膨润土颗粒充填施工接缝的缓冲层膨胀力研究

在高放废物处置库中,缓冲层通常以高压实膨润土砌块拼接回填形成,这势必在金属罐、砌块、围岩之间留下不可忽略的施工接缝.通过在位于试验舱底的压实膨润土上部预留接缝,开展接缝充填膨润土颗粒工况下的试样膨胀力测试,以掌握膨润土颗粒充填施工接缝对缓冲层膨胀力特性的影响.研究结果表明:试样水化方向不同,膨胀力发展过程存在较大差异,但膨胀稳定时间差别不大;从接缝端入渗时,试样均表现出随注水时间增长,膨胀力逐步提升,直至稳定在最高膨胀力;随着接缝宽度增大,最终膨胀力出现显著降低,且膨胀稳定时间显著增加;在施工接缝中充填膨润土颗粒可显著提升缓冲层最终膨胀力,保证其“自密封”要求.

膨润土颗粒吸附剂的制备研究

以山东钠基膨润土为原料,按一定比例将煤粉混入其中,挤压造粒,高温煅烧,再进行酸化处理,制得膨润土颗粒吸附剂。并用于阳离子艳蓝的吸附。测试了样品的性能,讨论了煅烧温度、吸附时间对吸附性能的影响。实验表明:膨润土与煤粉的比例为6:1、煅烧温度为650℃时,颗粒吸附剂具有较低的散失率和良好的吸附性能。

膨润土颗粒混合物的堆积性质与水-力特性研究进展

膨润土颗粒混合物是高放废物深地质处置库中的一种缓冲/回填材料,掌握其堆积性质与水-力特性是开展处置库安全性能评估的关键基础。本文全面回顾和总结了近年来国内外学者对膨润土颗粒混合物的堆积性质、持水特性、结构特征、渗透特性、胀缩特性及本构模型等方面的研究进展与取得的成果,展望了几个值得进一步研究的问题。结果表明,颗粒混合物的堆积性质与粒径级配密切相关;湿化过程中,颗粒混合物由初始松散结构逐渐转变为胶结融合结构,孔隙结构逐渐趋于均一化,并伴随着颗粒破碎和错动,进而影响其水-力特性。考虑到处置库实际运营环境的复杂性,颗粒混合物的原位填充技术以及多场(热-水-力-化)耦合条件下颗粒混合物的水-力特性是今后值得深入研究的方向。

缓冲/回填材料——膨润土颗粒及其混合物研究进展

膨润土颗粒是一种用于填充高放废物地质处置库中各种施工接缝和空隙的缓冲/回填材料。从膨润土颗粒的制备方法、填充技术与堆积性质、热传导特性、水力特性、结构演化规律及力学特性等6个方面,全面回顾和总结了近年来对膨润土颗粒的研究成果与最新进展,并分别指出了各方面值得进一步深入研究的几个课题。研究表明,膨润土颗粒可由多种方法制备,也可采用多种技术填充到处置库中,其堆积干密度和均匀性与充填技术、级配、堆积方式等因素有关,其热传导系数与干密度、含水率和温度等因素有关,其水力–力学特性与级配、干密度及温度等因素有关。通水水化或降低吸力过程中,颗粒混合物由初始松散结构逐渐转变为胶结融合结构,及至水化饱和后基本达到宏观上的均一化结构,但微观层次的均一化过程仍将持续漫长的时间。考虑到处置库实际运营工况的复杂性,科学高效的颗粒混合物填充技术、多场(热–水–化–力)耦合条件下的颗粒混合物水力–力学特性及结构演化规律是今后值得深入探索的研究方向。

