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基于物理调和与化学修复的ATB-25热再生沥青混合料性能研究

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基于物理调和与化学修复的ATB-25热再生沥青混合料性能研究

作者：王雄重庆交通大学

学位级别：硕士

传统RAP热再生主要通过添加再生剂或者高标号的液态沥青得以实现,存在RAP掺量低、再生路面的使用耐久性能差等问题,其根源在于既有再生理论和技术忽略了沥青老化过程中化学结构的变化对再生沥青混合料的劣化作用,没有考虑不同粒径RAP对... 详细信息

传统RAP热再生主要通过添加再生剂或者高标号的液态沥青得以实现,存在RAP掺量低、再生路面的使用耐久性能差等问题,其根源在于既有再生理论和技术忽略了沥青老化过程中化学结构的变化对再生沥青混合料的劣化作用,没有考虑不同粒径RAP对热再生沥青混合料路用性能劣化程度差异。针对以上问题,本文首先利用灰色关联度,以低温抗裂性和水稳定性为主要控制指标,研究不同粒径RAP对再生沥青混合料综合性能的劣化程度,优化再生沥青混合料中不同粒径RAP掺配比例;随后,通过氢化还原及羟基酯化对老化沥青进行性能修复,通过三大指标、低温性能(BBR)和黏度对老化沥青化学修复效果进行评价,再结合红外光谱实验和介电常数实验深入分析了老化沥青化学修复的机理;在此基础上,通过EDS微观实验研究了基于物理调和与化学修复的ATB-25热再生沥青混合料新旧沥青融合度;最后采用高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能等多项关键路用性能指标,全面评价了基于物理调和与化学修复的ATB-25热再生混合料的路用性能。本文的主要研究内容与结论如下:(1)基于灰色关联度,以再生沥青混合料较敏感的低温性能和水稳定性为评价指标,分析了不同粒径RAP对再生沥青混合料路用性能的劣化程度,以此提出再生混合料RAP掺配比例优化原则。结果表明,不同粒径RAP对再生沥青混合料路用性能的劣化程度,从大到小依次为0.075～2.36>13.2～16>2.36～4.75>4.75～9.5>9.5～13.2(mm)。由此提出了再生沥青混合料不同粒径RAP掺配比例优化原则:多掺加9.5～13.2mm粒径的RAP,适当增加4.75～9.5mm和2.36～4.75mm粒径的RAP,减少或不掺0.075～2.36mm和13.2～16mm粒径的RAP;(2)采用三乙氧基硅烷和甲苯二异氰酸酯作为还原剂和酯化剂,对通过抽提实验获取的老化沥青进行氢化还原及羟基酯化,实现化学修复。通过三大指标实验、动力黏度实验和BBR系统测试了老化沥青化学修复前后的路用性能,评价化学修复效果;通过红外光谱实验和介电常数实验分析老化沥青化学修复的机理。结果表明,经氢化还原后,老化沥青中的强极性含氧官能团(羰基、亚砜基等)转化成弱极性的醚、酯及少量羟基,甲苯二异氰酸酯与羟基进一步发生酯化反应,氢化还原与羟基酯化显著削弱了老化沥青分子间由氢键引起的相互作用,降低了老化沥青的极性,从而使老化沥青的宏观性能得到明显改善;(3)借助EDS微观实验,研究了不同RAP掺量及不同再生方式下再生沥青混合料新旧沥青融合规律,定量分析了再生沥青混合料中新旧沥青融合度。结果表明,再生沥青混合料中新旧沥青的融合呈梯度变化,在新集料表面附近,新旧沥青的融合就已经开始,在靠近RAP表面的过程中,其新老沥青融合的程度逐渐增大,但在靠近RAP的小范围内,新旧沥青的融合现象逐渐消失;随着RAP掺量的增加,再生混合料中新旧沥青的融合度逐渐下降,RAP掺量30%时,新旧沥青融合效果较好,传统热再生混合料中新旧沥青融合度为83.9%,化学修复热再生混合料中新旧沥青融合度为93.1%。RAP掺量60%时,新旧沥青融合效果较差,传统热再生混合料中新旧沥青融合度为65.5%,化学修复热再生混合料中新旧沥青融合度为70.8%;添加轻质组分和化学修复的过程都会促进再生混合料中新旧沥青的融合,将这两种方法结合后,能使再生混合料中新旧沥青的融合度进一步提升。(4)在60%RAP掺量下,对比研究了基于物理调和与化学修复制得的ATB-25热再生沥青混合料与传统ATB-25热再生沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能多项关键路用性能。结果表明,相较于传统添加轻质组分的单一物理调和的再生方式,通过物理调和与化学修复协同作用的再生方式制备得到的ATB-25再生混合料具备更加优良的低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能,以及满足要求的高温性能。低温抗弯拉应变比前者高出9.5%,冻融劈裂抗拉强度比和浸水马歇尔残留稳定度分别提高了7%和7.5%,疲劳寿命提高了12.6%,动稳定度从4301次/mm降低至4014次/mm,满足规范要求。

