 و 5000 گرم سرب بر کیلوگرم خاک، آلوده شد. سپس از سیمان منیزیم فسفات و سیمان پرتلند با نسبت وزنی سیمان به خاک خشک برابر 25%و %50 برای تثبیت و جامدسازی خاک آلوده به فلز سرب استفاده شد. سپس ملات خاک و سیمان با آب دوبار تقطیر با نسبت وزنی سیمان به آب برابر 5/0 آماده شد. نمونه‌های ساخته شده پس از نگهداری به مدت 7 و 28 روز مورد آزمایش مقاومت فشاری، روش استخراج ویژه سمیت (tclp)، گیرش اولیه و نهایی و پراش اشعه ایکس(xrd) قرار گرفتند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که استفاده از سیمان منیزیم فسفات به جای سیمان پرتلند سبب کاهش غلظت سرب در شیرابه tclp، کاهش زمان گیرش و افزایش ظرفیت بافری و تشکیل کریستال‌های حاوی سرب در نمونه می‌شود. بطوریکه در نمونه‌های 28 روزه حاوی خاک با غلظت سرب mg/kg 5000 و نسبت وزنی سیمان به خاک برابر 50% و 25% غلظت سرب در شیرابه tclp نمونه‌ تثبیت شده با سیمان منیزیم فسفات بترتیب برابر mg/l 41/0 و mg/l 15/1 و در نمونه‌های تثبیت شده با سیمان پرتلند بترتیب برابر mg/l 92/4 و mg/l 04/12 بود. هرچند که استفاده از این نوع سیمان به جای سیمان پرتلند سبب کاهش مقاومت فشاری 7 و 28 روزه شد.نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج این مطالعه استفاده از سیمان منیزیم فسفات به جای سیمان پرتلند در فرایند تثبیت و جامدسازی خاک آلوده سبب کاهش نشت فلزات سنگین به محیط زیست، کاهش زمان گیرش و در نتیجه کاهش هزینه نگهداری، وسایل و تجهیزات خواهد شد.

Solidification/Stabilization of Lead Contaminated Soil Using Magnesia Phosphate cement and Ordinary Portland cement

Background and objectives: Solidification/stabilization is an effective technique for reducing the leachability of contaminants in soils. Magnesia phosphate cement and ordinary Portland cement can be used to remediate soils contaminated. In this study, the performance of the solidified/stabilized soil was compared for mixtures composed of magnesia phosphate and ordinary Portland cement.Materials Methods: In this study, the experimental soil were contaminated with 500, 1000 and 5000 mg/kg of lead. Leadcontaminated soils were stabilized by mixing magnesia phosphate and Portland cement in proportions of 25% and 50% by weight. Cement and soil mortars were prepared with watertocement ratio 0.5 of distilled water. The performance was assessed using unconfined compressive strength (UCS), toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), initial and final setting and Xray powder diffraction (XRD).Results: The results showed that use of magnesia phosphate cement instead of Portland cement could significantly reduce the concentration of lead in TCLP leachate, the setting time and increase the buffer capacity and the formation of crystals in samples containing lead. In 28day samples containing soil with 5000 mg Pb/kg, Pb concentration in TCLP leachate of samples stabilized with 50% and 25% cement had been determined as 0.41 mg/L and 1.15 mg/L for magnesia phosphate cement and 4.92 mg/L and 12.04 mg/L for Portland cement, respectively. However, using this type of cement instead of Portland cement reduces the compressive strength of 7 and 28 days.Conclusion: The substitution of Portland cement with magnesium phosphate cement for stabilization and solidification of contaminated soil revealed a significant decrease in leachability of heavy metals, setting time, maintenance and equipment cost.