第二届全国土壤修复大会

为了研究铝酸盐材料用于重金属污染土壤稳定化修复的可行性，本研究以常见的硅酸盐材料为参照，比较了两者对溶液中重金属离子的固定效果，结果表明，在镉（94.02 mg/L）、铬（Ⅲ）（60.00 mg/L）、铬（Ⅵ）（108.64 mg/L）、锌（51.56 mg/L）、铜（64.64 mg/L）和镍（49.72 mg/L）等单一金属溶液中，添加1%硅酸盐材料可使重金属浓度分别降低到0.10、0.11、45.30、0.57、0.226 和0.01 mg/L。而添加1%铝酸盐材料可使重金属浓度分别降低到0.07、0.01、0、0、0和0 mg/L。由此可见，铝酸盐材料对镉、铬（Ⅲ、Ⅵ）、锌、铜和镍等重金属的固定效果优于硅酸盐材料。进一步比较了两种材料对土壤中镉的稳定化效果，结果表明，当土壤镉含量为54.6 mg/kg时，铝酸盐材料和硅酸盐材料使镉的7 d浸出浓度分别降低58.07%~77.75%和63.46%~93.02%，180 d浸出浓度分别降低28.72%~79.23%和41.08%~86.63%；当土壤镉含量为2940.03 mg/kg时，铝酸盐材料和硅酸盐材料使镉的7 d浸出浓度分别降低76.97%~93.15%和19.05%~94.38%，180 d浸出浓度分别降低56.56%~88.87%和-32.68%~49.79%，由此可见，铝酸盐材料对土壤中镉的短期和长期稳定化效果均要优于硅酸盐材料。通过扫描电镜（SEM-EDS）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）技术发现铝酸盐材料可以通过水化反应生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝硅酸钙（C-A-S-H）凝胶，并通过这两种凝胶实现对Cd²⁺的吸附；此外，铝酸盐材料水化反应还可以提高反应体系的pH，从而使Cd²⁺进行沉淀反应，进而生成氢氧化镉、碳酸镉和氧化镉沉淀。综上，铝酸盐材料较硅酸盐材料对重金属有着高效和长效的优势，因此在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。