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        臺州市建筑用砂中氯離子含量及除氯對策

        2014-02-24 10:57:36張世斌鄭婉珍于夢月祝璐茜諸葛楨陶寧蕭
        臺州學(xué)院學(xué)報 2014年6期
        關(guān)鍵詞:三角瓶海砂建筑用

        張世斌,鄭婉珍,于夢月,祝璐茜,諸葛楨,陶寧蕭,姚 俊

        (臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 臺州 318000)

        臺州市建筑用砂中氯離子含量及除氯對策

        張世斌,鄭婉珍,于夢月,祝璐茜,諸葛楨,陶寧蕭,姚 ?。?/p>

        (臺州學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 臺州 318000)

        對臺州市8個代表性建筑工地建筑用砂中Cl離子含量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),2個建筑工地中Cl離子含量超標(biāo),最大超標(biāo)倍數(shù)達(dá)1.5倍。對原始海砂中氯離子進(jìn)行清洗去除發(fā)現(xiàn),原始海砂須經(jīng)4次清洗,其Cl離子含量才能符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。海砂清洗過程中產(chǎn)生清洗廢水,其中一次清洗廢水中重金屬污染物有超標(biāo)現(xiàn)象。

        建筑用砂;氯離子;海砂;清洗;重金屬

        0 背景

        隨著我國大規(guī)模的城市建設(shè)和沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的飛速發(fā)展,我國的建筑規(guī)模迅速擴(kuò)大,特別是一些沿海城市和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)表現(xiàn)尤為突出,這就導(dǎo)致了房地產(chǎn)、建筑等行業(yè)的迅速崛起,從而對建筑用砂的數(shù)量需求越來越高。目前,已出現(xiàn)了很多沿海城市河砂資源枯竭的局面。由于運輸成本的限制,建筑用砂一般只能靠本地資源滿足,因此很多沿海地區(qū)利用海砂資源替代河砂,以緩解河砂資源不足的局面[1]。

        目前,海砂在混凝土中的應(yīng)用受到一些限制,主要是因為海砂含有多種鹽類,會對混凝土產(chǎn)生不利的影響。海砂中所含鹽類的主要成分是KCl、MgCl2、CaCl2與NaCl等,其中以氯離子對鋼筋混凝土危害最大。氯離子不僅能破壞鋼筋的鈍化膜,形成腐蝕電池[2],造成鋼筋銹蝕,而且能增大溶液導(dǎo)電性,增大電位差從而加速鋼筋腐蝕過程[3]。鋼筋一旦持續(xù)生銹就必然減少原有的支撐力,從而影響混凝土的耐久性[4,5]。因此,使用未經(jīng)處理的海砂作為混凝土骨料,勢必造成建筑物潛在的危險。解決上述問題,最根本的方法就是排除海砂中所含的鹽分,使其成為淡化海砂[6],從而達(dá)到建筑用砂的標(biāo)準(zhǔn)要求[7]。

        在2004年國家建設(shè)部頒發(fā)的《關(guān)于嚴(yán)格建筑用海砂管理的意見》建標(biāo)[2004]143號文件中明確規(guī)定:“建筑工程中采用的海砂必須是經(jīng)過專門處理的淡化海砂”[8]。而在海砂淡化的過程中會產(chǎn)生大量的污染物,主要包括重金屬及其它一些有機(jī)污染物質(zhì),對環(huán)境造成很大的影響,進(jìn)而影響人們的生活水平和身體健康[9]。

        本研究對臺州市8個典型建筑工地中建筑用淡化海砂的Cl離子含量進(jìn)行了取樣分析,以揭示市場上淡化海砂的達(dá)標(biāo)情況。利用原始海砂進(jìn)行清洗試驗,研究了原始海砂的除氯對策和污染物釋放情況。

        1 材料與方法

        1.1采樣

        8個采樣工地的具體情況如表1所示。采樣時,每個采樣工地選取10個海砂堆場,每個堆場取樣1kg,每個采樣工地分別采得樣品10kg。

        表1 采樣點詳細(xì)信息Table.1 The information of sampling point

        2.2 氯離子測定方法

        砂中氯離子的含量分析參照GB14684-2001的方法進(jìn)行。取試樣500g,精確至0.1g,將試樣倒入磨口瓶中,用容量瓶量取500mL蒸餾水,注入磨口瓶,蓋上塞子,搖動一次后,放置2h,然后每隔5min搖動一次,共搖動三次,使氯鹽充分溶解。將磨口瓶上部已澄清的溶液過濾,然后用移液管吸取50mL濾液,注入到三角瓶中,再加入5%鉻酸鉀溶液指示劑1mL,用0.01mol/L硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至呈現(xiàn)磚紅色為終點。

        2.3 洗砂

        取5g海砂放入100mL三角瓶,加入100mL蒸餾水,并放在全溫?fù)u床上以150r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行振蕩搖勻2h。震蕩后將三角瓶取出對三角瓶內(nèi)的海砂及溶液進(jìn)行過濾操作,將過濾得到的海砂重新倒入三角瓶中,取100mL蒸餾水,注入三角瓶,放在全溫?fù)u床上以150r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行振蕩搖勻2h,使氯離子充分溶解,將三角瓶上部已澄清溶液過濾,測定氯離子含量后,重復(fù)上述試驗,直到Cl離子含量達(dá)標(biāo)為止。

        2.4 清洗廢水中重金屬的監(jiān)測

        清洗廢水以0.45μm膜過濾,用ICP-AES去測定Cu和Zn的濃度。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 氯離子含量分析

        圖1 各采樣點建筑用砂中Cl-含量分布Fig.1 Distribution of Cl-concentration in construction sand in each sampling point

