活性炭-土-膨润土复合材料阻隔性能研究

以粉质粘土(SC)作为母土,通过柔性壁渗透试验和静平衡吸附试验分别研究了不同配比的土-膨润土(SB)及活性炭-土-膨润土(ASB)在不同渗滤液工况下的渗透性能及吸附性能。结果表明,将Pb(NO3)2溶液作为渗液,单元体渗透性能随Pb2+浓度增大而逐渐增强,且渗液浓度相同时SB渗透系数随膨润土掺量增加呈大幅降低后趋于平稳趋势。膨润土和活性炭的掺入可有效增强材料的吸附性能,随渗液浓度的增加,SC、SB及ASB对Pb2+的吸附容量变大,且ASB较SC及SB吸附容量差值逐渐变大。综合防渗及地下水质量标准提出了满足修复重金属污染场地阻隔材料的基准配比,研究结果可为重金属污染场地的修复与治理提供参考。

施工缺陷下土-膨润土隔离墙系统中有机污染物迁移数值模拟研究

通过有限元软件COMSOL Multiphysics耦合“达西定律”和“多孔介质中稀物质传递”物理场,建立了污染物在有缺陷的隔离墙场地系统下二维迁移模型。考虑无隔离墙、有完整隔离墙和有缺陷隔离墙三种情况下,研究地下水路径变化和污染物迁移规律。结果表明,地下水流速仅在隔离墙内恒定,远离隔离墙的流速非线性增大。相比假设的恒定流速,这更符合实际,能够更加准确模拟污染物迁移。有窗口缺陷隔离墙的宽度或水力传导率越大,隔离墙出口处污染物总质量通量和最大浓度越大,污染物通量稳定时间越短。此外,窗口位置在纵向上越靠近污染源,隔离墙出口处通量越大。

秸秆-膨润土-PAM改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响

为改善砂质土壤持水状况,设计了由作物秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺(PAM)配制的改良材料,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用恒定水头入渗双环法,研究了秸秆改良材料对砂质土壤饱和导水率的影响。结果表明,施用秸秆改良材料能增加砂质土壤的饱和导水率,并且随着施用剂量的增大,土壤饱和导水率逐渐增加;随土培时间的延长土样饱和导水率均出现了先增大后减小的趋势,当土培时间为60d时土样饱和导水率达到最大值;添加麦秆改良材料(质量分数为10g/kg,配方中PAM质量分数为2%)的土样,在培养60d后其饱和导水率是对照组的4.97倍,对砂质土壤改良效果最明显。可见,秸秆改良材料可以改善砂质土壤持水状况,对砂质土壤具有改良作用。

水泥-膨润土泥浆配比对防渗墙渗透性能的影响

作为一种垂直防渗墙体材料,水泥-膨润土泥浆已在欧美等一些国家被广泛应用于垃圾填埋场的垂直防渗系统中,而国内对此类墙体材料的研究和应用较少。通过对不同配合比的水泥-膨润土泥浆固结体进行渗透试验,研究了原材料对泥浆固结体渗透性能的影响以及渗透性随龄期变化的情况。试验结果表明,水泥和膨润土对固结体渗透系数的影响相互依赖,只有在水泥用量达到一定程度后,增加膨润土用量才能有效地降低固结体的渗透性能;随着龄期的增加,水泥-膨润土泥浆固结体的渗透系数明显降低。

砂-膨润土混合屏障材料渗透性影响因素研究

膨润土因具有渗透性低、阳离子交换能力高等优点被认为是最适合高放废物深地质处置库中屏障系统的缓冲材料,工程实践发现随着水化过程的进行,纯高压实膨润土强度不断降低,并最终影响到工程屏障系统功能的发挥。针对这一问题,在膨润土中加入一定比例的石英砂,可以有效地提高工程屏障的热传导特性、压实性、力学强度和长期稳定性,降低工程造价。本文研究了影响砂-膨润土混合物渗透性的主要因素,包括膨润土含量、粒径分布、含水量和干密度、压实方法以及膨润土类型等。结果表明,砂土混合物渗透性主要受膨润土的渗透性控制,渗透系数随着膨润土含量和干密度的增加而减小,当膨润土含量超过某一界限值后,继续增加膨润土含量对降低渗透系数的作用有限;细颗粒和级配良好的混合物渗透系数小,当土体内部发生渗透侵蚀将增大渗透系数;最优含水量条件下压实得到的渗透系数最低,高于最优含水量压实得到的渗透系数比低于最优含水量压实得到的渗透系数要小。

