[发明专利]具有抗污染性的粘土混合物及其制成的薄片

说明书

本发明为申请号274，166（1988年11月21日申请）一案的部分继续申请。

本发明涉及一种粘土混合物及由其制成的层片状产品，以应用于限制或防止海水和其它含有阳离子（尤其是工业废水中的阳离子）的溶液的流动。

防止毒性废水之流动与渗漏之重量性与日俱增。液态工业废物与污水的适当抑制，对于环境生态保护极为重量。工业上使用新过程时，产生了对该过程产生的付产物进行处理的新问题。

膨润土在流体障层之形成应用方面是一种很适用的粘土。当其湿润时，膨润土可吸收水膜而膨胀或水合，而且比在其它粘土上所形成的更厚。膨润土可保持其所吸收的水份，即使在高压下也亦然。膨润土可膨胀至其干燥体积之10-15倍，并且能吸收几乎为其本身干燥重量5倍的水份，同时保持其不可渗透性。

膨润土重要特性之一是，当其未受抑制时将会膨胀，而当抑制其进一步膨胀时，无需施加显著压力。

各种参考文献中指出，可膨胀粘土通常适用于土壤结构中作为不透水层。另外颁予Arthur    G.Clem的一系列专利（即US4，048，373;4，103，499，4，139，588和4，467，015）中提出。为了使在海水环境中的膨润土层有适当的性能，使用添加剂组合物是“绝对必要”的。所述必要使用的添加剂组合物基本上包括一种水溶性分散剂，及一种水溶性聚合物。分散剂的一个实例是一种磷酸盐。在Clem专利中建议使用的另外分散剂包括碱土金属盐。另外在Clem专利中提出的其它主要成分例子是聚丙烯酸。对于混合物的这些基本成分的选择，并无明确的理论上解释。

据信海水及其它溶液（如污水沥滤液，纸浆污泥）之污染对膨润土之膨胀性能的影响，是由于带正电荷离子（如二价钙离子）所产生的。已知膨润土在水存在下可形成一多层结晶结构，且在纯水存在情况下，其膨胀能力最高。在钠膨润土中，钠离子受二价阳离子的作用或置换（经由离子交换），造成钠膨润土中的钠的移离，据信可导致膨润土层作为一不可渗透层能力的降低。因此，在海水或其它溶液（其中可能含有不同浓度的阳离子污染物）存在下，膨润土有效地发挥功能之能力受到限制。

已发现如果显著地增大单价离子（如钠离子）对有害的阳离子（如钙离子）之比例，那么膨润土在海水存在下的膨胀能力可以提高。据信藉助使单价钠离子之数量实质上超过有害的二价阳离子数量，则二价阳离子量换单价阳离子的机会降低。这可能仅是由于分布情况所致或是因具相同电荷粒子的斥力而使其加强所致。通过具“亲和力”的钠离子环绕膨润土结构，使其结构完整性得到保护。一般相信使海水具污染可能性的相同或类似的有害二价阳离子，存在于各种溶液中，如纸浆、污泥和各种工业废水，特别是含二价阳离子（如锌、镉、镍离子）及其它金属的溶液。

与上述Clem论点相反，可以发现水溶性聚合物之存在对于能抵制海水有害作用之混合物的形成并非是必需的。

美国专利US4，501，788（简称′788号专利）已转让于本发明之受让人，其中述及一种可使用本发明混合物的一种特别有用形式。该′788号专利中描述了一种可挠性薄片，包括一种涂有可膨胀性膨润土之支撑物。该支撑物为多孔可挠性纤维层。该薄片应用作池塘、礁湖、填池、农地及危险废物区等之内衬。通过使用可膨胀的膨润土薄片，即形成一不渗透层，以防止有害的沥滤液进入邻近的地下水系统。该薄片中只含单纯的膨润土，因此在被海水所湿时，不能形成防水密封。

本发明的主要目的是提供一种经济而有效的障层以防止溶液流过土壤结构或地基，从而克服已有技术的薄片的缺陷。

本发明目的还包括提供一种混合物，其中包括用于抵抗因海水或其它含阳离子溶液而使粘土层降解的所需的最少种类的组分。由此混合物所成的粘土衬层（例如织物薄片）在被海水所湿时能形成防水密封。此外，通过添加单价阳离子以增强钠膨润土粘土的抗污染性，使其易于抑制海水和其它含阳离子溶液之污染作用。

本发明上述和其它目的，可通过下述本发明优选实施例而得到阐明。

按本发明之一种有效混合物中，包括粉末状之脱水膨润土，且经加入多磷酸三钠而改性，其中添加剂以每2000磅膨润土约10磅添加剂之比例或数量级与膨润土混合。各组分最好是分批或以连续方法充分混合，然后制成一可挠性薄片，其中该混合物夹在两纤维织物之间，而且至少其中之一具流体可渗透性。

该组合物之较佳总厚度约为1/4英寸，生成每平方英尺具有约1磅膨润土的薄片。每2000磅膨润土中多磷酸三钠之重量最好不超过约60磅（或3%），而每2000磅膨润土中多磷酸三钠重量至少约1磅（或0.05%）。选择上述比例范围以抵抗含有大量二价阳离子溶液的污染作用。