        各采樣點建筑用砂中Cl離子含量如圖1所示。由圖可知,各砂樣中Cl離子含量具有明顯的差異,表明砂樣并非來自于同一海砂供貨單位。JSGY和XMLJ的建筑用砂中的氯離子含量超標(biāo),XMLJ的建筑用

        砂中氯離子的含量尤其嚴(yán)重,其氯離子的含量為標(biāo)準(zhǔn)限值的2.55倍。其他采樣點的建筑用砂中氯離子含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限值,符合《建筑用砂》的標(biāo)準(zhǔn)要求。以上結(jié)果表明,目前建筑市場上所用的淡化海砂依然有超標(biāo)的現(xiàn)象,超標(biāo)率為25%。這些未達(dá)標(biāo)海砂的使用可能會對建筑物安全產(chǎn)生影響。

        3.2海砂清洗試驗

        目前建筑行業(yè)普遍采用清洗的方法降低海砂中氯離子含量,使其達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。為研究清洗對海砂中氯離子含量的影響,我們對原始海砂進(jìn)行了清洗試驗,并對清洗后海砂中的氯離子含量進(jìn)行了分析。分析結(jié)果如圖2所示,未經(jīng)清洗的海砂中氯離子含量高達(dá)3.22%,經(jīng)1次清洗后其氯離子含量為0.282%,經(jīng)過3次清洗后,其氯離子含量剛好符合標(biāo)準(zhǔn)限值,清洗4次后,其氯離子含量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑標(biāo)準(zhǔn)限值。因此,從建筑物安全角度出發(fā),在砂水比為1:20,洗砂時間為2h的情況下,建議對海砂進(jìn)行4次清洗,確保海砂中氯離子含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

        圖2 清洗次數(shù)對海砂中Cl-含量的影響Fig.2 Effect of cleaning frequency on Cl-concentration

        3.3 廢水中污染物的含量

        海砂清洗的過程中會產(chǎn)生一定的清洗廢水,為了檢測廢水的達(dá)標(biāo)排放性,本研究對清洗廢水中銅與鋅的濃度進(jìn)行了檢測。檢測結(jié)果表明(圖3),在1次清洗廢水中銅的濃度達(dá)0.53mg/L,超過《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級排放標(biāo)準(zhǔn)限值,2次、3次、4次清洗的廢水中銅的濃度均低于0.1mg/L,可以直接達(dá)標(biāo)排放,對于清洗廢水中的鋅而言,其1次、2次、3次和4次清洗廢水的濃度均低于排放限值(2.0mg/L)。因此,建議對1次洗砂廢水進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理以減少洗砂廢水中重金屬對環(huán)境的污染。

        圖3 洗砂廢水中Cu、Zn含量分布Fig.3 Distribution of Cu and Zn in the washing wastewter

        4 結(jié)論

        (1)部分建筑用砂氯離子未達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),其超標(biāo)率為25%,個別建筑用砂中氯離子含量達(dá)標(biāo)準(zhǔn)限值的2.55倍。

        (2)在砂水比為1:20,洗砂時間為2h的情況下,建議對海砂進(jìn)行4次清洗,確保海砂中氯離子含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,以延長建筑物的使用壽命。

        (3)海砂清洗過程中產(chǎn)生的1次清洗廢水其重金屬濃度有可能超標(biāo),建議對1次清洗廢水進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行排放。

        [1]陳堅,胡毅.我國海砂資源的開發(fā)與對策[J].海洋地質(zhì)動態(tài),2005,21:4-8.

        [2]洪乃豐.海砂對鋼筋混凝土的腐蝕與對策[J].混凝土,2002,8:12-14.

        [3]洪乃豐.海沙腐蝕與“海砂層”危害[J].工業(yè)建筑,2004,11:65-67.

        [4]姜科峰.淡化海砂混凝土的耐久性研究[D].南京:南京理工大學(xué),2013.

        [5]姚惠紅.海砂混凝土的力學(xué)及耐久性能研究[D].青島:青島理工大學(xué),2001.

        [6]黃華縣.混凝土耐久性試驗研究[D].廣州:暨南大學(xué),2007.

        [7]李學(xué)文.建筑用淡化海砂的生產(chǎn)和應(yīng)用[J].廣東建材,2009,1:17-18.

        [8]田美靈,唐志波.海砂混凝土耐久性研究現(xiàn)狀綜述[J].混凝土,2010,11:117-119.

        [9]張泳.沿海地區(qū)海砂利用及所引發(fā)問題的研究[J].四川建筑,2006,3:129-130.

        The Cl-Content in Building Sand in Taizhou and Countermeasures of Dechlorination

        ZHANG Shi-bin,ZHENG Wan-zhen,YU Meng-yue,ZHU Lu-xi,
        ZHU Ge-zhen,TAO Ning-xiao,YAO Jun*

        (School of Life Science,Taizhou University,Taizhou 318000,China)

        The Cl-content in the building sand of 8 representative construction sites in Taizhou was analyzed in the paper. It has been found that Cl-content of building sand in 2 construction sites exceeded the standard, with the highest over 1.5 times.Besides,the original sand was washed to remove Cl-.It has also been found that the Cl-concentration could reach the relevant national standards after original sand was cleaned 4 times. During the process of washing, waste water is produced. The content of heavy metal pollutants in the first washing waste water exceeded the national standard.

        building sand;Chloridion;sea sand;wash;heavy metals

        10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.06.010

        (責(zé)任編輯:耿繼祥)

        2014-09-11;

        2014-11-10

        浙江省自然科學(xué)基金(LQ13B070001);浙江省固體廢物處理與資源化重點實驗室開放基金項目(SWTR-2012-06)。

        簡介:姚俊(1983- ),男,浙江臨海人,講師,博士,主要從事固體廢物處理與資源化方面研究。

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