铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化Pb2+的研究

材料导报, 2016, 30(18): 117-121. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2016.18.025

铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化Pb2+的研究

何欢 ^1, , 周新涛 ^2, , 罗中秋 ^3, , 史桂杰 ^4, , 张明琴 ^5,

1.昆明理工大学化学工程学院,昆明,650500

2.昆明理工大学化学工程学院,昆明,650500

3.昆明理工大学化学工程学院,昆明,650500

4.昆明理工大学化学工程学院,昆明,650500

5.昆明理工大学化学工程学院,昆明,650500

基金项目: 昆明理工大学自然科学研究基金(kkz320145016) NSFC-云南联合基金(U1137604) 国家自然科学基金(51662024) 中国博士后科学基金面上项目(2016M592719)

关键词：铜渣 , 磷酸盐化学键合材料 , 固化 , 重金属毒性浸出

Preparation of Iron Based Chemically Bonded Phosphate Ceramics Using Copper Slag and Its Utilization on Immobilization of Pb2+

Keywords： copper slag , chemically bonded phosphate ceramics , immobilization , toxicity leaching characteristic of heavy metal

利用富含铁氧化物的铜渣和磷酸二氢钾反应制备铁系磷酸盐化学键合材料,并将其作为基体材料固化重金属离子Pb2+.研究了原料配比、缓凝剂及硝酸铅掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响.结果表明,当m(P)/m(CS)为1/4及硼砂掺量为2％时,材料性能最好,自然养护28 d和常压蒸汽养护24 h抗压强度分别可达44.78 MPa和30.48 MPa.随着重金属铅掺量的增加,固化体抗压强度逐渐降低,铝掺量为4.5％时,自然养护28 d和蒸汽养护24 h固化块抗压强度均大于10MPa.对固化体的重金属毒性浸出试验表明:铁系磷酸盐化学键合材料对重金属离子Pb2+具有很好的固化效果,固化体毒性浸出质量浓度远低于国家浸出毒性鉴别标准限值(5 mg/L).通过XRD、SEM和FTIR对重金属固化体进行表征分析,发现固化体中形成了PbHPO4和Pb3 (PO4)2等重金属磷酸盐产物,并被铁系磷酸盐胶凝相物质紧密包裹,从而通过化学键合和物理包裹等双重作用实现重金属Pb的稳定固化.

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