[發(fā)明專利]一種基于電場強度調(diào)控的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法及其產(chǎn)品

有效

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111855528B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佳燊;李航
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N1/38;G01N1/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于電場強度調(diào)控的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法及其產(chǎn)品，屬于多孔材料滲透性能調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明從多孔材料顆粒表面電場調(diào)控這一全新角度出發(fā)，利用控制多孔材料表面電荷密度、材料中電解質(zhì)類型和材料中溶液的電解質(zhì)濃度來調(diào)控材料顆粒表面及表面附近空間電場，有效控制多孔材料中的孔隙狀況和水分運動狀況，從而達到對多孔材料滲透性能的有效定向調(diào)控的目的，解決現(xiàn)有技術(shù)不能實現(xiàn)對多孔材料滲透性能的增強或減弱的定向調(diào)控的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多孔材料滲透性能調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電場強度調(diào)控的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法，以及基于所述的定向調(diào)控方法制備得到的一種滲透性調(diào)控的基質(zhì)材料。

背景技術(shù)

多孔材料由于層間結(jié)構(gòu)特點及其吸水膨脹、低滲透性能被廣泛應(yīng)用于水利工程、地鐵工程、垃圾填埋場和屋頂防漏等領(lǐng)域。多孔材料滲透性能調(diào)控技術(shù)的關(guān)鍵在于控制多孔材料中的孔隙和水分運動狀況，這將直接影響到材料的滯水性、吸附重金屬能力、防滲性能等。

然而，目前并沒有一種調(diào)控技術(shù)能實現(xiàn)對多孔材料滲透性能的增強或減弱的定向調(diào)控。與此同時，市面上傳統(tǒng)的多孔材料大多以膨潤土為主要原料，通過改性劑改善其微觀結(jié)構(gòu)和顆粒表面性能，提高膨潤土作為功能性材料的實際使用效能。然而新型多孔材料的開發(fā)僅僅依靠使用不同改性劑對膨潤土材料進行改性，制備成本高，開發(fā)難度大，難以實現(xiàn)高效利用和對多孔材料滲透性能的定量調(diào)控。同時所使用的改性劑主要是季銨鹽類，品種少，價格高，且表面活性劑的脫附易造成水體二次污染。

因此，需要研究一種能夠有效定向調(diào)控多孔材料滲透性能的新方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于電場強度調(diào)控的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法；本發(fā)明的目的之二在于基于電場強度的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法來定向制備得到滲透性調(diào)控的基質(zhì)材料。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

1.一種基于電場強度調(diào)控的多孔材料滲透性定向調(diào)控方法，所述方法包括控制多孔材料表面電荷密度、改變多孔材料中電解質(zhì)類型或調(diào)節(jié)多孔材料中電解質(zhì)濃度中的任意一種或幾種。

優(yōu)選的，所述控制多孔材料表面電荷密度的方法為：向多孔材料的基質(zhì)材料中添加不同電荷數(shù)量的有機大分子。

優(yōu)選的，所述多孔材料的基質(zhì)材料為粘土礦物材料；所述有機大分子為陰離子型聚丙烯酰胺。

優(yōu)選的，所述陰離子型聚丙烯酰胺與粘土礦物材料的質(zhì)量比為1：20～200。

優(yōu)選的，所述控制多孔材料表面電荷密度具體操作步驟以下：

(1)制備有機大分子水溶液：將有機大分子溶于水中，攪拌使其充分溶解，備用；

(2)將含有電解質(zhì)的粘土礦物材料的金屬陽離子飽和樣加入到步驟(1)中所述有機大分子溶液中，攪拌離心，傾去上清液后繼續(xù)加去離子水攪拌離心，反復(fù)處理3次以上，烘干，研磨后過1mm標準篩即可。

優(yōu)選的，所述攪拌離心為在30℃下攪拌離心4h。

優(yōu)選的，所述烘干的溫度為80℃。

優(yōu)選的，所述粘土礦物材料的金屬陽離子飽和樣的制備方法具體包括以下步驟：

(1)制備濃度為0.1～0.5mol/L的電解質(zhì)溶液，用于鹽洗離心；

(2)將所述粘土礦物材料加入水中，再加入步驟(1)中所述電解質(zhì)溶液，攪拌離心傾去上清液，采用陽離子交換法進行交換，然后反復(fù)進行水洗離心處理，烘干、過篩即可制備得到粘土礦物材料的金屬陽離子飽和樣。

優(yōu)選的，所述攪拌離心為以180r/min的轉(zhuǎn)速在30℃下攪拌離心4h。

優(yōu)選的，所述烘干為在80℃下干燥24h。