高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化铅离子及防辐射性能研究

研究利用高炉矿渣（BFS）、粉煤灰（FA）作为原材料制备地质聚合物。以氢氧化钠与水玻璃作为碱激发剂，在碱激发条件下制备地质聚合物固化二价铅离子（Pb²⁺）。研究Pb²⁺的掺量对固化体强度的影响，并通过浸出毒性实验、X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FT-IR）、扫描电镜（SEM）等表征分析、防辐射实验测试，探究其固化效果与固化机理。结果表明，高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物与Pb²⁺具有良好的相容性，且固化体在28 d最高抗压强度可以达到43 MPa，Pb²⁺的添加质量分数为1%时能提高其固化体的强度。浸出实验表明，固化体对质量分数为1% Pb²⁺的固化效率在97%以上。微观分析认为大部分重金属是以羟基配合离子的形式被物理封装在地质聚合物内部。防辐射实验测试表明，Pb²⁺的掺量与高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物的γ射线屏蔽效果成正相关，实验中Pb²⁺最优掺入质量分数为3%，线性吸收系数和半衰减层厚度最优值分别为0.222 0 cm^-1和2.309 5 cm。