[发明专利]一种复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料及其制备方法与应用

说明书

一种复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料及其制备方法与应用。该复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料包括以下按质量分数计的组分：钠化改性膨润土80‑95%，聚阴离子纤维素0.5%‑15%，羟丙基甲基纤维素0.7%‑2.5%；所述聚阴离子纤维素与羟丙基甲基纤维素即为复配聚合物。针对20‑500mmol/L的重金属、有机物或复合污染溶液仍能保持极低渗透系数，相较传统阻隔材料渗透系数能降低100倍；可用于重金属工业污染场地、有机物工业污染场地、生活垃圾填埋场等竖向阻隔屏障、水平阻隔系统或土工合成黏土衬垫，极大提高复合污染土壤与地下水作用下阻隔系统或屏障的防渗截污性能。

技术领域

本发明涉及一种复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料及其制备方法与应用，属于污染场地或生活垃圾填埋场阻隔控制技术领域。

背景技术

近年来，随着工业企业的转型或迁移，留下了大量的工业场地旧址，而原有场地及场地内地下水中存在的污染问题突出，影响到人类的健康和城市发展。这些工业污染场地具备多污染物种类、高污染浓度、多污染场地的特性。此外我国固体废弃物种类多、产量大。2018年，我国固体废弃物堆存量超600亿吨，占地超200万公顷。固体废弃物堆存会产生大量渗滤液和有害气体，渗滤液中富含铅、锌、铬、镉、镁、镍、锰等重金属以及COD、氨氮、总磷等有机物。这些工业污染场地高浓度复合污染物以及固体废物填埋场富含复合污染物的渗滤液会导致土壤累积大量污染物，产生刺激性有毒气体，污染地下水，最后渗透扩散至周围干净水源，如江河湖海，严重影响环境以及动物健康。

为保护地下水资源和周边土壤不会遭受污染场地的影响，在《土壤污染防治行动计划》和《土壤污染防治法》确定的污染场地防治指导思路中，将风险管控列为重要的处治原则之一，而竖向阻隔技术是一种常用、有效、低成本的污染场地综合处治和风险管控的技术手段。

我国竖向隔离技术发源于垃圾填埋场建设中，杭州天子岭一期、苏州七子山一期、南昌麦园、上海老港四期、泰州罡杨、唐山中心区等大型填埋场均应用了竖向阻隔屏障技术避免了填埋场渗滤液渗漏污染地下水。

目前国际上和国内环保领域的竖向阻隔屏障主要包括以下几类：土-膨润土阻隔屏障；水泥-膨润土系阻隔屏障；土-水泥-膨润土系阻隔屏障；土工膜-膨润土复合阻隔屏障；土工膜-水泥-膨润土系复合竖向阻隔屏障；膨润土防水毯系阻隔屏障。这些阻隔屏障存在一定弊端：膨润土在清洁水作用下具有良好的防渗性。而现存的污染地下水污染浓度较高且存在大量重金属与有机物复合污染，当膨润土受高浓度污染物作用时，膨润土失水收缩，膨胀性能降低，导致土体孔隙尺寸增大、数量增多，导致土-膨润土竖向阻隔屏障的渗透系数显著增大，阻滞污染物运移的性能明显降低。渗透系数大幅增加将无法满足《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》和《工业污染场地竖向阻隔技术规范》提出的防渗阻隔要求，使得阻隔屏障失效。

水平阻隔系统中起防渗作用的材料主要为土工合成黏土衬垫(GCL)和压实黏土衬垫(CCL)。土工合成黏土衬垫中膨润土作为主要原料之一，在高浓度重金属/有机物作用下会导致其渗透系数显著增大，影响其防渗性能；而压实黏土衬垫原料仅为黏土，其对重金属/有机物吸附效果一般，其渗透系数一般仅要求小于1×10^-7cm/s，容易引起污染物下渗。

因此，针对上述竖向阻隔屏障、水平阻隔系统或土工合成黏土衬垫中存在的弊端，研发针对高浓度复合污染物的复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复配聚合物改性膨润土防渗阻隔材料及其制备方法与应用，可以实现：(1)该防渗阻隔材料具备较好的化学相容性，在高浓度(20-500mmol/L)的重金属和有机复合污染溶液的侵蚀下，相较传统阻隔材料防渗性能增加100倍，满足阻隔要求；(2)主体材料均属于绿色和低碳材料，降低阻隔屏障材料在生产过程中对于环境的污染与能耗。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：