不同重金屬離子對C－S－H 凝膠影響及其固化穩定性

汪 瀾，顏碧蘭，王 昕，劉 晨，劉 晶

（中國建筑材料科學研究總院 綠色建筑材料國家重點實驗室，北京 100024）

隨著城市和工業固體廢棄物的排放與日俱增，重金屬元素（Pb，Cr，Cu，Zn，As，Cd等）的吸附固化已為世界各國所關注.水化硅酸鈣凝膠（簡稱C－SH 凝膠）是硅酸鹽水泥最主要的水化產物，具有極高比表面能和離子交換能力，可通過物理吸附、共生和層間化學置換控制多種金屬陽離子移動［1］.研究表明，C－S－H 凝膠可通過共沉淀方式或以離子交換方式實現對Cd2＋的捕集［2］；Ni2＋可在C－S－H 凝膠結構內層表面反應形成復合物［3］；Nd2＋在1d內即可在CS－H 內層表面形成復合物，且Nd—Ca鍵和Nd—Si鍵的結合間距隨時間延長而增大［1］；Pb2＋可在水泥顆粒表面形成沉淀，阻止水泥進一步水化，故很難對Pb2＋進行有效固化［4－5］；但是，也有研究者認為Pb2＋可與C－S－H 凝膠形成穩定化合物，改變C－S－H的密度及其納米結構，增強水泥28d抗壓強度［6－7］.

C－S－H 凝膠對重金屬陽離子的俘獲能力及固化穩定性也存在差異，然而在此方面的研究較少.本文現通過溶液法人工合成C－S－H 凝膠，就不同種類、不同價態重金屬陽離子對C－S－H 凝膠影響進行了系統研究，同時對重金屬離子在C－S－H 凝膠中固化穩定性差異進行了分析比較.

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

硅質原料 Na2SiO3·9H2O 和 鈣質原料Ca（NO3）2·4H2O，均為分析純試劑；重金屬鹽試劑Cr（NO3）3·9H2O，K2Cr2O7·12H2O，Pb（NO3）2，Cu（NO3）2·3H2O，Zn（NO3）2·6H2O，Cd（NO3）2·4H2O，均為化學純試劑；去離子水，其電導率在0.01μs／cm 以下，使用前沸煮30 min 去除溶解性CO2.

1.2 樣品制備

1.2.1 純C－S－H 凝膠的合成

本文通過溶液法化學合成了鈣硅比n（Ca）／n（Si）為0.8，1.8的2種C－S－H 凝膠.具體方法是：稱取一定量Na2SiO3·9H2O 溶于去離子水……