[發明專利]一種抗開裂低傳熱增強型豎向阻隔屏障材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011182605.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112374807A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 楊光煜;杜延軍;姜哲元;傅賢雷;倪浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/02;C04B14/10;E02D31/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 殷星

本發明公開了一種抗開裂低傳熱增強型豎向屏障材料及其制備方法與應用。該增強型豎向阻隔墻材料由原位土、聚合物改性膨潤土、添加劑組成。其中，聚合物選用聚陰離子纖維素或黃原膠。添加劑主要成分為：膠凝材料（粒化高爐礦渣、粉煤灰）、堿激發劑（活性氧化鎂、水泥）、增強劑（玄武巖纖維、生物炭）。相較于傳統阻隔材料，該增強型豎向阻隔墻材料具備如下特性：對重金屬?有機物復合污染溶物具備更強的吸附特性，吸附能力提升10?30%，保水性提升了10?20%，在復合污染溶液作用下，滲透系數仍能保持＜1×10^?9m/s，同時具備低傳熱性能，適合與其他修復技術聯用。

技術領域

本發明屬于污染場地阻隔風險管控領域，具體涉及一種抗開裂低傳熱增強型豎向阻隔屏障材料及其制備方法與應用。

背景技術

現階段我國正處于發展模式轉型和產業布局調整的時期，原來的粗放型經濟發展模式亟需向追求效益的發展模式轉型，這一轉變導致大批化工廠、農藥廠逐步關停或搬離城區，這些工廠往往會留下許多被污染的場地。由于在粗放型經濟模式下企業對排污處置手段不重視，導致工廠原址留下大量污染物，這些場地內的污染物往往具有種類繁多、污染物濃度高、場地地質條件復雜等特點，威脅周邊土壤以及地下水系統，嚴重影響到生態環境以及人體健康，同時也對場地的再利用帶來一定的困難。我國豎向阻隔技術發展比較滯后，工程應用相對比較落后，優質施工材料匱缺，嚴重限制該技術在工業污染場地修復中的推廣應用。目前的傳統豎向阻隔屏障材料在高濃度污染物中化學相容性差，無法滿足滲透系數的要求，適用工程場景較窄等問題突出，因此研發新型的豎向隔離屏障材料，滿足我國大體量、高污染的工業污染場地聯合修復需要，是我國工業污染場地修復技術發展和城市可持續社會構建的迫切需求。

國際上傳統的豎向阻隔屏障類型主要有土-膨潤土阻隔屏障，水泥-土豎向阻隔屏障，水泥-土-膨潤土豎向阻隔屏障，傳統阻隔屏障在實際工程運用中也暴露出許多缺點。第一，膨潤土系阻隔屏障卓越的防滲性能源于膨潤土的主要礦物成分蒙脫石遇水后發生膨脹，使得體積增大數倍從而堵塞土體中的孔隙，但在高濃度的重金屬-有機污染物復合污染液的作用下蒙脫石發生化學侵蝕，從而使得阻隔屏障無法滿足《生活垃圾衛生填埋場巖土工程技術規范》和《污染場地修復技術目錄(第一批)》的滲透系數要求低于1×10^-9m/s。其次在對污染物吸附性能方面，一般的改良劑對隔離屏障材料的改良主要為提高回填料對單一特定的重金屬或有機污染物的吸附性能，但在實際工程中場地污染物往往為復合污染物，在處理重金屬-有機物復合污染溶液時其吸附性能無法有效吸附復合污染物，從而導致阻隔屏障對污染物的阻滯能力無法達到要求。第三，在傳統阻隔屏障在外界荷載作用下或者在干濕循環和溫度場的作用下，由于其保水性不足，容易發生開裂現象，導致豎向阻隔屏障滲透系數下降甚至失效。因此開發一種增強對重金屬-有機復合污染物高吸附性、高保水性以及抗開裂的新型豎向阻隔屏障是工程中迫切的需求。

發明內容

針對傳統豎向阻隔屏障材料在高濃度污染物中化學相容性差，無法滿足滲透系數的要求，適用工程場景較窄等問題，本發明所要解決的技術問題是：提供一種抗開裂低傳熱增強型豎向阻隔屏障材料及其制備方法與應用，一、該阻隔屏障材料具備良好的化學相容性，能抵抗高濃度重金屬-有機物污染溶液的侵蝕并保持其滲透系數始終低于1×10^-9m/s；二、該阻隔屏障材料對重金屬-有機物污染物的吸附性能較傳統阻隔屏障大幅提高，從而使得阻隔屏障對高濃度復合污染物的阻滯能力大幅提升；三、該阻隔屏障材料的保水性較傳統豎向阻隔屏障材料增強10％-30％，且具有一定的低熱傳輸性，抗開裂性能較傳統阻隔屏障材料有明顯改善，適用工程場景更加廣闊；四、該豎向阻隔屏障的原料均為綠色環境友好型材料，且對工業副產品/廢料的利用可以減低對水泥等材料的使用，從而降低能耗。

為解決現有的技術問題，本發明采取的技術方案為：