关键词：物理调和化学修复 RAP 融合度热再生

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刍议矿山重金属污染土壤化学修复技术

低碳世界 2024年第2期14卷 28-30页

作者：张雷雨广州机械设计研究所广东广州510600

矿产资源的大量开采,对当地自然环境造成较大破坏,土壤在矿产开采、运输、冶炼过程中会受到严重的污染,污染物质随着水源以及风力扩散至空气中,致使当地出现不同程度的空气污染和水源污染等问题。随着大众环保意识的逐渐增强,矿山重金... 详细信息

矿产资源的大量开采,对当地自然环境造成较大破坏,土壤在矿产开采、运输、冶炼过程中会受到严重的污染,污染物质随着水源以及风力扩散至空气中,致使当地出现不同程度的空气污染和水源污染等问题。随着大众环保意识的逐渐增强,矿山重金属污染土壤的化学修复技术得到大众的广泛关注。主要阐述重金属污染土壤的危害,分析污染的主要来源和特征,并介绍各种化学修复技术,以供相关人士参考。

关键词：矿山重金属化学修复

酸化及化学修复剂对森林土壤有机物淋溶的影响

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环境科学 2008年第2期29卷 440-445页

作者：段雷周益杨永森赵大为张冬保清华大学环境科学与工程系北京100084 重庆市环境科学研究院重庆400020

选择我国重庆典型的酸化森林土壤,针对自然酸沉降条件下以及投加2种碱性化学修复剂(石灰石和菱镁矿)后土壤溶液中的溶解性有机物(DOM)动态变化展开观测,研究土壤酸化和化学修复对森林土壤碳库的潜在影响.为期3a的研究表明,修复剂加入后... 详细信息

选择我国重庆典型的酸化森林土壤,针对自然酸沉降条件下以及投加2种碱性化学修复剂(石灰石和菱镁矿)后土壤溶液中的溶解性有机物(DOM)动态变化展开观测,研究土壤酸化和化学修复对森林土壤碳库的潜在影响.为期3a的研究表明,修复剂加入后,由于土壤溶液pH值迅速升高,凋落物层DOM的淋溶在较短时间内有明显升高,但是这种效果难以持久;同时,投加修复剂后矿质土壤DOM的浓度显著降低,上层土壤溶液的DOC浓度由对照样地的(20.32±3.19)mg.L-1分别降低到石灰石样地的(15.69±2.39)mg.L-1和菱镁矿样地的(11.44±1.87)mg.L-1.矿质土壤溶液的DOC浓度可能与土壤溶液pH值呈负相关关系,与离子强度呈正相关关系.因此从长期来看,修复剂加入不会引起凋落物层有机质向矿质土层加速迁移,并可缓解由于酸化而导致的土壤有机物加速淋溶和碳库降低.

关键词：溶解性有机物碳库酸沉降化学修复土壤

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化学修复与模拟氮沉降对酸化森林土壤的影响

化学修复与模拟氮沉降对酸化森林土壤的影响

作者：马萧萧清华大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展，硫氧化物(SO)和氮氧化物(NO)等酸性气体排放增加，酸沉降成为我国重大区域环境问题。近年来，二氧化硫高速增长的势头得到有效遏制，但化石燃料、农业化肥等向大气中排放的含氮化合物激增，因此我国的酸沉降及其影... 详细信息

