[发明专利]一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂及其制备方法

权利要求书

1.一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂，其特征在于，

所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂以固体废弃物为原料制备骨料，协同纳米磁性材料产生磁场，覆膜后含导电材料提供导电路径，再外覆高吸水树脂，实现携带过程中体膨自悬浮，使进入地层后，随地层含水率变化进一步膨胀，以实现自适应低渗透污染场地层岩土性质压裂增渗需要，并为井上或井下通过监测地层磁性与电导率变化；所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂的制备原料以质量百分比计，由骨架原材料90~98%、成孔剂2~10%、纳米磁性材料0.01~0.05%、内涂层材料0.1~0.5%、导电材料0.02~0.06%及外涂层材料0.3~0.7%组成，上述原料的质量百分比总计为100%；

所述骨架原材料包括：赤泥、矿渣、建筑垃圾、碎玻璃、生活垃圾焚烧炉渣、粉煤灰中的一种或几种组合；所述骨架原材料的密度为1.1g/cm³~1.3g/cm³，筒压强度为2~10MPa，抗粉化率为96.1%~99.3%；

所述成孔剂包括：市政污泥、坚果壳、种子壳、胡桃壳、果核、木屑中的一种或几种组合；

所述纳米磁性材料包括：氧化铁磁性纳米颗粒、四氧化三铁磁性纳米颗粒、磁性锰锌铁氧体纳米颗粒、磁性石墨烯、氧化钛磁性纳米颗粒、氧化镍磁性纳米颗粒以及羟基、羧基改性的磁性纳米颗粒中的一种或几种组合；

所述内涂层材料包括：树脂及固化剂，所述树脂包括：环氧树脂、环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂中的一种或几种组合；所述固化剂包括：脂肪胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、叔胺中的一种或几种组合；

所述导电材料包括：金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维、导电高分子型纤维中的一种或几种组合；所述导电材料的纤维长度为1~10mm，直径为5~100μm，电阻率低于100欧·米；

所述外涂层材料包括：三元共聚耐盐性高吸水树脂、高吸水丙烯酸钠树脂、多元醇类树脂、聚丙烯酸-丙烯腈、异氰酸酯、胺类化合物中的一种或几种组合；

所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂的磁化强度为2~6emu/g，导电率为0.1~0.01S/cm；

所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂的制备方法包括以下步骤：

制备固体废弃物基多孔的支撑剂骨料，包括：将所述骨架原材料干燥粉碎；所述骨架原材料干燥粉碎后粒径控制过80目筛；将所述成孔剂干燥；所述成孔剂干燥后粒径控制过150目筛；将所述骨架原材料与所述成孔剂混合后搓球造粒，获得骨架混合料；对所述骨架混合料进行生料陈化；所述生料陈化的时间控制为10~24h；对陈化后的所述骨架混合料进行惰性气体氛围焙烧，完成后获得所述支撑剂骨料；所述惰性气体氛围焙烧过程中：预热温度为300~500℃，预热温度梯度为5℃/min~30℃/min，保温时间为30min~60min，烧结温度为700~1100℃，烧结温度梯度为10℃/min~30℃/min；所述支撑剂骨料获得后，通过筛分将粒径控制为1700μm~4000μm；

对所述支撑剂骨料进行磁化，获得磁性骨料，包括：将所述纳米磁性材料超声预处理分散于分散液中，形成混合液；所述混合液的固液比为1:40~1:50；所述分散液为水、丙酮、环己烷、乙醇、乙二醇中的一种；所述超声预处理的时间为10min~120min；将所述支撑剂骨料加入所述混合液中，水平震荡后获得所述磁性骨料；所述水平震荡的时间控制为30min~4h；所述磁性骨料制备好后，在低于所述磁性骨料的居里温度条件下，烘干5h~12h；

运用所述内涂层材料对所述磁性骨料进行内层覆膜，获得内覆膜产物；

将所述导电材料粘覆在所述内覆膜产物上，获得中间产物；

运用所述外涂层材料对所述中间产物进行外层覆膜，获得所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂的成品。

2.如权利要求1所述的低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂，其特征在于，

通过可控温的内涂层覆膜机进行内层覆膜，具体为：调整所述内涂层覆膜机的倾角为15°~45°，旋转速度为100~180r/min；将所述磁性骨料加入所述内涂层覆膜机中，加入温度在180~300℃的所述内涂层材料到所述内涂层覆膜机中；所述内涂层覆膜机工作10s~60s后，降低温度至100~150℃，转速降低至30~60r/min；打开所述内涂层覆膜机的底盘上的滤孔，分离已覆膜好内覆层的所述内覆膜产物与所述内涂层材料；

通过气悬浮导电纤维仓将所述导电材料粘覆在所述内覆膜产物上，所述气悬浮导电纤维仓的温度控制为70~100℃，工作时间为3~10s；

通过可控温的外涂层覆膜机进行外层覆膜，具体为：调整所述外涂层覆膜机的倾角为10°~30°，旋转速度为60~120r/min；将所述中间产物与所述外涂层材料加入所述外涂层覆膜机中，初始温度控制为50~90℃；所述外涂层覆膜机搅拌10s~30s后，降低温度至30~45℃；打开所述外涂层覆膜机的底盘上的滤孔，分离已覆膜好外覆层的所述低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂与所述外涂层材料。