CN108383437A - 粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙及其制备方法，属于污染防治技术领域。粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙，由以下原料制成：复合材料占总质量的95％，水泥占总质量的5％；所述的复合材料包括粉煤灰和膨润土，粉煤灰与膨润土的质量比为5:1。膨润土加水搅拌均匀，密封以使膨润土继续水化24小时；边搅拌边倒入粉煤灰、水泥搅拌至均匀；将搅拌均匀的泥浆浇注到阻截墙模具内，边搅拌边倒入，养护28d后拆模。本发明提供的粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙，通过对粉煤灰‑膨润土复合材料的配比，既可以资源利用固体废物粉煤灰，又可以有效控制地下水污染，为国家和社会节省大量的经济费用，保障人体和动植物的健康。

Description

粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙及其制备方法

技术领域

本发明涉及粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙及其制备方法，属于污染防治技术领域。

背景技术

在我国，由于各类废水无序排放、工业堆场和垃圾填埋场的破损泄露、输送管线的老化渗漏等造成地下水污染，由于未能及时发现或控制，污染程度不断加深，是目前地下水环境污染的主要问题。地下水被污染后，对污染的处置主要包括两个方面，一是修复技术，通过化学、物理、生物等方法降低污染物浓度来控制风险，从而修复污染场地；二是阻截技术，通过阻截污染物扩散途径来限制污染物的迁移，从而达到污染物风险控制的目的。前者虽然能够有效地清除地下水中的污染物，但是由于污染场地条件的复杂性和污染物环境行为的复杂性，导致修复或清除的成本较高，并且效果不理想。后者对场地的适应性很强，对不同水文地质条件的场地都能较好地发挥控制风险的作用，效率高、速度快，在较短时间内就能将地下水污染物阻截封存起来，污染物阻截技术在污染场地风险控制中的应用越来越广泛。

一般情况，污染阻截技术适用于以下类别的地下水污染场地：(1)污染物极易迁移扩散，风险高，不急切使用土地的场地；(2)污染情况较为复杂，应用修复场地的成本过高，或者此污染情况下的修复技术不完善的场地；(3)污染源面积太大，完全修复周期太长、经济成本太高，这种情况下污染阻截技术可以在场地极易扩散的区域作为主要的控制措施；(4)污染阻截技术可以作为实行污染修复前的辅助措施，先阻截污染物扩散到相邻区域，等待后续修复措施的实施。

现有阻截材料并非都适用于场地污染的阻截与控制。首先这些阻截材料本身并不环保，应用于污染场地控制后，很容易对环境造成二次污染。如某些溶液类阻截材料烯酰胺含有害成分丙烯酰胺(LD50＝50mg/kg)，丙烯酸盐有害成分是次甲基双丙烯酰胺(LD50＝390mg/kg)。二是很多阻截材料主要功能在于阻截地下水流，防止地基或大坝等构筑物被侵蚀，其主要作用不在于污染阻截。

发明的内容：

本发明的目的在于克服上述技术问题，提出一种环保的、并且能有效污染阻截的地下水污染阻截墙。

具体技术方案为：

粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙，由以下原料制成：复合材料占总质量的95％，水泥占总质量的5％；所述的复合材料包括粉煤灰和膨润土，粉煤灰与膨润土的质量比为5:1。

该粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙制备方法，包括以下步骤：

称取膨润土，放入搅拌器中，加水搅拌均匀，密封以使膨润土继续水化24小时；

将水化后的膨润土泥浆边搅拌边倒入粉煤灰、水泥搅拌至均匀；

将搅拌均匀的泥浆浇注到阻截墙模具内，边搅拌边倒入，使浆体中残留气泡排除，抹平模具表面多余的泥浆，盖上塑料薄膜养护，28d后拆模。

本发明提供的粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙，通过对粉煤灰-膨润土复合材料的配比，既可以资源利用固体废物粉煤灰，又可以有效控制地下水污染，为国家和社会节省大量的经济费用，保障人体和动植物的健康。

具体实施方式

下面的实施例中将进一步说明本发明，但对本发明没有限制。

(1)试样制备与养护

所做的试样均采用配比：整个体系中粉煤灰：膨润土＝5:1，水泥占整个体系的5％。

用电子秤称取33.33g膨润土若干份，放入搅拌器中加100mL水搅拌均匀，密封以防止水分蒸发，使膨润土继续水化24小时；将水化后的膨润土泥浆边搅拌边倒入166.6g粉煤灰和10g水泥搅拌至均匀；将配置好的泥浆缓缓倒入侧壁己涂抹上凡士林的圆柱体模型盒中，模型高40mm，直径61.8mm，边搅拌边倒入，使浆体中残留气泡排除，抹平模型盒表面多余的泥浆，盖上塑料薄膜以防止水分进一步蒸发，在20℃的保温箱中养护28d拆模得到最终的粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙试样。

(2)墙体性能测定

首先通过实验研究得到试样的渗透系数为1.11E-08m/s，抗压强度为653.77Kpa，粘聚力C为44.41kPa，内摩擦角为38.4°。

把用浓度为500mg/L的CdSO₄溶液来模拟污染物穿过阻截墙的能力，用增加压力的方式来缩短模拟时间，每天收集渗出液并用火焰原子吸收分光光度计测定渗出液的Cd²⁺浓度，直到渗出液的浓度等于初始加入的浓度后结束取样。从穿透曲线得到，实验开始时一天Cd²⁺浓度较高，随后浓度急剧下降，在10到30天时期浓度整体又升高，但30到100天时期浓度基本稳定在很低范围，这段时期主要是试样墙体材料对镉离子的吸附，这种吸附作用改变了材料的孔隙特征及其联通性。其中渗透浓度为500mg/L的实验组在120天左右的时候完全穿透墙体，折算为实际过程中需要40年，说明试样对Cd²⁺的阻截效果非常好。

研究用具有侵蚀性酸碱液和污染物溶液浸泡试样的实验，通过试样至少70天实验期内的质量变化和颜色、表面性状的变化，分别研究pH、硫酸镉和苯酚对于试样的侵蚀性得到，试块的抗酸腐蚀性没有抗碱腐蚀性好，但是从表观的形态改变来看，酸性条件溶液对试样虽有一定的腐蚀，腐蚀程度并不高；墙体抗Cd²⁺的腐蚀比较好，只是当浓度大于5000mg/L后墙体的抗侵蚀能力会减弱，但是考虑到在实际的地下水污染场地，不会存在高于5000mg/L的Cd²⁺；分析试样在苯酚浸泡后不同时间的照片来看，阻截墙在有机污染环境下有很好的阻截效果，且耐有机污染物的腐蚀较强。综合试样的抗侵蚀能力得出本次研究的粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙适用于简单的镉污染或者复杂条件下的地下水镉污染阻截。

Claims (2)

1.粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙，其特征在于，由以下原料制成：复合材料占总质量的95％，水泥占总质量的5％；所述的复合材料包括粉煤灰和膨润土，粉煤灰与膨润土的质量比为5:1。

2.根据权利要求1所述的粉煤灰膨润土复合地下水污染阻截墙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

称取膨润土，放入搅拌器中，加水搅拌均匀，密封以使膨润土继续水化24小时；

将水化后的膨润土泥浆边搅拌边倒入粉煤灰、水泥搅拌至均匀；

将搅拌均匀的泥浆浇注到阻截墙模具内，边搅拌边倒入，使浆体中残留气泡排除，抹平模具表面多余的泥浆，盖上塑料薄膜养护，28d后拆模。