随着经济的快速发展，硫氧化物(SO)和氮氧化物(NO)等酸性气体排放增加，酸沉降成为我国重大区域环境问题。近年来，二氧化硫高速增长的势头得到有效遏制，但化石燃料、农业化肥等向大气中排放的含氮化合物激增，因此我国的酸沉降及其影响还将持续，并可能造成土壤酸化和氮饱和。基于我国酸沉降的发展趋势及酸化土壤化学修复的重要性，开展模拟氮沉降及化学修复技术对土壤的影响研究具有理论与实践上的意义。本研究选择我国典型的南方马尾松林酸化土壤-重庆铁山坪林地建立样区，向酸化土壤施加石灰石和菱镁矿来进行土壤修复，喷洒硝酸铵(NHNO)和硝酸钠(NaNO)两种不同的氮盐来模拟氮沉降，观测土壤理化性质的变化来判断生态系统的响应情况。7a的研究结果表明：向酸化土壤表面投加石灰石和菱镁矿，都能明显提高土壤pH值并增加土壤的盐基饱和度和可交换盐基，降低Al浓度，从而有效缓减土壤酸化，但是投加石灰石也会增加NO和SO的淋溶，从而抵消一部分修复的效果，并加剧水体的富营养化。由于施加的石灰石的粒径远细于菱镁矿，所以前2a修复效果相对较好，但从7a的总效果看，两者相当。投加修复剂中的Ca或Mg在5年后仅有不到20%以可交换态存留在土壤中，土壤溶液pH值与Ca和Mg浓度开始下降，表明土壤上层的修复效果已开始减弱。关于氮沉降对土壤影响的研究表明，该地土壤在实验开始前可能已经发生氮饱和，表现为2005年土壤下层的可溶性无机氮(DIN)淋溶量较高(7.m)，甚至高于穿透水引入的DIN量(6.78gN·m)。在持续喷洒两种氮盐后，添加的DIN主要以硝酸根(NO)形态全部淋溶。相对于对照区，施加NHNO样地的净硝化量升高，而NaNO3样地下降，表明NH沉降会促进硝化过程而NO沉降则起抑制作用。氮沉降对土壤矿质层pH值影响不显著，但DIN的输入明显提高了矿质层下层土壤水的Al含量，NHNO样地部分月份Al/BC的摩尔比值高于1.0，表明氮沉降加速了Al的活化。所以为避免土壤氮饱和，应控制NO和NH的排放，在控制土壤酸化方面，要更重视NH的排放控制。

关键词：土壤酸化化学修复氮饱和硝化氮淋溶

应用体外试验方法评价铅污染城市土壤化学修复效果

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华南农业大学学报 2011年第4期32卷 27-30页

作者：尹伟卢瑛甘海华陈春霞董飞华南农业大学资源环境学院广东广州510642

运用基于模拟人体生理溶液的体外试验,研究了铅(Pb)污染城市土壤加入磷矿粉、过磷酸钙、骨粉、蛭石、沸石、膨润土后土壤Pb的生物可给性的变化.结果表明:加入不同的含磷和黏土矿物改良剂后,模拟胃和小肠阶段的Pb的生物可给性降低,含磷... 详细信息

运用基于模拟人体生理溶液的体外试验,研究了铅(Pb)污染城市土壤加入磷矿粉、过磷酸钙、骨粉、蛭石、沸石、膨润土后土壤Pb的生物可给性的变化.结果表明:加入不同的含磷和黏土矿物改良剂后,模拟胃和小肠阶段的Pb的生物可给性降低,含磷改良剂处理降低幅度大于黏土矿物处理.加入w=2%的骨粉效果最佳,在模拟胃和小肠阶段Pb的生物可给性分别降低了20.64%和57.94%.

关键词：铅化学修复体外试验城市土壤

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土壤农药残留的化学修复探索

农业环境科学学报 2003年第3期22卷 368-370页

作者：郭明闫志顺段金荣陈红军张沁塔里木农垦大学文理学院新疆阿拉尔843300 新疆分析测试中心新疆乌鲁木齐830011

采用室内模拟法及色谱检测技术,研究了本地区广泛使用的克百威和硫丹农药残留的化学修复治理。结果表明,通过单糖组分处理及改变土壤pH值均在一定程度上影响了农药的降解率。

关键词：土壤农药残留化学修复葡萄糖氨水

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矿山重金属污染土壤化学修复技术研究

矿山重金属污染土壤化学修复技术研究

作者：黄宝荣湖南大学

学位级别：硕士

我国有大面积的土壤受到了重金属的污染，并因此造成了巨大的生态和经济损失，对人们的健康构成了威胁。土壤重金属污染的治理或修复刻不容缓。在国外，土壤化学萃取(清洗)修复和改良修复的研究已经取得了长足的发展，但国内的研究含还... 详细信息

