[發明專利]柔性豎向阻隔屏障的材料及豎向阻隔屏障

在審

• 申請號: 202210967320.9
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115321880A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 馬強;雷璟劼;肖衡林;繆穎妍;鄭龐坤;吳繼偉;陳俊杰;陳智;李瑞恒;李俊輝;陳卓;余漢龍
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C04B26/16
• 分類號: C04B26/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊震

本申請公開了柔性豎向阻隔屏障的材料及豎向阻隔屏障。該材料包含質量之比為40?60:20?25:2?3:2?3的鈉化改性膨潤土、水性聚氨酯、硫酸亞鐵粉和沸石粉。通過高強的水性聚氨酯來改良鈉化改性膨潤土作為柔性豎向阻隔屏障時出現的力學強度不高，滲透性能差與阻隔重金屬離子能力差的問題，此外，高聚物固化劑有著固化時間短強度高的特性，可使柔性豎向阻隔屏障在短期內就達到一定的強度，使其可應用于突發的重金屬污染物泄漏事件。本發明滿足豎向阻隔屏障的無側限抗壓強度與滲透系數要求，所使用的材料均為綠色環保材料復合綠色可持續發展要求。

技術領域

本申請涉及豎向工程屏障的技術領域，尤其涉及柔性豎向阻隔屏障的材料及豎向阻隔屏障。

背景技術

重金屬污染物以其隱蔽性、復雜性、持久性、廣泛性，世界上90％的污染物最終滯留在土壤中。土壤重金屬污染是指人類活動將重金屬輸入土壤中，引起土壤重金屬含量明顯高于背景含量，嚴重威脅周邊生態環境安全和人類生命健康安全。而針對污染物風險評估后超標且暫時無法治理的場地，應制定風險管控方案，移除或者清理污染源，并采取污染隔離、阻斷等措施，防止污染擴散。

豎向工程屏障作為控制地下水和淺層土體中的污染物向周邊環境遷移的有效措施，國內實際工程施工中考慮到施工成本問題，多采用豎向隔離墻。膨潤土是豎向隔離墻的主體功能材料，決定了其防滲阻隔性能。膨潤土系材料在重金屬離子侵蝕下,多價重金屬陽離子與膨潤土可交換鈉離子發生陽離子交換，使得膨潤土顆粒表面雙電層厚度減小，導致膨潤土系材料的內部結構狀態更緊致、膨脹能力更弱，孔隙連通性增強后滲透系數增大，導致其喪失作為阻隔屏障的能力。膨潤土系材料作為阻隔屏障對重金屬污染的阻隔效果不佳，且強度普遍偏低，常常會出現開裂問題。

因此，提供一種用于阻隔重金屬污染的柔性豎向阻隔屏障的施工方法，既可以提升豎向阻隔屏障的的強度，又能有效增強膨潤土系材料抗重金屬侵蝕能力，顯得尤為重要。

發明內容

有鑒于此，本申請提供柔性豎向阻隔屏障的材料及豎向阻隔屏障，能夠在提升豎向阻隔屏障的的強度的同時能有效增強膨潤土系材料抗重金屬侵蝕能力。

已為普遍意識到的是，相關技術中，對于豎向工程屏障，采用以膨潤土主體功能材料，決定了其防滲阻隔性能。膨潤土系材料在重金屬離子侵蝕下,多價重金屬陽離子與膨潤土可交換鈉離子發生陽離子交換，使得膨潤土顆粒表面雙電層厚度減小，導致膨潤土系材料的內部結構狀態更緊致、膨脹能力更弱，孔隙連通性增強后滲透系數增大，導致其喪失作為阻隔屏障的能力。膨潤土系材料作為阻隔屏障對重金屬污染的阻隔效果不佳，且強度普遍偏低，常常會出現開裂問題。

本發明人意外地發現，聚氨酯作為一種高聚物，能有效限制重金屬污染物沿水流擴散。同時，其作為固化劑摻入土體中可使土體在短期內達到很高的強度。固化后的聚氨酯不僅有極低的滲透系數,而且其分子上存在大量極性基團，形成了范德華力和氫鍵等作用力，可以有效吸附同為極性物質的重金屬離子。

不僅如此，沸石粉作為吸附劑，硫酸亞鐵粉作為與重金屬離子反應的還原劑，通過給予還原劑，吸附劑分別單獨與重金屬污染土混合作用的時間，避免了固化過程中膠凝狀態的固化劑包裹住顆粒粉狀還原劑，吸附劑，使二者無法有效的發揮出還原高價重金屬離子，吸附重金屬離子的情況出現。基于此，創立了本發明創造。

第一方面，本申請提供一種用于阻隔重金屬污染的柔性豎向阻隔屏障的材料，包含質量之比為40-60:20-25:2-3:2-3的鈉化改性膨潤土、水性聚氨酯、硫酸亞鐵粉和沸石粉。。

第二方面，本申請提供一種如上述材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將所述鈉化改性膨潤土、硫酸亞鐵粉、沸石粉混合，得干粉混合物A。

2)將所述水性聚氨酯在水中分散，得到水性聚氨酯乳液。

3)將所述干粉混合物A與水性聚氨酯乳液混合，得到用于阻隔重金屬污染的柔性豎向阻隔屏障的材料。