Page 214 - 《精细化工》2021年第8期

·1708· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

污泥的掺加减少了水泥含量，固化过程水泥水化产 如图 4 所示，随着含氟污泥掺量的增加，氟离
物减少，试块抗压强度整体减小。不同含氟污泥掺 子浸出量均先减小后增大，与之相反，固化率先增
量对试块强度作用程度不同，10%含氟污泥掺量试 大后减小。地下水和酸雨作用下，10%含氟污泥掺
块强度较高，其强度较高可能与水化反应的产物和 量 试块的 氟离 子浸出 量最 小，分 别为 0.16 和
速度有关 [14] 。基于污泥处置最大化和抗压强度的前 0.39 mg/L，固化率分别达到 98%和 96%，远小于国
提，含氟污泥掺量比例为 10%较适宜。此时，28 d 家标准 GB5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒
抗压强度最大，10%含氟污泥掺量试块养护 28 d 抗 性鉴别》关于无机氟化物浸出量 100 mg/L 的标准限
压强度为 22.2 MPa，满足国家标准 GB50010—2015 值，环境安全性高。10%含氟污泥掺量试块强度高，
《混凝土结构设计规范》C20 强度要求，可以作为一 内部结构严密，对含氟污泥颗粒的物理包裹作用好，
般垫层、基础、地坪及受力不大的结构使用。其他 因此，氟离子浸出量最低，与抗压实验结果一致。
研究也发现 10%含氟污泥掺量较为适宜，本研究进 酸雨作用下试块浸出更多的氟离子，这与水泥
一步验证了含氟污泥替代一部分水泥，可促进水泥 在水化过程中产生的大量碱性胶凝物质有关。较多
[2]
的水化反应，试块具有一定的强度 。从图 3 还可 的研究表明，固化体在碱性条件下对污染物的包裹
吸附作用更好，污染物浸出量更低，而在酸雨作用
以看出，随着养护龄期的增加，试块水化反应程度
下，大量的碱性物质被反应掉，固化体物理结构遭
提高，试块强度基本呈现逐渐增强的趋势，个别试块
到破坏，致密化程度减弱，内部出现更多孔洞 [16-17] 。
可能因为含氟污泥掺量过高，影响了试块的水化反应
过程，导致抗压强度随天数变化规律不完全一致 [15] 。 因此，酸雨作用下试块对氟化钙的包裹吸附作用减
弱，氟离子更容易释放，对环境造成的影响更大。
2.3 XRD 分析
图 5 为 0 和 10%含氟污泥掺量试块养护 7 d 的
XRD 图；图 6 为 10%含氟污泥掺量试块养护 7、14、
28 d 的 XRD 图。

图 3 不同含氟污泥掺量试块的抗压强度
Fig. 3 Compressive strength of test blocks with different
content of fluorine-containing sludge

2.2 氟离子浸出量测试

图 4 为地下水和酸雨作用下不同污泥掺量试块 图 5 0 和 10%含氟污泥掺量试块养护 7 d 的 XRD 谱图
的氟离子浸出量与固化率。 Fig. 5 XRD patterns of test blocks with 0 and 10%
fluorine-containing sludge after maintenance 7 d

如图 5 所示，7 d 时，0 含氟污泥掺量试块
Ca(OH) 2、CaCO 3、SiO 2 的特征峰较为明显，而 10%
含氟污泥掺量试块 AFt(3CaO•Al 2O 3•3CaSO 4•32H 2O)、
Ca(OH) 2 、C 3 S（硅酸三钙）、CaCO 3 、C 2 S（硅酸二
钙）的特征峰较为明显，且出现了 AFt 的特征峰，
与 0 掺量试块 相比， 10% 污 泥掺量 试块的
C 3 A(3CaO•Al 2 O 3 )的水化进度提前了，这进一步解释
了 10%掺量试块抗压强度相对较高的原因。固化过
程中，大量的 C 3 A 水化反应生成水化铝酸钙并与二

图 4 地下水和酸雨作用下不同污泥掺量试块氟离子浸 水石膏反应生成 AFt，小部分 AFt 在二水石膏消耗
出量与固化率 完后与水化铝酸钙进一步反应生成单硫型水化硫铝
Fig. 4 Leaching amount and solidification rate of fluoride 酸钙（AFm，3CaO•Al 2 O 3 •CaSO 4 •12H 2 O） [17] 。因此，
ions in different sludge dosage test blocks under the
action of groundwater and acid rain 图 6 中 10%掺量试块 28 d XRD 图中有少量微弱的