【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属pb和zn的阻隔材料，具体为一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺。
技术介绍
1、改性粘土是指对普通黏土进行改性处理，使其具有更好的可塑性、可切割性、可模切性和可彩绘性等特性，改性粘土通常是在普通粘土中加入一些改性剂或添加剂来改变其性质。常用的改性剂包括软化剂、增塑剂、增强剂等。这些改性剂可改善黏土的柔韧性、延展性和强度，使其更容易塑造和切割，改性粘土中如果含有重金属pb和zn，可能会对人体和环境造成潜在的危害。重金属pb是一种有毒物质，长期暴露于铅会对神经系统、肾脏、血液和生殖系统等造成严重伤害。重金属zn在一定浓度下也会对人体和环境产生负面影响，因此，在改性黏土的生产过程中，应该严格控制和监测重金属pb和zn的含量，确保其在安全范围内。
2、近年来，由于对金属矿物的需求与日俱增，矿山被开采和开发，产生大量的尾矿，大都存放在矿区附近的尾矿库中；经过雨水侵蚀及风化，导致土壤的ph值降低，形成土壤的强酸性污染，进一步影响周围的空气、地下水、土壤及人体健康；因此阻隔尾矿库中重金属迁移问题是刻不容缓的。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺，解决了由于对金属矿物的需求与日俱增，矿山被开采和开发，产生大量的尾矿，大都存放在矿区附近的尾矿库中；经过雨水侵蚀及风化，导致土壤的ph值降低，形成土壤的强酸性污染，进一步影响周围的空气、地下水、土壤及人体健康的问题。
3、步骤一，由正交实验得出最佳制备条件是mg(oh)2的添加量为膨润土的20％，γ-al2o3和sdbs的添加量分别为mg(oh)2的添加量的5％和3％；
4、步骤二，通过表征手段，对mg-al lhcb的合成机理进行了探讨，扫描电镜结果显示，mg(oh)2和γ-al2o3的添加在表面活性剂辅助超声的作用下生成了mg-al胶凝性物质，使mg-al lhcb具有一定的胶凝性，增加了其粘结性，x射线衍射结果及孔容，孔径分析结果表明，mg-al lhcb的层间距变大较为明显，对比改性结果，孔容增加了大约2倍，孔径增加了约3倍，并且傅里叶红外及x衍射结果显示，mg-al lhcb显出现含mg元素的特征峰，说明mg-al lhcb的阳离子交换能力有所增大；
5、步骤三，通过批式吸附实验研究了水溶液中mg-al lhcb对pb/zn的吸附性能，根据langmuir模型表明，对于1：1型混合金属溶液，分别为194.13mg/g和134.32mg/g，对单一金属的固化能力优于混合金属离子溶液，此外；
6、步骤四中，通过自由膨胀实验对比了膨润土改性前后的耐金属离子冲击能力，实验结果表明，金属离子浓度变化对mg-al lhcb的影响较小，对rb的影响很大，说mg-al lhcb耐高浓度金属离子冲击能力更强；
7、步骤五中，通过土柱化学渗透实验研究了mg-al lhcb对pb/zn的阻隔固化性能，渗出液不会酸化或者碱化周围的环境，对环境的影响小，eh增加，表现为一定的氧化性，此外，在该实验条件下，渗流系数经过变化稳定后，逐渐减小，金属离子污染液的浓度愈大，渗透系数越大，当污染液为1000mg/l时，渗透系数为2×10-10m/s，经过100d的渗流，渗出液中未检测出pb/zn离子，说明在该时间范围内土柱未被金属离子击穿，通过对土柱内各点试样金属离子总量分析，发现zn离子的迁移能力强于pb离子，在同一浓度条件下，迁移距离相差约3cm，运用bcr法分析了pb/zn离子被mg-al lhcb阻隔固化后的形态，结果表明，经过mg-allhcb处理后的pb/zn元素，大部分是以残渣态存在，有较好的稳定性，并且运用生物有效性对pb/zn离子被mg-allhcb阻隔固化后潜在环境风险进行评估，结果表明，生物有效性均低于20％，对环境的影响较小，不易在土壤、水体环境中迁移；
8、步骤六中，利用xps分析了mg-al lhcb吸附pb/zn离子前后能谱变化，通过循环伏安曲线研究，发现mg-al lhcb对pb/zn离子的吸附是不可逆的，其生成物不易解吸，较为稳定；
9、步骤七中，利用mg(oh)2和纳米al2o3在表面活性剂sdbs作用下，以膨润土为载体，通过其胶凝性可负载于膨润土表面，或支撑于膨润土层间，增加膨润土的离子交换容量，和提高膨润土的空间容纳能力，以此提高改性膨润土材料对金属离子的防渗阻截性能；
10、步骤八中，通过静态吸附实验系统研究mg-al lhcb对重金属离子的吸附效果，确定最佳吸附条件，并确定在实验条件下的吸附模型及其相应的吸附等温曲线，探讨吸附机理，利用动态实验，研究pb2+和zn2+在mg-al lhcb防渗层内的迁移能力、渗透规律和击穿年限预测；
11、步骤九中，使用生物有效性评价土柱实验中pb/zn被mg-al lhcb阻隔后对环境的潜在影响。
