ارزيابي فرايند تثبيت و جامدسازي آلاينده فلز سنگين روي با سيمان در حضور نانومونت-موريلونيت از منظر ريزساختاري

Microstructural Evaluation of Stabilization and Solidification of Heavy Metals by Cement at the Presence of Nano Montmorillonite

تثبيت و جامدسازي (S/S) رسوبات حاوي فلزات سنگين، بقاياي صنعتي و خاك هاي آلوده، تكنولوژي جذابي براي كاهش سميت آن ها است و دفع آن ها را ساده مي سازد. كارايي تكنولوژي تثبيت و جامدسازي را مي توان با استفاده از نانو ذرات رسي تغيير داد. فرايند تثبيت و جامدسازي با استفاده از ذرات نانومونت موريلونيت مي تواند به طور موثري براي مقابله با انتقال فلزات سنگين به كار گرفته شود. با وجود پژوهش هاي وسيعي كه در خصوص پايدارسازي نگهداري آلاينده ها به كمك سيمان صورت گرفته است، به بررسي ريزساختاري نحوه فرايند اندركنش نانومونت موريلونيت - آلاينده فلز سنگين - سيمان در طي زمان و نحوه و زمان تشكيل تركيبات سيماني جديد و تاثير نانو ذرات مونت موريلونيت بر ميزان بازده فرايند توجه محدودي شده است. بر اين اساس، هدف اين مقاله مطالعه نحوه فرايند اندركنش نانومونت موريلونيت -آلاينده فلز سنگين- سيمان در طي زمان از منظر ريزساختاري و تعيين تاثير حضور نانو ذرات رسي بر ميزان تراوش آلودگي در فرايند تثبيت و جامدسازي است. براي رسيدن به اهداف ذكرشده، به نانومونت موريلونيت، غلظت هاي مختلف آلاينده فلز سنگين روي و درصدهاي مختلف سيمان پرتلند افزوده شد. سپس مكانيسم نگهداري آلاينده توسط مطالعه تغييرات pH و ارزيابي تغييرات ريزساختاري (پراش پرتو ايكس (XRD)) و ميزان تراوش و آبشويي آلودگي (TCLP) مورد تجزيه و تحليل آزمايشگاهي قرار گرفته است. از مهمترين نتايج اين مقاله مي توان به نقش نانو ذرات رسي در نگهداري آلاينده فلز سنگين و عدم وجود رابطه خطي ميان درصد سيمان موجود در نمونه و ميزان نگهداري آلاينده فلز سنگين اشاره نمود.

Stabilization/Solidification (S/S) is an attractive technology which helps to reduce the toxicity and facilitate the disposal of sediments containing heavy metals, industrial wastes, and contaminated soils. The efficiency of the S/S technology can be enhanced by the use of clay nanoparticles. The S/S process incorporating Montmorillonite nanoparticles can be employed to prevent the dissemination of heavy metals effectively. Although many studies have addressed the stabilization of contaminant by the use of cement, few have discussed the microstructural interactions between montmorillonite nanoparticles, heavy-metal contaminants, and cement in different time intervals. In addition, there are not enough researches on the impact of montmorillonite nanoparticles in the efficiency of solidification process. Therefore, this study aims to investigate the interactions between montmorillonite nanoparticles, heavy metals, and cement in different time intervals from microstructural point of view and to determine the impact of clay nanoparticles on toxicity leaching from solidified/stabilized contaminants. To achieve the above mentioned objectives, different concentrations of heavy metal (zinc) and different percentages of Portland cement were added to nano-montmorillonite. The contaminant retention mechanism was then experimentally analyzed through monitoring the changes in pH, evaluating microstructural changes (using X-Ray Diffraction), and Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) measurement. The results indicate the role of clay nanoparticles in retaining the heavy-metal contaminant and the lack of linear relation between the quantity of cement content of the specimen and the contaminant retention efficiency.