我国有大面积的土壤受到了重金属的污染，并因此造成了巨大的生态和经济损失，对人们的健康构成了威胁。土壤重金属污染的治理或修复刻不容缓。在国外，土壤化学萃取(清洗)修复和改良修复的研究已经取得了长足的发展，但国内的研究含还于起步的阶段。在国内外相关研究的基础上，文章以湖南省三大矿区湘潭锰矿、衡阳车江铜矿和永州铜矿山污染土壤为对象，研究了化学萃取(清洗)修复和化学改良修复两大化学修复技术，在重金属污染土壤修复方面的运用。研究结果表明，化学萃取技术通过物理分离和化学萃取的方法能够显著降低土壤重金属污染程度。实验中，污染土样中几种重金属的最大去除率分别达到：79.74％Pb、59.62％Cd、57.81％Cu、43.06％Zn和52.23％Mn。通过工艺的优化设计有望进一步提高重金属的去除效率。实验通过成批实验和正交实验对化学萃取重金属去除效率的影响因素进行了分析。结果表明，无论是土壤的理化性质包括土壤质地、土壤pH值和土壤有机质含量，还是萃取工艺参数的选择包括萃取剂种类、萃取剂浓度、萃取时间和液固比，或者重金属性质包括重金属种类和重金属在土壤中存在形态，都对重金属的去除效率有比较大的影响。EDTA在实验中是一种高效的萃取剂，对几种重金属的最大去除率分别达到：79.74％Pb、59.62％Cd、57.81％Cu、40.40％Zn和43.30％Mn，但是由于价格昂贵和对土壤的破坏性，一般不用于农用土壤的修复。柠檬酸对土壤中的Pb、Cd、Mn的萃取能力强，对3种重金属的最大去除率分别达到：66.70％Pb、53.85％Cd、52.23％Mn，而且价格便宜，可以考虑用于湘潭锰矿污染土壤的修复。乙二酸对土壤中的Cu、Zn萃取能力强，对2种重金属的最大去除率分别达到：55.08％Cu、43.06％Zn，但对Pb、Cd的萃取能力表现欠佳，可以用于单一Cu或Zn污染土壤的化学萃取修复。实验中，粘土比砂土中的重金属更难于被萃取出来，粘土含量高的土壤不适合用化学萃取技术来修复。土壤中的腐殖酸对重金属的活性有一定的影响，从而影响到重金属的可萃出性。另外，研究表明生物表面活性剂可以考虑作为一种添加剂来提高普通萃取剂对土壤重金属的萃取能力。化学萃取技术由于它的高效性和高成本可以考虑用于重金属污染严重、急性毒性大的区域，或者生物修复难以进行的区域的土壤的修复。实验研究了腐殖酸对永州铜矿山和衡阳车江铜矿中重金属存在形态的影响。结果表明腐殖酸对土壤中Pb和Cd的形态分布受腐殖酸的影响比较大，腐贿酸的添加有望降低土壤中Pb和Cd的生物活性成分的含量，Cu和Zn受腐殖酸的影响比较小，形态分布变化并无规律性。腐殖酸促进了尾矿渣中重金属向土壤颗粒中的富集，提高了土壤颗粒的综合污程度。在土壤中重金属形态的变化受其它因素矿山重金属污染土壤化学修复技术研究的影响小的情况下下，腐殖酸有望降低污染土壤的急性毒害毒害作用。结果证明有机物对矿山重金属污染土壤的改良效果取决于土壤本身的理化性质，尾矿区施加有机质改良要实验并分析其风险性。化学改良技术由于廉价、运用简单，可以考虑用于受轻度重金属污染农田或耕地的修复。

关键词：尾矿土壤重金属萃取改良化学修复效果

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城市黑臭河流的原位化学修复研究

城市黑臭河流的原位化学修复研究

作者：顾鹏飞山东大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进程不断加快,越来越多的城市河流遭到污染。河流变得发黑发臭,对周围环境产生了严重的影响。城市河流黑臭问题日益严重,国家正逐渐开展对城市黑臭河流的治理工作。黑臭河流底泥中沉积了大量的有毒有害污染物,持续不断向... 详细信息

