海泡石在土-膨润土泥浆阻截墙中的应用研究

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我国浅层地下水污染形势尤为严峻,有效的地下水污染场地风险管控和治理措施是我们急需的。垂直阻截墙作为一种高效的地下水污染阻控技术,研究更为强力耐久的阻截材料是阻截墙技术发展的重要需求。我国海泡石类矿物储量世界第二,具有优秀的环境治理领域应用前景。论文以天然海泡石为改性材料,研究海泡石对土-膨润土泥浆阻截材料阻截能力的影响,可为土-膨润土-海泡石泥浆阻截墙在阻控地下水污染方面的应用提供理论支撑和数据指导。本论文以探究海泡石对土-膨润土阻截材料兼容性和稳定性的影响为目标,通过室内试验并结合理论分析,对土-膨润土-海泡石泥浆阻截墙的应用可行性进行研究,主要结论如下:(1)研究了海泡石掺量对泥浆阻截材料基本工程特性的影响。液限试验和坍落度试验结果表明海泡石的添加不会对土-膨润土泥浆阻截材料施工和易性造成太大变化;渗透试验研究表明,海泡石掺量变化对土-膨润土-海泡石阻截材料的水化饱和时间和基础渗透性不会造成明显影响,在海泡石掺量为30%内,混合阻截材料渗透系数均低于10-7 cm·s-1。(2)以Pb2+为代表,系统的研究了土-膨润土-海泡石阻截材料对重金属阳离子的阻截吸附能力。吸附动力学试验表明,准二级动力学模型更符合该体系。吸附量随着海泡石掺量增加而上升,海泡石掺量为20%时,阻截材料对Pb2+的吸附量增加了约1倍,颗粒内扩散并非材料吸附Pb2+的唯一控速步骤;吸附热力学试验结果表明,土-膨润土-海泡石阻截材料吸附Pb2+的过程是以化学吸附为主的吸热反应,随着温度升高,材料吸附量增加。(3)研究了土-膨润土-海泡石阻截材料阻截Pb2+污染液的能力。结果表明,海泡石的添加能够减缓Pb2+污染对阻截墙的侵蚀,有效的抑制了阻截材料渗透系数的上升,海泡石掺量为10%的试样在试验时间内渗透系数一直小于10-7 cm·s-1;添加海泡石后渗出液中并未检出Pb2+,表明改性提升了泥浆阻截墙对Pb2+的阻截能力;海泡石主要通过与膨润土形成了对Pb2+的竞争吸附,减缓了Pb2+与膨润土的反应。(4)研究了土-膨润土-海泡石阻截墙试样在干湿循环和冻融循环下的稳定性。研究表明,海泡石掺量增加能够减少试样在干湿循环下裂痕的出现数量,但对试样收缩情况无太大明显;裂痕出现的时期主要是在湿润初期,而不是干燥收缩的时期;海泡石的添加能够增强土-膨润土泥浆阻截墙在冻融循环下的稳定性,经历6个冻融循环后,有无海泡石的两试样渗透系数分别增加1个和3个数量级。
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