飞灰固化重金属浸出机理研究：自然环境渗滤作用

飞灰固化重金属浸出机理研究

采用水泥固化垃圾焚烧飞灰，形成的固化体系为高碱性环境，有利于重金属的固化，但是由于自然环境中酸雨的侵蚀和填埋垃圾渗滤液的作用，会使浸出体系处于弱酸性环境。水泥基胶凝材料中重金属在酸性溶液中的浸出过程中，浸出颗粒表面会形成一种孔隙率较高的浸出层，具体包括5个步骤：

（1）酸迁移到液固表面：醋酸分子会在孔隙率较高的浸出层发生迁移，此过程存在自由扩散作用。

（2）酸穿过浸出层：溶液中的分子不能电离，其中的H+、CH3COOH和CH3COO会以不同的扩散速度穿过浸出层，由于固化基质复杂的孔结构，使得H+的扩散速度大大降低。

（3）酸在浸出边界的快速溶解：与水泥基质发生酸碱反应，反应速度非常快，浸出过程由扩散控制。

（4）重金属穿过浸出层：重金属溶解后会在浸出层和其边界间形成一个浓度峰，可分别向2个方向扩散，向内部扩散的重金属可重新形成沉淀，向外面浸出层方向扩散的重金属可能受浸出环境 pH 值的影响而在固体表面发生吸附。

（5）重金属离子穿到液/固表面：重金属迁移到酸性溶液中，迁移过程为扩散行为，扩散速度由固体内部和外部溶液之间的金属浓度差控制。对飞灰固化体进行长期的动态浸出实验，对其进行扫描电镜（SEM）和 X 射线衍射分析（XRD），发现当利用浸提剂为初始 pH=5.5 的CH3COOH-CH3COONa溶液时，固化体会发生严重的溶蚀现象，随着浸出时间的延长，可溶晶体逐渐消失，而硅酸盐晶体构架不会被侵蚀。

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