硫铝酸盐水泥对有害离子的固化性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

市政固体废弃物是固体废弃物的一种，包括生活垃圾、医疗垃圾、建筑垃圾等，常用处置方式有卫生填埋、堆肥和焚烧，其中焚烧是将废弃物放在高温炉中焚烧，使其中有机成分和可燃成分完全分解。而焚烧产生的垃圾焚烧飞灰中含有大量的硅铝质，可以作为水泥生产工业的原材料提供硅和铝，同时高温焚烧的飞回也具有一定胶凝活性，通过预处理后可作为混合材使用。垃圾焚烧飞灰中又富集大量重金属元素，而重金属离子（铬离子cr³ 、铅离子pb² 等）往往具有剧毒，稳定固化是国内外处理城市和工业废弃物中有毒有害元素最主要的方法，而水泥基材料的应用是固化废弃物中重金属元素的有效途径。

国内外研究表明，重金属离子主要是通过吸附和形成不溶性化合物来阻止迁移。例如铬在ph大于6的时候会形成氢氧化物沉淀，铅可以吸附在水化硅酸钙表面，但是科学家针对这些生成物做了析出实验，发现并不能很好固化重金属离子，其析出液里的重金属离子远远大于安全标准。后经过科学家大量的实验发现，钙矾石特殊的结构能通过离子替换和化学物理吸附等手段将重金属离子固化，从化学位点的角度来看，钙矾石结构中的ca² 离子可以被其他二价阳离子如mg² ，zn² ，mn² ，fe² ，co² ，ni² 等替换；al³ 可以被三价阳离子如fe³ ，cr³ 和mn³ 等替换；so₄^2-离子可以被co₃^2-，no₃^2-，seo₄^2-和b(oh)₄^-等阴离子团替代。钙矾石（3cao·al₂o₃·3caso₄·32h₂o）是普通硅酸盐水泥水化产物之一，而硫铝酸盐水泥（sac）中主要水化产物是钙矾石，与普通硅酸盐水泥相比，它更适合用来作为提供钙矾石来固化重金属离子的材料。很多国内外学者研究了钙矾石对重金属的固化作用以及重金属对钙矾石和硫铝酸盐水泥水化的影响，但是在钙矾石对重金属的固化和固化阈值方面的研究都是基于采用化学反应合成钙矾石的方法，基于这种方法研究重金属进入钙矾石晶体结构的可能性和阈值并不一定适用于水化形成钙矾石的体系。除此之外，在研究钙矾石对重金属的固化稳定性时，一般是采用各种毒性特性浸出方法来测试固化体系对环境可能造成的影响，但是很少考察周围环境对固化体系的长期稳定性所带来的影响。

为了防止加入水泥中的重金属离子因为各种原因从而从水泥中析出，危害人们的身体健康，所以要研究水泥对重金属离子的固化性能，使其重金属的析出符合国家标准。因此研究重金属对钙矾石形成的影响以及钙矾石对重金属的固化效果及稳定性，对硫铝酸盐水泥工业资源化利用垃圾焚烧飞灰或硫铝酸盐水泥处理垃圾焚烧飞灰都具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

本实验主要内容：

1）样品的制备：

原料：硫铝酸盐水泥、九水硝酸铬（cr(no₃)₃·9h₂o）

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所

需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－9周：按照设计方案，制备硫铝酸盐水泥固化cr³ 等有害离子的样品。

4. 参考文献（12篇以上）

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[2]anya vollpracht,wolfgang.brameshuberbinding and leaching of trace elements in portland c -ement pastes.cement andconcrete research.2015.cemcon-05012

[3]兰明章,张迪.重金属离子在水泥砂浆中的浸出性研究[j]水泥,2009,6:10-11.