[发明专利]柔性竖向阻隔屏障的材料及竖向阻隔屏障

说明书

本申请公开了柔性竖向阻隔屏障的材料及竖向阻隔屏障。该材料包含质量之比为40‑60:20‑25:2‑3:2‑3的钠化改性膨润土、水性聚氨酯、硫酸亚铁粉和沸石粉。通过高强的水性聚氨酯来改良钠化改性膨润土作为柔性竖向阻隔屏障时出现的力学强度不高，渗透性能差与阻隔重金属离子能力差的问题，此外，高聚物固化剂有着固化时间短强度高的特性，可使柔性竖向阻隔屏障在短期内就达到一定的强度，使其可应用于突发的重金属污染物泄漏事件。本发明满足竖向阻隔屏障的无侧限抗压强度与渗透系数要求，所使用的材料均为绿色环保材料复合绿色可持续发展要求。

技术领域

本申请涉及竖向工程屏障的技术领域，尤其涉及柔性竖向阻隔屏障的材料及竖向阻隔屏障。

背景技术

重金属污染物以其隐蔽性、复杂性、持久性、广泛性，世界上90％的污染物最终滞留在土壤中。土壤重金属污染是指人类活动将重金属输入土壤中，引起土壤重金属含量明显高于背景含量，严重威胁周边生态环境安全和人类生命健康安全。而针对污染物风险评估后超标且暂时无法治理的场地，应制定风险管控方案，移除或者清理污染源，并采取污染隔离、阻断等措施，防止污染扩散。

竖向工程屏障作为控制地下水和浅层土体中的污染物向周边环境迁移的有效措施，国内实际工程施工中考虑到施工成本问题，多采用竖向隔离墙。膨润土是竖向隔离墙的主体功能材料，决定了其防渗阻隔性能。膨润土系材料在重金属离子侵蚀下,多价重金属阳离子与膨润土可交换钠离子发生阳离子交换，使得膨润土颗粒表面双电层厚度减小，导致膨润土系材料的内部结构状态更紧致、膨胀能力更弱，孔隙连通性增强后渗透系数增大，导致其丧失作为阻隔屏障的能力。膨润土系材料作为阻隔屏障对重金属污染的阻隔效果不佳，且强度普遍偏低，常常会出现开裂问题。

因此，提供一种用于阻隔重金属污染的柔性竖向阻隔屏障的施工方法，既可以提升竖向阻隔屏障的的强度，又能有效增强膨润土系材料抗重金属侵蚀能力，显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本申请提供柔性竖向阻隔屏障的材料及竖向阻隔屏障，能够在提升竖向阻隔屏障的的强度的同时能有效增强膨润土系材料抗重金属侵蚀能力。

已为普遍意识到的是，相关技术中，对于竖向工程屏障，采用以膨润土主体功能材料，决定了其防渗阻隔性能。膨润土系材料在重金属离子侵蚀下,多价重金属阳离子与膨润土可交换钠离子发生阳离子交换，使得膨润土颗粒表面双电层厚度减小，导致膨润土系材料的内部结构状态更紧致、膨胀能力更弱，孔隙连通性增强后渗透系数增大，导致其丧失作为阻隔屏障的能力。膨润土系材料作为阻隔屏障对重金属污染的阻隔效果不佳，且强度普遍偏低，常常会出现开裂问题。

本发明人意外地发现，聚氨酯作为一种高聚物，能有效限制重金属污染物沿水流扩散。同时，其作为固化剂掺入土体中可使土体在短期内达到很高的强度。固化后的聚氨酯不仅有极低的渗透系数,而且其分子上存在大量极性基团，形成了范德华力和氢键等作用力，可以有效吸附同为极性物质的重金属离子。

不仅如此，沸石粉作为吸附剂，硫酸亚铁粉作为与重金属离子反应的还原剂，通过给予还原剂，吸附剂分别单独与重金属污染土混合作用的时间，避免了固化过程中胶凝状态的固化剂包裹住颗粒粉状还原剂，吸附剂，使二者无法有效的发挥出还原高价重金属离子，吸附重金属离子的情况出现。基于此，创立了本发明创造。

第一方面，本申请提供一种用于阻隔重金属污染的柔性竖向阻隔屏障的材料，包含质量之比为40-60:20-25:2-3:2-3的钠化改性膨润土、水性聚氨酯、硫酸亚铁粉和沸石粉。。

第二方面，本申请提供一种如上述材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述钠化改性膨润土、硫酸亚铁粉、沸石粉混合，得干粉混合物A。

2)将所述水性聚氨酯在水中分散，得到水性聚氨酯乳液。

3)将所述干粉混合物A与水性聚氨酯乳液混合，得到用于阻隔重金属污染的柔性竖向阻隔屏障的材料。