[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

说明书

本发明涉及一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂及其制备方法，该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；对支撑剂骨料进行磁化，获得磁性骨料；对磁性骨料进行覆膜导电，完成后获得低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂的成品。该制备方法获得的低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂能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，综合反演地层信息，动态评估增渗效果及裂隙扩展程度、支撑剂流动路径提供表征基础。

技术领域

本发明涉及污染场地修复技术领域，特别涉及一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂及其制备方法。

背景技术

随着工业化发展，土壤及地下水的污染日益严峻，特别是工业生产过程中重金属及有机污染物的排放，使许多有毒有害物质进入土壤和地下水，对人民的健康、人居生态环境构成严重的威胁。污染场地原位(In-Situ)修复技术被认为是稳定重金属、去除土壤和地下水中挥发/半挥发性有机污染物的有效方法之一。通过将氧化还原药剂注入土壤中并让药剂充分暴露于土壤颗粒表面达到有效稳定污染物的目的，或将新鲜空气或臭氧等注入污染地下水，在浮力作用下气体携带气相污染物逐步上升，在包气带利用气相抽提井收集，实现去除地下水中污染物。

然而，污染场地中地质条件差异大，含水率不一，并且常常含有低渗透的黏土层或透镜体，使得原位修复效果不佳。因此，污染场地压裂增渗技术是低渗透污染场地修复的重要发展，为防止地层压裂后，裂隙随压力的消散而闭合，协同构建于能源开采领域压裂增渗过程的支撑剂是维持地层渗透性的关键材料。当前支撑剂的适应性主要体现在石油、页岩气及煤层气等深部地层。支撑剂特性表现在高强度、低密度，常用的有石英砂、陶粒、覆膜支撑剂等，以及基于此发展的一些具备特殊作用的功能性支撑剂。

在低渗透污染地层中，岩土材料大多为张拉强度低、塑性大的黏土，粉质黏土或淤泥质软土，以及弱胶结的砂土，水敏性矿物含量高，现有支撑剂从经济，地层适应性上难以适用，此外，为评估低渗透污染地层的增渗效果，监测裂隙扩展程度与支撑剂流动路径，对支撑剂还需要提出特殊的功能要求。

发明内容

本申请提供了一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂及其制备方法，解决了现有支撑剂从经济、地层适应性上难以适用的技术问题，实现了制备具有功能性的支撑剂，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，综合反演地层信息，动态评估增渗效果及裂隙扩展程度、支撑剂流动路径提供表征基础。

本申请所提供的一种低渗透污染场地增渗用功能性支撑剂，制备原料包括：以质量百分比计，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％，

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等其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。