膨润土颗粒对多壁碳纳米管在饱和多孔介质中迁移的影响

选用石英砂填充柱模拟土壤体系,通过对比在有无膨润土颗粒(Bentonite particles)存在时得到的多壁碳纳米管(MWCNTs)的穿透曲线和滞留曲线,考察膨润土颗粒对MWCNTs在多孔介质中迁移沉积行为的影响.实验选取的Na Cl溶液离子强度为1 mmol·L-1和30 mmol·L-1,Ca Cl2溶液离子强度为0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1.溶液p H不进行调节,p H值大约为5.6.研究结果表明,在低离子强度Na Cl(1 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线与没有膨润土颗粒共存时相近,表明该条件下MWCNTs的迁移和沉积行为不受膨润土颗粒影响,而在高离子强度Na Cl(30 mmol·L-1)溶液中,有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线低于没有膨润土颗粒共存时MWCNTs的穿透曲线,表明该条件下膨润土颗粒会抑制MWCNTs的迁移,且增加的滞留主要发生在柱子入口端;在Ca Cl2溶液中,无论离子强度的高低(0.3 mmol·L-1和1.2 mmol·L-1),有膨润土颗粒共存时,MWCNTs的穿透曲线和滞留曲线都不发生变化,说明在二价溶液中膨润土颗粒对MWCNTs的迁移和沉积行为影响不大.

复配膨润土颗粒对水中诺氟沙星的动态吸附研究

将经过阴阳离子表面活性剂复配插层后的钙基膨润土造粒,并利用响应面优化法制成颗粒吸附剂。在降流式固定床柱中研究水中诺氟沙星(NOR)的动态吸附,分别考察了空床接触时间、床层高度以及溶液进水pH值对吸附过程的影响。综合考虑实际应用的经济性和高效性,选取吸附柱的最佳运行条件:初始ρ(NOR)为2 mg·L^-1、溶液pH=3、空床接触时间(EBCT,T EBC)为20 min、床层高度(H)为15 cm、流速(Q)为1.33 mL·min^-1,在此条件下NOR的去除率均可达到70%以上,复配改性膨润土颗粒(C/S-Mt)对NOR的穿透时间增加270 min,最大吸附量(q t)增大约910μg,平衡吸附量比未改性的原土颗粒(Ca-Mt)提高约330μg·g-1。利用Thomas和Yoon-Nelson模型对吸附柱性能进行评估,结果表明2种模型分别可以较准确地对吸附柱的平衡吸附量和50%的穿透时间进行预测分析。

膨润土颗粒的制备及对废水吸附性能研究

本文以哈密膨润土为研究对象,将钢渣、聚乙烯醇和淀粉按比例混合成型处理,对钢渣、膨润土量、焙烧温度、时间进行了考察。用静态吸附法评价成型膨润土颗粒对废水中Ni2+去除效果及散失率,对最优的膨润土颗粒,研究吸附时间和颗粒投加量对Ni2+去除率。结果表明:钢渣11%、膨润土量9 g、焙烧温度600℃、时间为1. 5 h时制备的膨润土颗粒吸附效果最佳,颗粒投加量1 g/50 m L,对模拟废水中Ni2+去除率为63. 5%,成型造粒后的吸附效果要比直接使用效果好。

酸化污泥膨润土颗粒对染料活性翠蓝的脱色研究

以污泥和膨润土为原料,硫酸为酸化剂制备了酸化污泥膨润土颗粒.对制得的样品进行了比表面积和SEM等表征,并用于染料活性翠蓝的脱色.考察了pH值、投加量、反应时间和反应温度的影响,并进行了方程的拟合,计算了热力学参数(ΔH0、ΔS0、ΔG)和吸附活化能Ea.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒对活性翠蓝的吸附量随温度和初始浓度的增加而增大,吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学更适于伪二级动力学方程所述规律,吸附速率大小为313 K>303 K>293 K;吸附活化能较低,为5.52 kJ.mol-1,说明吸附过程以物理吸附为主.同时ΔH0>TΔS0和ΔG>0表明整个吸附过程活化焓的影响大于活化熵,且属于非自发反应.

