[发明专利]一种针对复合污染物的绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种针对复合污染物的绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料及制备方法。该绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料主要由原位土、钠化改性膨润土、有机改性凹凸棒土、改性添加剂组成。该绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料中原位土70‑85%，钠化改性膨润土8‑12%，有机改性凹凸棒土5%‑8%，改性添加剂5%‑20%。改性添加剂的主体成分包括粒化高炉矿渣微粉、活性氧化镁、玄武岩纤维、纳米零价铁，其质量占比为90:10:10:1~90:30:30:1。该绝热抗开裂竖向阻隔屏障具备如下特性：针对高浓度的重金属和有机复合污染溶液仍保持较低渗透系数；具备良好的化学兼容性；提供半刚性强度，并具备一定韧性可抗开裂；同时提供保温绝热功能；主体材料均属于绿色和资源再利用材料。

技术领域

本发明涉及一种针对复合污染物的绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料及制备方法，属于污染场地隔离控制技术领域。

背景技术

近年来，随着我国经济发展和产业布局调整，大批工业企业逐步关停或搬离城区，其中包括很多农药厂、化工厂等易产生高污染废弃物的企业，这些污染场地具备多污染物种类、高污染浓度、多污染场地的特性。由于企业对于污染废弃物处置不当，导致原场地土壤积累大量的高污染废弃物，产生刺激性有毒气体，侵入地下水，流入江河湖海，严重影响周边环境和人体健康。为保护地下水资源和周边土壤不会遭受污染场地的影响，国际上的通用做法通常需要在污染场地周边构建竖向阻隔屏障，防止其扩大污染，并且针对污染场地本身运用原位或异位修复技术，进而从源头上对污染物进行治理。

目前国际上和国内环保领域的竖向阻隔屏障主要包括以下几类：土-膨润土阻隔屏障；水泥-膨润土阻隔屏障；土-水泥-膨润土阻隔屏障；土工膜复合阻隔屏障等。这些竖向阻隔屏障存在一定的实际弊端：一是目前主流阻隔屏障仅能定向针对重金属或有机污染物进行阻控，在面对多种重金属与有机物且较高浓度的复合污染场地时，阻隔屏障在高浓度的复合污染地下水的侵蚀下，阻隔材料膨润土中的主要成分蒙脱石发生化学剥蚀，渗透系数大幅增加无法满足《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》和《污染场地修复技术目录(第一批)》提出的1*10^-9m/s竖向隔离要求，使得阻隔屏障失效；二是主流竖向阻隔屏障强度存在偏高(＞500KPa)或偏低(＜10KPa)的情况，其中强度偏高时会造成场地修复完成后二次改造困难，强度偏低时会存在墙体在周边施工或外界荷载而开裂的情况，进而导致阻隔屏障失效；三是在对污染场地进行修复时，可能会采用热脱附等依托于高温热交换蒸发污染组分的方法，主流竖向阻隔屏障没有考虑温度场的影响，自身导热系数较高，不具备绝热保温性能(导热系数远大于0.12W/m·K)，造成热扩散与热消减，影响高温热脱附去除污染组分效果；四是传统竖向阻隔屏障在外界荷载(如基坑开挖等大型建筑施工活动)作用下，隔离屏障主体势必出现的大量裂缝，导致渗透系数降低2-3个数量级或者直接防渗失效；五是主流竖向阻隔屏障中的水泥在生产过程中会产生大量CO₂温室气体与SO₂、CO和粉尘等有害物质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对复合污染物的绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料，可以实现：(1)该屏障具备较好的化学相容性，在高浓度的重金属和有机复合污染溶液的侵蚀下，仍可维持渗透系数小于1*10^-9m/s竖向隔离要求；(2)属于半刚性阻隔屏障；(3)具备一定的保温绝热功能(导热系数较小)；(4)有一定的韧性，可以抗开裂；(5)材料应选用工业副产品/废料，降低阻隔屏障材料在生产过程中对于环境的污染与能耗。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种针对复合污染物的绝热抗开裂竖向阻隔屏障材料，其中原位土70-85％，钠化改性膨润土8-12％，有机改性凹凸棒土5％-8％，改性添加剂5％-20％。

进一步的，改性添加剂的主体成分包括粒化高炉矿渣微粉、活性氧化镁、玄武岩纤维，其质量占比为90:10:10:1～90:30:30:1。

进一步的，钠化改性膨润土粒径小于0.002mm，液限不小于100％，阳离子交换量不小于75meq/100g。