12、优选的，步骤一中，所述各因素对改性膨润土的影响依次为mg(oh)2用量＞al2o3用量＞sdbs用量。
13、优选的，步骤三中，所述酸碱度是影响该改性材料吸附容量的重要原因。
14、优选的，步骤三中，所述单金属污染液中对pb2+、zn2+的最大吸附容量分别为318.23mg/g和219.25mg/g。
15、优选的，步骤五中，所述渗出液的ph逐渐减小，渗流100d后，趋于中性。
16、优选的，步骤六中，所述pb主要是以硅酸盐、氢氧化物、氧化物以及碳酸盐的形式赋存。
17、优选的，步骤六中，所述zn主要是以氧化物和氢氧化物的形式赋存。
18、优选的，步骤九中，所述生物有效性是指一种物质对生物体产生的生物学效应的程度或强度，生物有效性可以用来评估一种物质的药物活性、毒性、营养价值，常用的评估生物有效性的方法包括体内动物实验、细胞实验和体外试验。
19、本专利技术提供了一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺。具备以下有益效果：
20、1、本专利技术通过天然钙基膨润土为原料，选用mg(oh)2、γ-al2o3和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠作为改性剂，辅助超声，制备mg-al层状氢氧化物胶凝性膨润土；通过单因素实验和正交实验优化了mg-al lhcb的最佳配比，对其膨胀性和阳离子交换量进行了测试，运用扫描电镜、比表面积、傅里叶红外等表征手段对形成机理和结构进行了讨论和分析，得出尾矿库渗出的重金离子溶液大多呈现酸性性质，用mg(oh)2改性膨润土，一方面可以改善土壤的ph环境，另一方面可以调节水环境的ph，为pb和zn所形成的离子和络合物提供合适ph范围，使其沉积，不返溶，进而提高膨润土对pb和zn的吸附量，同时其他金属离子在偏碱性条件下也容易沉淀，因此对其他重金属也能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤一中，所述各因素对改性膨润土的影响依次为Mg(OH)2用量＞Al2O3用量＞SDBS用量。
3.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤三中，所述酸碱度是影响该改性材料吸附容量的重要原因。
4.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤三中，所述单金属污染液中对Pb2+、Zn2+的最大吸附容量分别为318.23mg/g和219.25mg/g。
5.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤五中，所述渗出液的pH逐渐减小，渗流100d后，趋于中性。
6.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤六中，所述Pb主要是以硅酸盐、氢氧化物、氧化物以及
7.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤六中，所述Zn主要是以氧化物和氢氧化物的形式赋存。
8.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属Pb和Zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤九中，所述生物有效性是指一种物质对生物体产生的生物学效应的程度或强度，生物有效性可以用来评估一种物质的药物活性、毒性、营养价值，常用的评估生物有效性的方法包括体内动物实验、细胞实验和体外试验。
...【技术特征摘要】
1.一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤一中，所述各因素对改性膨润土的影响依次为mg(oh)2用量＞al2o3用量＞sdbs用量。
3.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤三中，所述酸碱度是影响该改性材料吸附容量的重要原因。
4.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属pb和zn的阻隔材料的制备工艺，其特征在于：步骤三中，所述单金属污染液中对pb2+、zn2+的最大吸附容量分别为318.23mg/g和219.25mg/g。
5.根据权利要求1所述的一种基于改性粘土中重金属pb和zn...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅开彬，田莉，张维，谌书，杨远坤，樊敏，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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