随着我国城市化进程不断加快,越来越多的城市河流遭到污染。河流变得发黑发臭,对周围环境产生了严重的影响。城市河流黑臭问题日益严重,国家正逐渐开展对城市黑臭河流的治理工作。黑臭河流底泥中沉积了大量的有毒有害污染物,持续不断向上覆水释放。因此污染底泥的修复在城市黑臭河流治理过程中占很重要的地位。如何选择方便有效的底泥修复技术,解决城市河流黑臭问题,已成为人们考虑的关键问题。在众多底泥修复技术中,原位化学修复技术因其投资少、见效快、易于操作等优点,越来越多地受到人们的关注。采集河流中黑臭底泥和上覆水作为实验对象,在实验室条件下自制圆柱状反应器,模拟河流实际环境,往底泥中投加新型复合药剂和其他化学药剂,确定新型复合药剂的适宜剂量,研究不同药剂对城市黑臭河流的修复效果,分析修复机理。在此基础上,进一步研究新型复合药剂和其他方法的联合修复效果,寻找新型复合药剂更多的应用方向。通过实验,得出以下结论:(1)投加新型复合药剂对于底泥和上覆水污染有修复效果,修复效果随药剂投加量增加而增加。底泥AVS、TOC,上覆水COD、NH4+-N、TP的去除率最高分别可达到99.13%、36.00%、83.16%、80.47%、94.18%。只考虑用新型复合药剂进行底泥修复时,最适宜的加药量为16g/L湿泥。投加此剂量复合药剂实验组,底泥 AVS、TOC 稳定在 23mg/L、12.58g/kg,去除率达到 98.63%、32.00%;底泥ORP值稳定在15mv。上覆水COD、上覆水NH4+-N和上覆水TP数值为20mg/L、4.2mg/L 和 0.13mg/L,去除率达到 75.61%、78.95%和 92.97%;上覆水DO 值为 6.01,pH 值为 9.15。(2)双氧水易于分解,不适合用于修复黑臭河流底泥。往底泥中注入硝酸钙会引起上覆水中NH4+-N增加,其他化学药剂则会不同程度降低上覆水NH4+-N。钙磷沉淀作用是控制磷污染的主要因素,含有钙离子的化学药剂对于TP的控制效果明显强于不含钙离子的化学药剂。硝酸钙不会使上覆水DO升高,其他化学药剂均能不同程度提升上覆水DO。新型复合药剂和过氧化钙均能增加上覆水pH,新型复合药剂比过氧化钙的碱性副作用小,过硫酸氢钾能降低上覆水pH,硝酸钙对上覆水pH几乎没有影响。新型复合药剂稳定性好,碱性副作用较小,有较好的释氧能力和化学氧化性,对碳氮磷等污染物质去除效果强于其他药剂。进行黑臭河流原位化学修复时,新型复合药剂比其他化学药剂有明显的优势。(3)投加新型复合药剂和水体曝气联合修复方法,能进一步减少复合药剂的使用剂量至lOg/L湿泥,降低上覆水pH至7.90,同时降低上覆水NH4+-N至1.8mg/L,去除率达90.53%。与单纯曝气法相比,减少了曝气时间,节省了经济成本,而且提高了污染物的去除效果。综合考虑各方面因素,先投加复合药剂后水体曝气是最适宜的修复方式。先加药后曝气实验组底泥AVS、TOC稳定在105mg/L、13.14g/kg,去除率达到 94.17%和 24.90%;底泥 ORP 为-83mv;上覆水COD、NH4+-N和TP稳定在21mg/L、1.80mg/L和0.14mg/L,去除率分别为74.07%、90.53%和 92.63%;上覆水 DO 值和 pH 为 8.40mg/L 和 7.90。(4)实验结束时经新型复合药剂氧化过的底泥由黑色变为黄褐色,上覆水透明度明显增加且无臭味。对照组底泥和上覆水发黑并散发阵阵臭味。

关键词：城市黑臭河流原位化学修复复合药剂

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重金属污染土壤化学修复剂的研究进展

应用化工 2017年第9期46卷 1810-1813,1817页

作者：陈果重庆工商大学环境与资源学院重庆400067

针对土壤重金属污染问题,从重金属污染的危害入手,系统介绍了近年来化学修复技术中的固化/稳定剂、化学淋洗剂的研究进展,并得出单一的化学试剂对环境的治理不易于土壤恢复,会造成一定的土壤流失的结论,认为以后的主要方向应在于以化学... 详细信息

针对土壤重金属污染问题,从重金属污染的危害入手,系统介绍了近年来化学修复技术中的固化/稳定剂、化学淋洗剂的研究进展,并得出单一的化学试剂对环境的治理不易于土壤恢复,会造成一定的土壤流失的结论,认为以后的主要方向应在于以化学药剂处理作为增效调和的联合修复治理上。

关键词：重金属污染土壤化学修复固化/稳定剂化学淋洗剂