[发明专利]一种基于防渗的有机改性膨润土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于防渗的有机改性膨润土的制备方法。

背景技术

膨润土作为一种防渗材料，其优良的吸湿膨胀性、低渗透性、高吸附性及良好的自封闭性得到业内认可，廉价的特点更使得其被广泛的用于各种防渗工程。然而，进一步的研究表明在膨润土干湿循环下保水性会降低，膨润土的低渗透性和高膨胀性易受盐溶液和酸的影响，发生阳离子交换现象，致使其渗透系数呈数量级增长，阻隔能力降低。对于一些渗漏危害较大的防渗领域，如垃圾填埋场、工业污水、尾矿矿渣等，它们形成的渗滤液大都具有有机物和重金属盐含量高、强酸性的特点。针对高盐、强酸环境下的防渗工程，传统的做法是使用更多的膨润土夯实加厚，或设置多层防渗材料，这无疑大大增加了工程造价；为了更好的处理特殊环境下的防渗工程，对膨润土进行改良处理以适应特殊环境下的防渗应用越来越受到人们的重视，尤其是有机改性膨润土。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于防渗的有机改性膨润土的制备方法，该制备方法能够提升膨润土的耐盐性、降低了膨润土的渗透系数。

为此，本发明提供的一种基于防渗的有机改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：

1）将碳酸钠、N-N’亚甲基双丙烯酰胺和膨润土在水中分散成泥浆，搅拌10min；

2）加入丙烯酸并搅拌20min；

3）放入恒温水浴中，并加入过硫酸钾并搅拌5min；

4）恒温聚合2h后，取出泥浆经多次洗涤、离心后烘干即为有机改性膨润土。

本发明的技术效果：（1）改性膨润土相对于原土在膨胀指数、防渗性能方面有明显提升，在高盐环境下依然保持较大的膨胀性和较小的滤失量，可见膨润土的耐盐性得到了有效改善；（2）丙烯酸钠在N-亚甲基交联剂作用下聚合由线性链变为网状链，又因有机单体的负电性使得原本带负电的膨润土片层重新排列，形成的立体腔式结构增加渗透液在土中的渗透路径和障碍，降低了膨润土的渗透系数。

附图说明

图1为碳酸钠掺量与改性膨润土的膨胀性关系图表；

图2为N-亚甲基掺量与改性膨润土膨胀性关系图表；

图3为过硫酸钾掺量与改性膨润土膨胀性关系图表；

图4为反应温度与改性膨润土的膨胀性关系图表；

图5为膨润土掺量与改性膨润土的膨胀性关系图表；

图6为固液比与改性膨润土的膨胀性关系图表；

图7为溶液下膨润土改性前后的对比图表。

具体实施方式

本发明提供的一种基于防渗的有机改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：

1）将碳酸钠、N-N’亚甲基双丙烯酰胺和膨润土在水中分散成泥浆，搅拌10min；

2）加入丙烯酸并搅拌20min；

3）放入恒温水浴中，并加入过硫酸钾并搅拌5min；

4）恒温聚合2h后，取出泥浆经多次洗涤、离心后烘干即为有机改性膨润土。

在上述方法中最佳实施方案如下：所述碳酸钠相对于丙烯酸的质量百分比为64.6%wt；所述N-亚甲基相对于丙烯酸的质量百分比为2.5%wt；所膨润土相对于丙烯酸的质量百分比为625%wt；所述过硫酸钾掺的相对于丙烯酸的质量百分比为1.25%wt；所述恒温聚合温度为75℃，固液比为1:2。

下面采用控制变量法效果检测，通过大量试验确定材料的配合比。在确定丙烯酸的量一定的情况下，研究的变量有：①膨润土、②碳酸钠、③N-亚甲基、④过硫酸钾、⑤固液比、⑥温度；各反应物掺量均转化为相对于丙烯酸的质量百分比（%wt）。此外，膨润土的渗透系数与膨胀指数具有较好的负相关性，即膨胀指数越大渗透系数越小。为简化改性膨润土的检测指标，快速较好地确定各组分的配合比，试验通过检测改性后膨润土分别在高纯水环境和0.1％CaCl₂溶液下静置168h后的膨胀指数（后者的检测指标也称耐久性，是反映膨润土的耐盐性能的重要参考指标）来反映同一变量下渗透系数的趋势关系。