酸化污泥膨润土的颗粒化制备

以污泥为添加剂,研究了制备多孔污泥膨润土颗粒及其酸化的最佳条件.考察了焙烧温度与时间及配料比对颗粒孔隙的影响和酸种类、液固比、酸浓度、活化温度及活化时间对染料脱色效果的影响,并对颗粒的性能指标(比表面积、散失率、吸水率和形貌等)进行了表征.结果表明,酸化污泥膨润土颗粒的优化制备工艺条件为:污泥/膨润土最佳质量比1:3,焙烧温度700℃,焙烧时间7h,硫酸浓度6mol/L,液固比25mL/g,常温下酸活化4h.将其用于活性翠蓝染料的脱色,常温下反应2h的脱色率可达47%,效果明显优于不规则炭、柱状炭和酸化前颗粒.

改性膨润土颗粒对微污染水中有机物和氨氮的吸附

采用粘结剂聚乙烯醇(PVA)、造孔剂碳酸氢钠(Na HCO3)和微波强化Al改性膨润土(以下简称M-Al-Bt)制备改性膨润土颗粒(以下简称MBG),研究MBG对微污染水中有机物和氨氮(NH4-N)的吸附效果,考察了不同投加量、反应时间、p H值对腐殖酸(HA)和NH4-N的去除效果影响。结果表明,投加量3 g/L,反应时间20 min,p H=7时,MBG对微污染水中20 mg/L HA和5mg/L NH4-N的去除率分别可达98%和20%以上。HA和NH4-N共存时,存在竞争吸附,HA影响了MBG对NH4-N的去除。

松散堆积膨润土颗粒材料的膨胀及渗透性能

在高放废物处置库概念模型中,提出用含有膨润土颗粒的材料(膨润土颗粒材料)填充工程屏障中的施工接缝,但是级配对膨润土颗粒材料水力学性质的影响研究不足。针对4种典型级配的膨润土颗粒材料,开展自由膨胀率试验、无荷载膨胀率试验及渗透试验。结果表明:膨润土颗粒材料的级配不同导致初始堆积干密度不同,进而导致自由膨胀率不同,但是颗粒率会影响膨润土颗粒材料膨胀后的体积。膨润土颗粒材料的无荷载膨胀率在浸水初期快速发展,膨胀变形速率比粉末压实样的大1~2个数量级,随后膨胀变形速率持续降低并与粉末压实样的膨胀变形速率趋于一致。膨润土颗粒材料的渗透系数在初始60 min内快速降低3~4个数量级,随后缓慢降低并趋于稳定值。膨润土颗粒材料的初始堆积密度和级配均会影响最大无荷载膨胀率与稳定渗透系数。

膨润土复合颗粒制备工艺及其吸附性能研究

针对矿山废水中酸度、重金属离子的高成本处理问题,采用经高温焙烧的膨润土-钢渣复合颗粒对Fe^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)进行吸附。从去除效果、碱度释放量及散失率对复合颗粒的最佳制备工艺进行研究,并用其处理模拟酸性矿山废水(AMD)。结果表明,最佳制备工艺条件为:膨润土与钢渣配比5∶5,黏结剂用量5%,焙烧温度500℃,焙烧时间60 min;当吸附剂投加量为10 g/L,吸附时间为240 min时,酸性矿山废水中Fe^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)的去除率分别为93.21%、87.31%、100%、89.68%,出水pH值为8.31。膨润土-钢渣复合颗粒可同步降低水中酸度,去除重金属离子,且处理成本较低,值得推广应用。

膨润土基固定化细胞颗粒材料的研制

首次采用成型化的膨润土基多孔粘土材料 ,作为固定混合脱色菌的载体 ,成功地制成膨润土基固定化细胞颗粒材料 .应用于红色染液废水的脱色处理 ,取得良好的效果 .探讨载体制备条件对形成微生物细胞颗粒材料的影响 ,以及膨润土基固定化细胞颗粒材料对染料阳离子红

