عنوان پایان‌نامه
تاثیر PH اولیه رس آلوده شده با آلاینده آلی بر تغییر خصوصیات مهندسی آن در سیکل های یخبندان و ذوب
- رشته تحصیلی
- مهندس عمران- مهندسی محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2223;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74240
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۴
- استاد راهنما
- وحیدرضا اوحدی, سیدتقی امید نائینی
- دانشجو
- هادی متین روحانی
- چکیده
- در مراکز دفن مهندسی زباله، استفاده از خاک‌های رسی، به منظور جلوگیری از نفوذ شیرابه و پساب به آب¬زیرزمینی متداول است. خاک رسیِ به کار رفته در این مراکز، در اثر تماس با آلایندهی آلی و نیز تحمل سیکلهای یخبندان و ذوب، دچار تغییرات وسیعی در خصوصیات مهندسی خود می‌شود که دامنه‌ی این تغییرات، تابعی از pH اولیهی خاک است. با توجه به کمبود مطالعات انجام‌گرفته‌ی قبلی در حوزه‌ها‌ی بررسی تأثیر pH اولیه و اثر توأمان سیکلهای یخبندان و ذوب و آلایندهی آلی بر تغییر خصوصیات مهندسی خاک رسی، هدف پایان‌نامه‌ی حاضر مطالعه‌ی دامنه‌ی تغییرات برخی خصوصیات فیزیکی خاک رس آلوده شده با مواد آلی در فرآیند یخبندان و ذوب است. در این راستا در پژوهش حاضر بر تأثیر pH اولیهی خاک و ثابت دی‌الکتریک سیال آلی بر این فرآیند نگرش ویژه¬ای شده¬است. در این تحقیق، ابتدا سوسپانسیون‌هایی از نمونه خاک رسی از دو نوع بنتونیت و کائولینیت در آب مقطر تهیه شدند. سپس با استفاده از اسید هیدروکلریک و سدیم هیدروکسید یک مولار، pH اولیهی متفاوتی برای هر یک از آنها تثبیت شد. منظور از تثبیت pH، حصول یک pH مشخص و ثابت بعد از تعادل مخلوط سوسپانسیون است. سپس نمونه‌های خشک‌شده با استیک اسید یا اتانول (به عنوان آلاینده آلی) به تعادل رسیده و بخشی از آنها قبل و برخی دیگر بعد از اعمال هفت سیکل یخبندان و ذوب مورد آزمایش‌های حدود اتربرگ و رسوب قرار گرفتند. به علاوه از برخی از نمونه‌هایی که احتیاج به تحلیل بیشتری داشتند تصویربرداری به‌وسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. از نتایج این تصویربرداری در تفسیر داده‌های آزمایش‌های رسوب و حدود اتربرگ استفاده شده¬است. نتایج حاکی از آن است که با تثبیت pH اولیهی بنتونیت روی pH برابر 11، حد روانی آن 18 درصد افزایش و با تثبیت pH اولیهی آن روی pH برابر 6، حد روانی آن 74 درصد کاهش می‌یابد. هم‌چنین اندرکنش بنتونیت با آلایندهی آلی استیک اسید و اتانول در غلظت 100% موجب کاهش به‌ترتیب 68 و 52 درصدی حد روانی آن شده¬است. حد روانی بنتونیت طبیعی بعد از تحمل هفت سیکل یخبندان و ذوب به میزان 42 درصد کاهش یافته، اما در حضور آلایندهی آلی استیک اسید و اتانول حد روانی بنتونیت بعد از تحمل هفت سیکل یخبندان و ذوب به ترتیب 15 و 7 درصد افزایش نشان می‌دهد. داده‌های حاصل از آزمایش رسوب (ته¬نشینی سوسپانسیون در استوانه مدرج) نشان می‌دهد که میزان حجم نهایی رسوب بنتونیت بعد از تثبیت pH اولیهی آن روی pH برابر 6، به مقدار 77 درصد کاهش یافته¬است. اندرکنش بنتونیت با استیک اسید و اتانول موجب کاهش کمیت فوق به ترتیب به میزان 82 و 68 درصد شده است. این در حالی است که میزان رسوب نمونه بنتونیت بعد از تحمل هفت سیکل یخبندان و ذوب تغییر محسوسی نشان نداده است. با این وجود، در حضور آلاینده‌های آلی استیک اسید و اتانول، میزان رسوب نمونه بنتونیت بعد از تحمل هفت سیکل یخبندان و ذوب به ترتیب 8 و 2 درصد کاهش نشان داده است. نتایج اخذ شده فوق با استفاده از نظریه لایه دوگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و محدودیت¬های نظریه لایه دوگانه در تفسیر نتایج فوق بحث شده است. بر اساس نتایج تحقیق حاضر هم‌چنین می‌توان نتیجه‌گیری نمود که عمده‌ی نگه‌داری آب کائولینیت در محدوده‌ی آب آزاد صورت می‌گیرد، درنتیجه با خشک شدن نمونه‌ها در همه‌ی مراحل، اثر تثبیت pH، اختلاط با آلاینده و فرآیند یخبندان و ذوب در حد روانی و ساختار کانی مشخص نیست.
- Abstract
- In engineering landfills, it is very common to use clayey soils as a barrier against leachate and wastewater penetration into the ground and groundwater. Clayey soils which are used in these centers would encounter severe changes in their engineering properties due to interaction with organic contaminants as well as freeze-thaw cycling with the range of variations being a function of the initial pH of the soil. This study aims to investigate the range of the variations of some physical properties of organic-contaminated clays in the process of freezing and thawing cycling with special perspective to the impact of the initial soil pH and organic fluid dielectric constant on these changes, considering the lack of previous researches in these fields. Firstly, in this research, some suspensions have been made of clayey soils (bentonite and kaolinite) in distilled water. Then different initial pH values have been adjusted for each of them using 1M HCl or NaOH solutions. Finally, the dried samples have reached equilibrium with acetic acid or ethanol (as organic contaminant). After these sample preparation steps, a group of samples, before and some after seven cycles of freezing and thawing, subjected to Atterberg limit and sedimentation tests. In some instances where there were a need to have extensive analysis, Scanning Electron Microscope images were taken. The SEM images have been used to analyze sedimentation and Atterberg limits tests’ data. The results indicate that for bentonite, the liquid limit rises 18%, having the initial pH adjusted at 11. In addition, the liquid limit reduces 74%, having the initial pH adjusted at 6. Furthermore, bentonite interactions with acetic acid and ethanol result in 68% and 52% liquid limit reductions, respectively. The Liquid limit of natural bentonite has reduced 42% after seven freeze-thaw cycling, while in the presence of acetic acid and ethanol the liquid limit of natural bentonite will increase 15% and 7% upon 7 freeze-thaw cycles, respectively. Data from sedimentation tests (sedimentation of suspension in a graduated cylinder) show that the final value of bentonite sedimentation volume has decreased 77% after adjusting its initial pH to 6. Interaction of bentonite with acetic acid and ethanol has reduced the value of this quantity 82% and 68%, respectively. This is while sedimentation of bentonite sample has not shown any significant changes after seven freeze-thaw cycles. However, in the presence of acetic acid and ethanol, bentonite sample has shown 8% and 2% reductions in value of bentonite sedimentation volume, respectively. These results have been analyzed using the double-layer theory and the theories’ restrictions have been discussed as an interpretation to the results. According to the results of the present study, also, it can be concluded that the main part of kaolinite’s water retention is in the free water area, thus having the samples dried in every step, the effect of pH adjustment, interaction with contaminant and freeze-thaw process effects is not recognizable on liquid limit and the mineral structure.
