[发明专利]一种耐酸碱型防渗PMSB材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐酸碱型防渗PMSB材料，属于防渗材料技术领域。按重量百分比计，其原料组分包括：细砂70‑75%、钠基膨润土2‑3%、高分子聚合物4‑5%、水15‑20%，其中，高分子聚合物由甲基丙烯酰胺、丙烯酸及氢氧化钠制得。本发明还提供了一种耐酸碱型防渗PMSB材料的制备方法。该材料在强酸、强碱和盐环境中均具有较好的防渗性能，原料简单易得，制备方法简单。具有良好的延展性和粘聚力，易于铺设，易于碾压压实，可以应用于边坡施工，坡度可以达45°角，抗差异沉降，耐高温，适用于极端条件铺设，耐久性好，服役时间长。用5‑7 cm厚的本发明的防渗材料可替代0.75~2 m厚天然粘土防渗层，扩大库容。

技术领域

本发明涉及防渗材料技术领域，具体涉及一种耐酸碱型防渗PMSB材料及其制备方法。

背景技术

目前，防渗技术已经广泛应用于工业渣库、含重金属尾矿库、工业厂区、罐区、受污染场地、河道及池塘、水库及水坝等工业及民用建筑物中，为地下水、空气和土壤提供可靠的长久保护。其中防渗材料主要包括天然黏土、HDPE防渗膜以及改性防渗材料。

目前尾矿库、工业废渣填埋场、垃圾填埋场及人工河道使用天然粘土层衬垫作为防渗层材料，天然粘土层衬垫厚度为0.75~2 m，占用库容，取土困难且渗透系数不均匀。我国普遍缺乏高质量的天然粘土层，大部分粘土的渗透系数达不到规范要求的10^-7cm/s要求，防渗效果难以保证。而HDPE防渗膜造价高昂，不适合大规模推广。

聚合物改性砂及膨润土（Polymer modified Sand Bentonite，简称为PMSB）材料是一种新型的阻隔防渗材料。专利号CN 108793838 A公开了一种以尾矿砂为基础的新型矿物阻隔防渗材料，其配方为：尾矿砂70-90%，膨润土5-10%，聚合物0.1-1%，水10-20%。其中尾砂矿和膨润土用量较多，该材料70-90 mm可替代5 m的黏土防渗层，但还是存在耐酸碱性能不佳的缺陷。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的防渗材料耐酸碱性能不佳的缺陷，通过聚合物对膨润土的改性，结合细砂形成致密结构，从而提供一种耐酸碱型防渗PMSB材料及其制备方法。

本发明提供了一种耐酸碱型防渗PMSB材料，按重量百分比计，其原料组分包括：细砂70-75%、钠基膨润土2-3%、高分子聚合物4-5%、水15-20%；所述高分子聚合物由甲基丙烯酰胺、丙烯酸及氢氧化钠制得；其中，所述甲基丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为1:12-13，所述丙烯酸和氢氧化钠的质量比为1:0.38-0.42。

优选地，所述细砂的颗粒粒径≤1mm，其中，颗粒粒径位于0.15-0.7mm间部分的干重含量＞50%；含水率小于12%。

优选地，所述钠基膨润土中含有效成分蒙脱土干重含量70%以上，膨润土含水率小于13%，膨胀指数大于或等于24 mL/2g。

本发明还公开了一种上述的耐酸碱型防渗PMSB材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按重量比取干净细砂和钠基膨润土于容器中，并加入甲基丙烯酰胺，加适量水，搅拌均匀，得到砂土混合物；

S2.按照质量比称取丙烯酸和氢氧化钠于容器中，将氢氧化钠用水溶解并充分冷却至室温得到氢氧化钠溶液；

S3.将丙烯酸容器置于水浴环境中，逐渐加入氢氧化钠溶液，加入过程始终保持容器温度变化小于10℃并以不断搅拌，直至冷却至室温；

S4.将S3中反应充分的丙烯酸钠单体溶液加入至S1制得的砂土混合物中，持续搅拌至土体整体呈现粘稠状后，继续搅拌3-5 min，得到泥浆；

S5.将S4中搅拌均匀的泥浆取出置于恒温75℃环境中进行保温处理，即得。

优选地，步骤S2中所述氢氧化钠用水溶解中氢氧化钠和水的固液比为14:90-100。