CN111549829A - 一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污染防治和填埋场防渗技术领域，尤其涉及一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯及制造方法，包括上层土工布和下层土工布以及设置于两者之间的掺阴离子交换树脂膨润土，所述掺阴离子交换树脂膨润土由钠基膨润土和阴离子交换树脂组成，所述阴离子交换树脂与钠基膨润土按重量配比19：1均匀混合制成所述掺阴离子交换树脂膨润土。本发明通过在钠基膨润土中掺入一定比例的阴离子交换树脂，在维持材料很低的渗透系数的同时极大增强阴离子污染物的阻隔能力，使渗透通过的阴离子污染物大幅度降低。
Description
技术领域
本发明涉及污染防治和填埋场防渗领域，尤其涉及一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯及制造方法。
背景技术
填埋场渗滤液和工业废水中常含有阴离子形态的危险废物，例如阴离子化合形态的六价铬等重金属、放射性的锝-99和碘-129等。这些阴离子形态的污染物在防渗结构中具备高度的可移动性，可以随水分的迁移穿过防渗结构进而对环境造成巨大威胁。
膨润土防水毯作为一种土工合成材料，具有优越的防渗性能之外，相比传统黏土防渗层还具有抗不均匀沉降、施工简单、质量易于保障和节能环保等特点。常规的钠基膨润土防水毯对阴离子污染物几乎没有固化能力，对其进行阴离子污染阻隔能力增强将有利于针对阴离子形态污染物的防治。
离子交换树脂是带有官能团、具有网状结构、不溶性的高分子化合物，通常是球形颗粒物，常用于水处理。其中具备正电基团能与渗滤液中的阴离子吸附结合的树脂，称为阴离子交换树脂，它对阴离子形态的污染物具有很强的吸附能力。
膨润土在遇水后剪切强度急剧降低，在完成水化后膨润土拥有极低的抗剪强度。铺设于边坡上的膨润土防水毯有产生内部剪切破坏的风险，针刺加筋技术能够极大地增强防水毯的内部剪切强度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯及制造方法，其对阴离子化合态的六价铬、锰等重金属、放射性元素锝-99和碘-129等污染物具有较好的截污防渗效果。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
本发明公开了一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，包括上层土工布和下层土工布以及设置于两者之间的掺阴离子交换树脂膨润土，所述掺阴离子交换树脂膨润土由钠基膨润土和阴离子交换树脂组成，所述阴离子交换树脂与钠基膨润土按重量配比19：1均匀混合制成所述掺阴离子交换树脂膨润土。
所述上层土工布和下层土工布通过无纺纤维固定连接。
所述钠基膨润土中的蒙脱石矿物含量大于70%且自由膨胀系数大于24 ml/2g。
所述阴离子交换树脂的颗粒直径为0.3 mm～1.0mm，离子交换能力不小于400mmol/L，有效酸碱度pH区间为1～14。
所述的掺阴离子交换树脂膨润土的密度是单位面积质量为4kg～5kg/㎡。
一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯的制造方法，包括如下步骤：
第一步：准备符合要求的钠基膨润土和阴离子交换树脂；
第二步：将阴离子交换树脂和膨润土按重量配比19：1混合均匀制成掺阴离子交换树脂膨润土；
第三步：通过上层土工布和下层土工布将掺阴离子交换树脂膨润土夹持包裹；
第四步：上层土工布、下层土工布以及掺阴离子交换树脂膨润土采用无纺纤维针刺加筋技术制成增强阴离子污染阻隔能力的防水毯产品。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过在钠基膨润土中掺入一定比例的阴离子交换树脂，在维持材料很低的渗透系数的同时极大增强阴离子污染物的阻隔能力，使渗透通过的阴离子污染物大幅度降低；由前期试验研究确定了合适的阴离子交换树脂掺比。
附图说明
图1 为本发明中一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯的结构示意图；
图2 为实施例1中穿过防水毯渗出液中钼元素的浓度变化；
图3 为实施例1中掺阴离子交换树脂膨润土和钠基膨润土对阴离子形态钼元素的吸附曲线；
图4 为实施例1中不同阴离子交换树脂掺比的防水毯渗透系数变化。
图中：1、阴离子交换树脂；2、钠基膨润土；3、上层土工布；4、下层土工布；5、无纺纤维。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明：
请参阅图1-4，
