用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料的製作方法
2023-07-22 05:39:56
專利名稱：用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙染物運移阻滯、隔離的汙染場地修復技術領域，特別是涉及一種用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料。
背景技術：
我國現代化進程不斷加快的同時，城市、工業、農業的「三廢」排放量也日漸增加並嚴重威脅到土壤、水源模擬及大氣環境。據統計，2008年我國工業固體廢物產生量19. 0億噸、廢水排放總量571. 7億噸，分別較上年增加8. 3%和2.7%。未經妥善處理的固體廢棄物、廢水隨意堆放、排洩以及固體廢棄物汙染液滲漏導致汙染物質在土壤中逐漸積累或與地下水的直接接觸，必將使得受土的受汙染範圍更加擴大，對人體健康、環境和諧乃至社會的可持續發展帶來難以估量的後果。我國近30萬個工業企業中約40%分布於城市和市郊，其產生的工業固體廢物對城鎮居民健康帶來威脅。此外，為適應城市化進程的步伐和堅持可持續發展的理念，越來越多的城鎮及周邊工業企業正在逐步拆遷、轉移。2001至2007年間全國已有86000個企業關停或搬遷。但運營期間排汙措施不當致使原有廠址及其周邊地區從二次開發場地變成高汙染風險廢棄場地，嚴重阻礙了地區未來經濟發展。目前，控制汙染蔓延及汙染場地修復，特別是針對工業汙染場地，已經提上政府工作日程。例如南京市自2009年7月1日起施行《南京市固體廢物汙染環境防治條例》，其中規定對於化工、印染、電鍍等單位停產、關閉、搬遷後的原址；危險廢物的堆放、填埋場地； 其他受汙染的土壤的場地開發利用前必須進行環境影響評估，並明確修復和處置的要求。 北京市科學技術委員會將「北京市搬遷企業汙染場地再利用管理與典型場地修復技術研究與示範」列為2008年科技計劃重大項目。豎向隔離牆是目前阻滯和隔離汙染物及保護清潔地下水源最為有效且經濟的措施。豎向隔離牆是指在受汙染場地或清潔水源外圍開挖並施工形成嵌於地層中的低滲透性的連續牆體。傳統的隔離措施主要包括止水帷幕和板樁牆。其中止水帷幕主要為沿用基坑開挖止水時所採用的水泥土攪拌樁等。施工材料主要為水泥、原位土等，其中水泥起主要作用， 滲透係數通常可達到10_9m/S。但目前添加水泥的豎向隔離措施具有抗腐蝕性差(例如硫酸鹽、氯離子、重金屬離子等)的缺陷，因此並不適用於汙染場地阻滯、隔離的工程背景。此外，大量的添加水泥有悖於節能、低碳排放的可持續發展戰略。土-膨潤土豎向隔離牆是目前新型工法之一，具有高效的汙染場地隔離修復能力。其主要優勢在於(1)施工經濟、便利；( 施工過程中不對場地汙染源造成擾動；(3) 抗滲性佳(滲透係數一般可達到10_9m/s至I(T1VZs) ； (4)可二次利用開挖土直接拌合回填，特定條件下也可使用受汙染廢土； (5)適用於阻滯、隔離多種類型的汙染液。土-膨潤土豎向隔離牆阻滯汙染物運移的兩個主要機理包括吸附作用和半透膜效應。吸附作用極大地延緩汙染物穿過隔離牆屏障，而半透膜效應作用下所形成的化學滲透、超濾和溶質擴散能力降低等因素綜合作用下減少汙染溶液的溶質通量通過。研究表明， 在酸環境下或是鹽溶液中膨潤土將(1)出現絮凝結構；(2)存在顯著地解吸金屬離子的現象；C3)有效化學滲透係數降低，從而造成抗滲性能降低、阻滯能力減弱。
發明內容
本發明要解決的技術問題是現有土 -膨潤土豎向隔離牆所存在的耐酸性能不佳、 膨潤土吸附重金屬離子易解吸以及由於施工中難以大量添加膨潤土使得牆體吸附能力無法得到提升的缺點，提供一種添加沸石的用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料。沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的鹼金屬或鹼土金屬的鋁矽酸礦物。沸石的晶體結構由矽(鋁)氧四面體連成三維的格架，格架中有各種大小不同的空穴和通道，具有很大的開放性。鹼金屬或鹼土金屬離子和水分子均分布在空穴和通道中，與格架的聯繫較弱。不同的離子交換對沸石結構影響很小，但使沸石的性質發生變化。晶格中存在的大小不同空腔，可以吸取或過濾大小不同的其他物質的分子。受到重金屬汙染的土壤通常呈酸性，由此導致重金屬離子可大量溶解於土壤。申請人經研究發現而摻入沸石粉的汙染土可降其中鉛、鎘、鋅等重金屬離子溶解、運移的能力，即起到固化重金屬離子的作用。沸石對重金屬起到固化作用的原因主要有以下三個方面(1)沸石的PH值較高且自身具有高耐酸性，有利於金屬離子吸附於土壤；(2)摻入沸石提高了土整體的陽離子交換容量；(3)添加沸石的土滲透性發生變化。基於上述研究，申請人提出一種添加沸石的用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料，該材料包括粘性土、膨潤土和沸石(粒徑小於0. 5mm)，其幹土(不計水)質量百分比為1 0. 05-0. 1 0.1-0. 4，粘性土、膨潤土和沸石的質量比優選為 1 0. 075-0. 1 0. 2-0. 4。本發明在保持滲透係數小於10_9m/s並且壓縮性無顯著增大的前提下，其在酸環境下對金屬離子的吸附能力可提高14% 14%，可以有效提高工業汙染場地及尾礦區尾礦廢液排洩的長期隔離效果。
圖1是不同沸石摻量下本發明吸附鉛離子的擬合等溫吸附曲線，其中，圖1-1為F 型、圖1-2為L型。圖2是不同沸石摻量下本發明的滲透係數隨土體孔隙比變化。
具體實施例方式以下結合室內試驗結果對本發明做進一步說明本發明包括粘性土、膨潤土和沸石三種原料，各實施例所採用的試驗原料選用鎮江地區產商用膨潤土、沸石及常州地區粘性土(以下簡稱粘土)，各原料的基本物理參數採用《土工試驗方法標準》(GB/T 50123-1999)進行；陽離子交換容量測定採用《土工試驗規程》(水利行業標準SL237-1999)，見表1。表1.黏土、膨潤土、沸石的基本物理特性
權利要求
1.一種用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料，其特徵在於包括粘性土、 膨潤土和沸石，其幹土質量比為1 0.05-0.1 0.1-0.4。
2.如權利要求1所述的用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料，其特徵在於粘性土、膨潤土和沸石的質量比為1 0. 075-0. 1 0.2-0.4。
全文摘要
一種用於阻滯、隔離汙染物的豎向隔離阻滯牆體的材料，包括粘性土、膨潤土和沸石，其質量(幹土質量)比為1∶0.05-0.1∶0.1-0.4。本發明在保持滲透係數小於10-9m/s並且壓縮性無顯著增大的前提下，其在酸環境下對金屬離子的吸附能力可提高14％-24％，可以有效提高工業汙染場地及尾礦區尾礦廢液排洩的長期隔離效果。
文檔編號C04B14/10GK102180610SQ201110040738
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者杜延軍, 範日東 申請人:東南大學