[發(fā)明專利]一種改性膨潤土防滲材料及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112551944B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 蒲訶夫;姜璐莎;王昆
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C04B26/06
• 分類號: C04B26/06;C08F283/00;C08F220/06;C08F220/56;C08F222/06;C08F220/14;C08F283/06;C08F265/10;C08F220/18;C08F257/00;C08F271/02;C04B111/27
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

本發(fā)明提供了一種改性膨潤土防滲材料及其制備方法和應用，該防滲材料包括以下原料：膨潤土、陰離子單體或陰離子聚合物、陽離子單體或陽離子聚合物、疏水單體等。本發(fā)明的膨潤土防滲材料，一方面通過原位接枝與插層擴大蒙脫石的層間距，固定聚合物和土顆粒的網絡結構，增強聚合物構象的穩(wěn)定性，從而有效提高膨潤土的防滲性；另一方面，由于疏水單體的加入，陰/陽離子聚合物及陰/陽離子單體聚合形成的分子鏈通過疏水基團締合，使其在溶液中呈現舒展狀，產生動態(tài)物理交聯網絡從而提高改性膨潤土的耐鹽能力。本發(fā)明提供的防滲材料在高鹽、高電解質、極端pH值條件中仍能維持極低的滲透系數，大大提高了膨潤土系防污屏障在侵蝕性環(huán)境下的防滲效果。

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境巖土工程技術領域，尤其涉及一種改性膨潤土防滲材料及其制備方法和應用。

背景技術

膨潤土因其低滲透和高膨脹的特性，常作為土-膨潤土阻隔墻、土工合成粘土襯墊(GCL)、壓實粘土襯墊等防污屏障的核心防滲材料應用于工業(yè)固廢堆填場、尾礦庫及生活垃圾填埋場，防止場內廢液遷移，從而避免周圍土壤和地下水污染。但在極端化學條件下(如高鹽、強酸、強堿)，膨潤土的防滲性能會大大劣化，導致防污屏障失效，無法對堆填場滲濾液的遷移形成有效阻隔。

聚合物改性膨潤土是常用的一種膨潤土改性方法，通過其較大的分子鏈結構擴大蒙脫石的層間距并填塞膨潤土顆粒間孔隙，有效提高膨潤土在高鹽、強酸、強堿等侵蝕性環(huán)境下的防滲性能，且原料豐富易得、制備簡單，但目前聚合物改性膨潤土材料在侵蝕性環(huán)境中長期使用時存在溶脫等性能劣化問題。因此，如何進一步提升改性膨潤土在高鹽、高電解質、極端pH環(huán)境中的長期化學相容性，延長膨潤土系防污屏障的有效使用壽命具有重要意義。

基于現有的改性膨潤土存在的技術缺陷，有必要對此進行改進。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種改性膨潤土防滲材料及其制備方法和應用，以解決現有技術中存在的技術缺陷。

第一方面，本發(fā)明提供了一種改性膨潤土防滲材料，包括以下原料：膨潤土、陰離子單體或陰離子聚合物、陽離子單體或陽離子聚合物、疏水單體、交聯劑和引發(fā)劑；

其中，疏水單體包括丙烯酸類疏水單體。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述丙烯酸類疏水單體包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異辛酯中的一種或多種。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述陽離子聚合物包括聚甲基丙烯酰胺基三甲基氯化銨、聚乙烯亞胺、二甲胺-表氯醇共聚物、聚十八烷基乙烯基醚、二甲基二烯丙基氯化銨中的一種或多種的共聚物；

和/或，所述陰離子聚合物包括含有丙烯酸類單體的聚合物、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯磺酸鈉、卡拉膠、瓜爾豆膠、黃原膠、海藻酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮、聚陰離子纖維素其中的一種或多種的共聚物。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述陽離子聚合物和所述陰離子聚合物的優(yōu)選分子量小于或等于1000000。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述陰離子單體包括丙烯酸類單體；

和/或，所述陽離子單體包括乙烯亞胺和/或十八烷基乙烯基醚。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述丙烯酸類單體包括丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、馬來酸酐、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或多種。

可選的，所述的改性膨潤土防滲材料，所述交聯劑包括N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺和/或三乙二醇二丙烯酸酯；所述引發(fā)劑包括硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的一種或多種。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種所述的改性膨潤土防滲材料的制備方法，包括以下步驟：