一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法
阅读说明：本技术 一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法 (Guar gum modified bentonite for blocking and preparation method thereof ) 是由 李茹 张雨萌 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法,该瓜尔胶改性膨润土包括钠基膨润土与瓜尔胶,其中瓜尔胶占膨润土质量的0.5-9％。制备方法包括以下步骤1)将去离子水加热至30-50℃,加入相应量的瓜尔胶搅拌溶解；2)膨润土加入聚合物溶液中,继续搅拌制得聚合物膨润土浆液；3)制得膨润土浆液静置3h,随后进行烘干,烘箱保持105℃,24h,制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法。上述制备方法简单易操作,测定得到的聚合物膨润土的自由膨胀指数较原土有所提高,滤失量、渗透系数下降,极大提高了膨润土的防渗性能。(The invention discloses guar gum modified bentonite for barrier and a preparation method thereof, wherein the guar gum modified bentonite comprises sodium bentonite and guar gum, and the guar gum accounts for 0.5-9% of the mass of the bentonite. The preparation method comprises the following steps of 1) heating deionized water to 30-50 ℃, adding a corresponding amount of guar gum, stirring and dissolving; 2) adding bentonite into the polymer solution, and continuously stirring to obtain polymer bentonite slurry; 3) and standing the prepared bentonite slurry for 3 hours, then drying, keeping the temperature of an oven at 105 ℃ for 24 hours, and preparing the guar gum modified bentonite for obstruction and the preparation method thereof. The preparation method is simple and easy to operate, the free expansion index of the polymer bentonite obtained by determination is improved compared with that of the original soil, the filtration loss and the permeability coefficient are reduced, and the anti-seepage performance of the bentonite is greatly improved.)
技术领域：
本发明属于环境工程，环境岩土工程技术领域，具体涉及一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法。
背景技术：
针对东北地区重金属-有机复合污染周期长、赋存状态复杂，土壤协同治理难度大的特点，拟采取阻隔技术以避免污染场地污染物的迁移与扩散。阻隔技术是指通过铺设阻隔层阻断土壤介质中污染物迁移扩散的途径，使污染介质与周围环境隔离，避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害的技术。
膨润土作为一种防渗材料，其优良的吸湿膨胀性、高吸附性、低渗透性及良好的自封闭性使得其被广泛的用于各种防渗工程。膨润土廉价的特点更使得其被广泛的受到人们的关注。为了达到更好的防渗效果，对膨润土进行改性拟在降低其渗透性，以此来达到更好的阻隔性能。
发明内容
：本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土及其制备方法，该制备方法提高了膨润土系隔离设施的防渗能力，降低了渗透系数。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土，包括钠基膨润土和瓜尔胶聚合物，所述的瓜尔胶聚合物占钠基膨润土质量的0.5-9％。
所述的钠基膨润土过200目筛。
所述的瓜尔胶粘度5000-5500cp，过200目筛。
所述的瓜尔胶聚合物占钠基膨润土质量的0.5-5％。
所述的用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土微观结构与原土相比表面粗糙，形成许多小空洞。
所述的用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土在去离子水中测得自由膨胀指数为26.4-30.5mL/2g，滤失量为15.8-18.6mL，渗透系数为0.096-71.2×10-12m/s。
所述的用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土制备方法，包括以下步骤：
步骤1)分取钠基膨润土和瓜尔胶聚合物，所述的瓜尔胶聚合物质量为钠基膨润土质量的0.5-9％；
步骤2)取去离子水，加热至30-50℃后，将瓜尔胶聚合物加入去离子水中，在20-60℃下搅拌20-30min，使瓜尔胶完全溶解，获得聚合物溶液；
步骤3)向聚合物溶液中加入膨润土，调至60℃～100℃，继续搅拌5-8h，制得聚合物膨润土浆液；
步骤4)将聚合物膨润土浆液静置3h后，经烘箱干燥，研磨过筛，制得用于阻隔的聚合物改性膨润土。
所述的步骤1)中，用水浴恒温磁力搅拌箱，去离子水添加量为500mL，水浴箱中初始水位位于500ml烧杯的刻度线处。
所述的步骤2)中，瓜尔胶加入量分别占膨润土质量比例包括0.5％、0.8％、1％、3％、5％、7％、9％。
所述的步骤2)中，搅拌转速为150r/min～350r/min。
所述的步骤4)中，烘箱干燥温度为105℃，干燥时间为24h，研磨后过200目筛，制得聚合物膨润土。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的瓜尔胶改性膨润土相对于原土膨胀指数提高、滤失量降低、渗透系数降低；
(2)通过扫描电镜图，改性后膨润土表面变得粗糙，形成了许多小空腔洞，在污染物质运移过程中增加了阻隔屏障，渗透系数降低。
附图说明：
图1为本发明实施例3制备的用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土的SEM图；
图2为本发明实施例2制备的用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土的SEM图。
具体实施方式
：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
下面通过控制变量法进行实验，在确定加入去离子水的量一定的情况下，研究的变量有膨润土掺量、瓜尔胶掺量、温度、转速。
采用的钠基膨润土由辽宁光大矿业提供，过200目筛。
采用的瓜尔胶由麦克林提供G810488，粘度5000-5500cp，过200目筛。
实施例1
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的3％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为150r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.05：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为150r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土。
实施例2
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的5％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为200r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.15：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至70℃，转子转速为200r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土，其SEM图如图2所示。
实施例3
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的1％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为300r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.1：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至80℃，转子转速为300r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土，其SEM图如图1所示。
实施例4
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的7％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为250r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.2：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至100℃，转子转速为250r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土。
实施例5
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的9％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为350r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.25：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至90℃，转子转速为350r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土。
实施例6
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的0.5％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为280r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.15：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至90℃，转子转速为280r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土。
实施例7
步骤1)选用500ml烧杯，加入去离子水，用恒温磁力搅拌器加热至40℃。
步骤2)将瓜尔胶聚合物与去离子水混合，瓜尔胶聚合物投加量占膨润土质量的0.8％，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至60℃，转子转速为260r/min，搅拌时间为30分钟，制得聚合物溶液。
步骤3)将膨润土过200目筛，向聚合物溶液中加入膨润土，添加的膨润土和水按照质量比为0.20：1进行，用恒温磁力搅拌器进行搅拌与加热，温度调至90℃，转子转速为260r/min，搅拌时间为8h，形成膨润土和聚合物的混合浆液。
步骤4)将制备得到的膨润土浆液静置3h，随后进行烘干，烘箱内温度105℃，烘干时间为24h，然后进行研磨，过200目筛，制得用于阻隔的瓜尔胶改性膨润土。
对上述实施例1-7制备的材料分别进行自由膨胀指数测试、滤失量测试、渗透系数测试，具体数据见下表1-3，进行SEM的表征。
表1
表2
表3
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