微波一步法合成颗粒有机膨润土及其柱试验吸附废水中2,4-二氯酚

以膨润土粉末为原料制得颗粒膨润土,在微波作用下,用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其改性,合成了颗粒有机膨润土。SEM图表明改性后的膨润土片层变小,由XRD测定结果计算出改性后颗粒膨润土层间距由0.91 nm增加到1.02 nm。通过柱试验考察了CTMAB用量对有机膨润土颗粒吸附2,4-二氯酚效果的影响,结果表明,当CTMAB用量由25%CEC增加到100%CEC时,吸附柱被穿透的时间由80 min延长到220 min。再生试验表明颗粒有机膨润土可以重复利用。

缓冲区膨润土材料均匀化研究进展与展望

缓冲区膨润土材料的均匀化对于处置库的长期安全运营具有重要影响,本文从缓冲区材料不均匀性的来源、国内外试验研究以及均匀化过程的影响因素3个方面,阐述了缓冲区材料均匀化的研究进展,并对该领域的未来发展方向进行了展望。研究结果表明:缓冲区的不均匀性主要来自于储存、运输过程中材料的离析效应、初始状态下材料之间的干密度差异性以及运营过程中地下水冲蚀导致的材料重分布。目前,试验从宏观层面重点关注了均匀化过程中干密度、含水率和膨胀力的变化,从微观层面借助μ-CT技术和压汞(MIP)试验探讨了微观孔隙结构特征的演化规律。FEBEX现场试验结果表明,即使缓冲区整体趋于饱和状态,在初始状态下,材料干密度的不均匀分布仍会持续存在。因此,目前采用的平均干密度指标并不能完全表征膨润土材料的水力学性能。预测处置库运营期间材料的时间与空间分布、评估最终残余不均匀程度对处置库的影响,这是未来需要重点关注的问题。

温度对颗粒膨润土热传导特性的影响

颗粒膨润土作为优良的接缝和间隙回填材料,在高放废物深地质处置库中具有较大的应用前景。以颗粒高庙子膨润土为研究对象,采用热探针法测试颗粒膨润土在不同条件下的热传导性能,探讨了温度、干密度和含水率等因素的影响。试验结果表明:相同含水率和干密度下,粉末膨润土压制样的热传导系数大于颗粒膨润土压制样;相同含水率下,随着干密度的增大,粉末压制样和颗粒压制样之间的热传导系数差异渐小。温度越高,含水率越大,干密度越小,颗粒压制样热传导系数的温度效应越显著。相同干密度下,粉末压制样内集聚体间大孔隙的孔径较颗粒压制样的孔径要小,更有利于热量在土中的传递,其热传导系数也就更大;随着干密度的增大,颗粒压制样内集聚体间孔隙减少,削弱了水汽潜热传输的影响,温度效应有所减弱。

膨润土的综合开发利用

膨润土是一种以蒙脱石为主的粘土天然膨润土一般多为钙基膨润土，其物化性质不甚理想，如将其加工成钠基膨润土、提纯膨润土、颗粒膨润土、有机膨润土、活性白土(颗粒白土)、白炭黑等膨润土深加工产品，可广泛用于石油化工、油脂、医药、建筑、日化、纺织、涂料、冶金、环保等各领域中。

CTAB诱导膨润土乳液转相机理及其在可逆乳化油基钻井液中的应用

针对目前油基钻井液对油井完井损害问题,结合Pickering乳液高稳定性的特点,通过改变表面活性剂CTAB的浓度,采用原位活化工艺制备了具有不同表面润湿性的膨润土固体颗粒,研究了CTAB诱导膨润土乳液转相机理。Zeta电位及接触角的变化表征膨润土颗粒亲水、亲油性及表面润湿性的变化;膨润土乳液体系电导率及微观形貌的变化表征乳液转相行为。实验结果表明,通过改变CTAB浓度可实现对膨润土颗粒表面润湿性的改变,进而诱导膨润土乳液发生两次相转变行为。应用性能研究表明,该可逆乳化油基钻井液体系热稳定性良好,滤失量小,解决了传统油基钻井液对油井完井的损害问题。

改性交联煤焦油沥青防水卷材的研究

本文祥细地介绍了改性交联煤焦油防水卷材的研制目的、材料组成、生产工艺及设备,产品性能、施工等方面的情况。