一种具有环境修复功能的阻隔材料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及工程材料技术领域，特别是一种阻隔材料及其制备和使用方法。该阻隔材料以重量份计，包括以下原料制成，软质粘土50‑300份，膨润土50‑200份，水性树脂乳液50‑300份，干粉10‑300份，活性碳粉10‑50份，铁粉10‑40份；所述干粉为普通水泥、快干水泥和粉煤灰中的一种或几种。该材料具有良好的抗渗性能并能够对重金属进行修复。在应用时，能够通过一次施工就获得防渗和重金属修复的双重功能，降低了施工难度和施工成本，并缩短相应施工周期。该材料通过高压旋喷或注浆的施工工艺与周边土体和/或岩体形成固结体，达到固结体内外物质相互隔离的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有环境修复功能的阻隔材料及其制备和使用方法
本专利技术涉及工程材料
，具体涉及一种阻隔材料，特别是一种具有环境修复功能的阻隔材料及其制备和使用方法。
技术介绍
注浆技术广泛应用在水利、隧洞、建筑、矿山、道路等各个工程领域中。注浆技术中，注浆材料在一定压力的作用下注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，与周边的土体和/或岩石一起形成注浆固化体，注浆工程施工对改善裂隙岩体的物理力学性质，增加建筑物和构筑物地基的整体稳定性，提高其抗渗性、强度、耐久性起到不可替代的作用。按照组分不同分为，水泥注浆材料、水泥砂浆注浆材料、粘土注浆材料、水泥粘土注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料、有机溶液化学浆注浆材料、高分子溶液-水泥注浆材料等。这些材料都存在性能不能兼顾的问题，如聚氨酯灌浆材料反应速度受温度影响较大、潮湿基础粘接较差、水玻璃改性聚氨酯灌浆材料韧性较差、环氧改性聚氨酯灌浆材料潮湿基础粘接较差等、另一方面以水泥基为主材的注浆材料形成的固结体渗透系数高(大于10-7cm/s)、脆性大；而高分子溶液化学注浆材料虽然形成的固结体渗透系数低、有一定弹性，但是施工或生产过程中有机溶剂添加量大，易对周边环境造成影响，且使用成本高。且以上注浆材料并无明显的环境修复功能。随着社会发展和环境保护的日益重视，尤其是矿产资源回收，环境修复和危险废弃物处置等行业发展，急需一种即满足防渗要求又具有环境修复功能的阻隔材料。在上述领域对待处理物进行处理时，需要在待处置物四周设置防渗层的同时，为减少重金属离子易对周围环境造成影响，还需设置重金属修复层。但是这类物资的体量庞大，达到数千到数百万吨级别，采用地下工程施工的方式，将重金属修复材料置于待处理物四周形成重金属修复层，施工难度和施工成本将大大增加。如果将重金属修复材料与防渗材料一起置入将大大降低施工成本。但是，直接将重金属修复材料直接简单的加入到防渗材料中，会降低防渗材料的抗渗性能。因此，开发一种具有重金属修复功能，且防渗性能又能够满足防渗工程施工要求的阻隔材料，显得尤为重要。这种材料能同时实现防渗和重金属修复的功能，能够降低施工难度和施工成本，并能大大缩减施工时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术中，防渗层和重金属修复功能层需要单独施工，施工难度大和成本高的问题，提供一种具有环境修复功能的阻隔材料，该阻隔材料能够同时满足抗渗性能要求和具有重金属修复功能，一次性施工，大大降低了施工难度和成本。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种阻隔材料，以重量份计，包括以下原料制成，粘土50-300份，膨润土50-200份，水性树脂乳液50-300份，干粉10-300份，活性碳粉10-50份，铁粉10-40份；所述干粉为水泥和粉煤灰中的一种或几种。优选的重量份比例为，粘土50-250份，膨润土100-150份，水性树脂乳液100-200份，干粉20-200份，活性碳粉10-50份，铁粉10-40份。更优选的重量份比例为，粘土100-150份，膨润土200-250份，水性树脂乳液150-200份，干粉20-50份，活性碳粉10-20份，铁粉10-20份。上述阻隔材料与水混合，调配为浆料使用。水的使用量采用本领域技术人员常规用量，能够调配为浆料。所述粘土为软质粘土和半软质粘土中的一种或两种。所述膨润土为钠基膨润土或钙基膨润土中的一种或两种。粘土是一种直接矿产品，仅通过物理改良得到的产品，起到填料的作用，同时能够富集重金属离子。膨润土是经过化学改性和物理改良等深加工方式获得的间接矿产品。能够提升阻隔材料的润滑性，并利用其在各细微空隙膨胀性能，提高其固结体抗渗性能。水性树脂乳液提供阻隔材料的有机交联高分子，增加隔离材料的粘黏性，并使固结体通过这些有机高分子交联形成具有一定弹性的整体结构，改善常规注浆材料与周边土壤形成固结体的脆性，并提高固结体的物理强度和化学稳定性。