اثربخشی ژئوپلیمر مبتنی بر پسماندهای صنعتی در بهبود تاب آوری فرآیند تثبیت و جامدسازی خاک آلوده به فلز سنگین

در تحقیق حاضر بازده نوعی ژئوپلیمر بر پایه سرباره فولادسازی (SGP) و ترکیب آن با میکرو ذرات زئولیت (SGPZ)، نسبت به سیمان (به عنوان افزودنی سنتی) در افزایش تاب آوری فرآیند تثبیت و جامدسازی (S/S) خاک آلوده به فلز سنگین بررسی شد. بدین منظور درصدهای متفاوت SGP، SGPZ، و سیمان جداگانه به نمونه های حاوی غلظت مختلف سرب (Pb) اضافه و پس از عمل آوری، با شبیه سازی آزمایشگاهی پاسخ محصولات S/S طی 25، 50، 75 و 100 سال مجاورت در برابر باران اسیدی همزمان با چرخه تر و خشک مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد در حالیکه افزودن مقادیر اندک سیمان به خاک می تواند دسترسی زیستی آلودگی را به شدت کاهش دهد؛ اما تماس نمونه با محیط مهاجم به ویژه در حضور مقادیر زیاد Pb، سبب زوال ساز و کارهای S/S و در نتیجه امکان باز انتشار گسترده و مهاجرت یون های سمی به اطراف خواهد شد. در این حالت، تامین آستانه مجاز میزان آبشویی آلودگی (mg/L 5 ≥) نیازمند مصرف زیاد سیمان است. در مقابل، استفاده از هم بندکننده های غیرسیمانی مورد مطالعه (به ویژه SGPZ)، تاثیر منفی تغییرات محیطی بر تحرک مجدد آلاینده را بطور قابل ملاحظه ای محدود می نماید. بنحویکه در شرایط مشابه، مشخصات مکانیکی این سری از نمونه ها بعضا تا 5/3 برابر بیشتر از خاک اصلاح شده با سیمان بدست آمد. علت این تفاوت رفتارها با استناد به آنالیزهای ریزساختاری، کاهش اندرکنش نامطلوب آلاینده-افزودنی، شدت بخشی سطح واکنش های هیدراسیون، تشکیل فازهای ثانویه هیدراته مرکب و ایجاد شبکه سه بعدی از محصورشدگی در سیستم حاوی ژئوپلیمر ارزیابی شد. در مجموع بر اساس نتایج حاصل، استفاده از ژئوپلیمر (خصوصا حاوی زئولیت)، به عنوان یک گزینه موثر و دوستدار محیط زیست برای بهسازی پایدار خاک حتی با مقادیر بسیار زیاد آلاینده پیشنهاد می شود. با رعایت استانداردهای USEPA و UKAE برای نیل به پالایش ایمن، میزان بهینه ژئوپلیمر تقریبا mg/g.soil 6 به ازای یک گرم بر کیلوگرم فلز سنگین در نمونه تعیین گردید.