بررسی اثر ترکیب نانوذرات سیلیکا و سیمان بر تثبیت خاک رس آلوده به فلز سنگین نیکل

هدف از این مطالعه بررسی توانایی ترکیب سیمان- نانو سیلیکا (CNS) در افزایش بهره وری فرآیند تثبیت و جامدسازی (S/S) خاک های آلوده به فلزات سنگین است. به این منظور، ابتدا رس کائولینیت در شرایط آزمایشگاه به فلزنیکل آلوده و سپس با انجام مجموعه ای از آزمایش های مختلف، تاثیر استفاده از ترکیب CNS در پاکسازی خاک ارزیابی شد. نتایج بدست آمده موید آن است که در مصالح رسی حاوی فلز سنگین با شرایط کانی ساخت مشابه کائولینیت، امکان تراوش آلودگی حتی در غلظت های کم آلاینده (cmol/kg.soil 10< وجود دارد و نیازمند تدابیر لازم برای پاکسازی است. افزودن سیمان به کائولینیت، قابلیت نگهداشت فلز سنگین را به شدت افزایش دادهف اگر چه آزمایش TCLP نشان داد آبشویی این نمونه ها نیز سبب بازگشت مجدد تا 30% آلاینده جذب شده به سیال منفذی می گردد. هم چنین مشخص شد اندرکنش سیمان با فلز نیکل، فرآیند جامدشدگی ذرات را مختل کرده که در نتیجه ی آن، بهبود مشخصات ژئومکانیکی خاک تا 4 برابر کاهش می یابد. مشاهده شد CNS در مقایسه با سیمان، حدود 60% از توانایی بیشتری در غیرمتحرک سازی آلاینده برخوردار است و ضمن افزایش 40 درصدی مقاومت فشاری، تا دو برابر قابلیت فشردگی مصالح را کمتر می کند. براساس نتایج حاصل از آزمایش های فیزیکی-مکانیکی، طیف های XRD و تصاویر SEM، علت عملکرد بهتر ترکیب CNS ناشی از رشد بیشتر (به طور متوسط حدود 42 درصد) و سریعتر مواد سیمانی (خصوصاآ ژل CSH)، کاهش اثر مخرب تشکیل رسوب فلز سنگین بر واکنش های هیدراتاسیون و افزایش تراکم ساختار ارزیابی شد. در مجموع یافته های پژوهش حاضر نشان می دهد با مدنظر قراردادن ضوابط EPA، حدود 0/5 درصد سیمان به ازای هر سانتی مول بر کیلوگرم غلظت نیکل و حدود یک ماه نگهداری، برای پاکسازی ایمن خاک لازم است که در حضور نانو ذرات سیلیکا، مصرف سیمان (تا 35%) و زمان عمل آوری ( تا سه برابر) کاهش خواهد یافت.