增加其对水的阻隔性。活性碳粉能有效吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Ba2+等重金属离子以及有机污染源，并且修复材料中的单质铁也能将Cu2+将置换出，减少这些金属离子的生物毒性和降低其迁移性。单质铁和活性碳形成一定数量的原电池得到一定程度的氧化还原性能，能将某些污染因子(有机污染物、Cr6+、CN-)转化成低毒或无毒物质。干粉与水发生反应，释放热量，加速铁元素发生置换和氧化还原反应的速度，生成更稳定的金属单质或其他底毒性的价态，并被修复材料中的活性碳吸附。且水泥发生水化反应过程中，释放的氢氧化钙水解后，能形成大量的氢氧根，这些氢氧根能跟大部分的铜、铅、汞、镉等金属阳离子形成氢氧化物沉淀。上述组分的阻隔材料，通过各组分的合理配比，使得阻隔材料表现出优异的抗渗性能；同时，单质铁和活性碳粉形成的原电池，增强其他组分在氧化还原条件下的反应活性，大大降低了重金属修复材料的用量，从而保持了阻隔材料良好的抗渗性能。获得一种具有环境修复功能的阻隔材料，在应用时，能够通过一次施工就获得防渗和重金属修复的双重功能，降低了施工难度和施工成本。作为本专利技术的优选方案，还包括水200-2000份；优选的，水为400-1000份；更优选的，水为600-800份。当阻隔材料配以上述比例的水时，调配的浆料浓度适宜，易于发挥各组分的作用。水的用量根据其他材料的用量，能够将其他材料一起调配为浆料。作为本专利技术的优选方案，所述软质粘土和所述膨润土的重量比为1:1～3:1，优选比例为1.4:1～2:1。软质粘土和膨润土为其中两种主要的固态组分，总比例过高时，粘度过大，不能正常使用。在软质粘土和膨润土在总重量一定的情况下，随着粘土比重的增加，其对重金属离子的聚集效果增加，但是渗透性能降低；随着膨润土比例的增加，渗透性能增加。当软质粘土和膨润土的重量比在1:1～3:1时，能够充分发挥粘土的重金属聚集作用，且保持膨润土良好的防渗作用。作为本专利技术的优选方案，所述水性树脂乳液和所述干粉的重量比为1:1～9:1，优选比例为7:1～8:1。水性树脂乳液能够提升阻隔材料形成的固结体的抗渗性能，但是水性树脂对单质铁和活性碳粉包覆作用，部分材料不能与环境接触，也不能完全发挥对重金属的修复效果。干粉起到不完全包裹和提供热源的作用，一方面铁和活性碳与周围环境的接触，能够充分利用材料的总量；另一方面，干粉能够将单质铁和活性碳粉包覆起来，并缓慢释放，延长了这些材料的修复时间，起到了长效修复的作用。通过控制水性树脂乳液和干粉的比例，使得铁粉和活性炭形成的原电池对重金属的修复作用充分发挥并平稳释放。作为本专利技术的优选方案，所述活性碳粉和所述铁粉的重量比为1:1～5:1，优选比例为3:1～4:1。活性碳粉一方面吸附重金属离子，另一方面，部分活性碳粉与铁粉形成原电池，铁粉还起到置换Cu2+的作用。当六价铬经过原电池转化后被活性碳粉吸附。当铁粉和活性碳粉总的重量一定，活性碳粉比例低时，活性碳粉不能完全吸附重金属；随着活性碳粉的增多，吸附能力增强，不但能够将重金属完全吸附，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻隔材料，其特征在于，以重量份计，包括以下原料制成，粘土50-300份，膨润土50-200份，水性树脂乳液50-300份，干粉10-300份，活性碳粉10-50份，铁粉10-40份；所述干粉为普通水泥、快干水泥和粉煤灰中的一种或几种。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻隔材料，其特征在于，以重量份计，包括以下原料制成，粘土50-300份，膨润土50-200份，水性树脂乳液50-300份，干粉10-300份，活性碳粉10-50份，铁粉10-40份；所述干粉为普通水泥、快干水泥和粉煤灰中的一种或几种。


2.根据权利要求1所述的阻隔材料，其特征在于，所述粘土和所述膨润土的重量比为1:1～3:1。


3.根据权利要求1所述的阻隔材料，其特征在于，所述水性树脂乳液和所述干粉的重量比为1:1～9:1。


4.根据权利要求1所述的阻隔材料，其特征在于，所述活性碳粉和所述铁粉的重量比为1:1～5:1。


5.根据权利要求1-4任一所述的阻隔材料，其特征在于，以重量份计，还包括脱硫灰10-30份。


6.根据权利要求5所述的阻隔材料，其特征在于，所述活性碳粉与所述脱硫灰的重量比为1:1～4:1。


7.根据权利要求1所述的阻隔材料，其特征在于，将铁粉10-40份替换为微生物菌剂10-40份。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谷亮，
申请(专利权)人：谷亮，
类型：发明
国别省市：四川;51