本发明公开了一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，包括上层土工布3和下层土工布4以及设置于两者之间的掺阴离子交换树脂膨润土，所述掺阴离子交换树脂膨润土由钠基膨润土2和阴离子交换树脂1组成，所述阴离子交换树脂1与钠基膨润土2按重量配比19：1均匀混合制成所述掺阴离子交换树脂膨润土，即钠基膨润土2中掺入阴离子交换树脂1的质量为干燥钠基膨润土质量的5%，在钠基膨润土2中掺入质量比5%的阴离子交换树脂1对渗透系数的影响可以忽略不计，同时能够极大增强阴离子污染物的阻隔能力，使渗透通过的阴离子污染物大幅度降低。
所述上层土工布3和下层土工布4通过无纺纤维5固定连接，本案中采用无纺纤维针刺加筋技术固定连接。
所述钠基膨润土中的蒙脱石矿物含量大于70%且自由膨胀系数大于24 ml/2g，满足上述指标可以保证防水毯拥有良好的防渗性能。
所述阴离子交换树脂的颗粒直径为0.3 mm～1.0mm，离子交换能力不小于400mmol/L，有效酸碱度pH区间为1～14，上述指标能够保证离子交换树脂与膨润土更容易搅拌均匀，并且保证在广泛pH范围内拥有良好的污染吸附效果。
所述的掺阴离子交换树脂膨润土的密度是单位面积质量为4kg～5kg/㎡。
实施例1：
按下述步骤制备本发明的防水毯：
第一步：选用颗粒直径为0.8 mm～1.0mm，离子交换能力不小于400 mmol/L，有效酸碱度pH区间为1～14的阴离子交换树脂；选用蒙脱石含量接近80%，自由膨胀系数为32 ml/2g的天然纳基膨润土，并将其研磨成粉末状；
第二步：将阴离子交换树脂和膨润土按重量配比19：1混合均匀制成混合物，所述一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯每平方米所含掺阴离子交换树脂膨润土混合物的质量为4.5 kg；
第四步：上层土工布、下层土工布以及掺阴离子交换树脂膨润土采用无纺纤维针刺加筋技术制成增强阴离子污染阻隔能力的防水毯产品。
处理方法：将增强阴离子污染阻隔能力的防水毯和常规钠基膨润土防水毯两种产品同时进行渗透试验，渗透试验过程参照ASTM D 6766（ASTM，American Society forTesting Materials，美国材料试验协会）方法。入渗流体采用钼酸钠溶液且钼元素的浓度为500 微克每升，液体经过两种防水毯产品后的出渗液体中钼元素浓度如附图2所示。本发明产品能够显著减少出渗流体中阴离子化合态的钼元素浓度，其对阴离子态钼元素表现出较好的阻隔能力。将钠基膨润土和掺阴离子交换树脂膨润土混合物进行了阴离子态钼元素的吸附批量试验，吸附试验过程参照ASTM D4646方法。钠基膨润土和掺阴离子交换树脂膨润土混合物对阴离子态钼元素的吸附曲线如附图3所示，掺阴离子交换树脂膨润土混合物对阴离子态钼元素的吸附能力得到了很大增强。关于增强阴离子污染阻隔能力的防水毯和常规钠基膨润土防水毯在渗透系数方面的对比如附图4所示，在膨润土中掺入质量比5%的阴离子交换树脂对渗透系数的影响可以忽略不计。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，其特征在于：包括上层土工布和下层土工布以及设置于两者之间的掺阴离子交换树脂膨润土，所述掺阴离子交换树脂膨润土由钠基膨润土和阴离子交换树脂组成，所述阴离子交换树脂与钠基膨润土按重量配比19：1均匀混合制成所述掺阴离子交换树脂膨润土。
2.根据权利要求1所述的一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，其特征在于：所述上层土工布和下层土工布通过无纺纤维固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，其特征在于：所述钠基膨润土中的蒙脱石矿物含量大于70%且自由膨胀系数大于24 ml/2g。
4.根据权利要求1所述的一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，其特征在于：所述阴离子交换树脂的颗粒直径为0.3 mm～1.0mm，离子交换能力不小于400 mmol/L，有效酸碱度pH区间为1～14。
5.根据权利要求1所述的一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯，其特征在于：所述的掺阴离子交换树脂膨润土的密度是单位面积质量为4kg～5kg/㎡。
6.一种增强阴离子污染阻隔能力的膨润土防水毯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：准备符合要求的钠基膨润土和阴离子交换树脂；
第二步：将阴离子交换树脂和膨润土按重量配比19：1混合均匀制成掺阴离子交换树脂膨润土；
第三步：通过上层土工布和下层土工布将掺阴离子交换树脂膨润土夹持包裹；
第四步：上层土工布、下层土工布以及掺阴离子交换树脂膨润土采用无纺纤维针刺加筋技术制成增强阴离子污染阻隔能力的防水毯产品。
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