秸秆-膨润土-PAM改良材料对沙质土壤团粒结构的影响

为改善沙质土壤团粒结构,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,将作物秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺（PAM）按一定比例配制后作为改良材料,研究秸秆改良材料种类、改良材料剂量与配比、土培时间等因素对改良材料改良效应的影响。结果表明：秸秆改良材料可以增加沙质土壤1~5 mm团聚体的含量,不同秸秆改良材料改良效果不同,且随着改良材料剂量、PAM含量（〈2%）的增加、土培时间（〈60 d）的延长,沙质土壤1~5 mm团聚体含量呈现增加趋势;添加麦秆改良材料（添加量为10 g/kg土,配方中PAM含量为2%）的土样,在培养60 d后,1~5 mm团聚体含量为45.1%,为CK的2.12倍,自然条件下的1.9倍,对沙质土壤团粒结构改良效果最为明显。可见,秸秆改良材料可以改善沙质土壤团粒结构。

自由膨胀条件下高压实砂-膨润土混合物非饱和渗透特征

选择合适的配合比,使得膨润土–石英砂混合物在增加导热性能和强度的同时,又能满足渗透性要求并维持适当的膨胀力,是混合型缓冲/回填材料研究的关键。采用瞬时截面法,通过试验研究了干密度1.9 g/cm3、配合比为7∶3的高庙子膨润土–石英砂混合物的非饱和渗透特性。结果表明,所测非饱和渗透系数主要集中在2.1×10-15～1.0×10-13 m/s,且趋势上随吸力的增大而减小但变化较为平缓;与自由膨胀条件下、纯膨润土试样的非饱和渗透系数相比,混合物渗透系数稍有增大,但变化幅度不太明显。石英砂的加入,改善了混合物的导热性能,且仍然基本符合缓冲/回填材料的低渗透性要求。

砂-膨润土混合物膨胀力影响因素的研究

在放射性废料地质处置中,砂-膨润土混合物可用作缓冲回填材料,因而引起了人们对其性能的更加关注。通过室内试验,初步研究了砂-膨润土混合物在不同含水量(4%～17.9%)、膨润土含量(10%～50%)和干密度(1.35～1.84 g/cm3)状态下的膨胀性能。通过对试验结果的分析,获得了一些有意义的结论。试验研究表明:砂-膨润土混合物的膨胀性能取决于其干密度、膨润土含量和含水量。含水量小于塑限含水量时,其对膨胀稳定后的膨胀率和膨胀力的影响不明显。在对膨胀力的影响因素的分析中,使用蒙脱石的填充率这一参数来描述膨胀力。把粘土矿物含量、干密度的影响都统一到蒙脱石填充率对膨胀力的影响,建立了蒙脱石密度与膨胀力的函数关系。

分散剂改良土-膨润土竖向隔离墙材料黏度试验研究

为改善土膨润土竖向隔离墙材料的分散性，增强隔离墙阻滞污染物能力，对添加3种不同磷酸盐分散剂的土膨润土回填料进行了黏度试验，研究了不同分散剂掺量下回填料表观黏度的变化规律．试验结果表明：3种磷酸盐分散剂均可显著减小土膨润土回填料表观黏度；分散剂掺量从0％增加到0.1％，回填料表观黏度急剧下降，继续增加分散剂掺量，回填料表观黏度趋于平稳或略有增长；添加磷酸盐分散剂后，增加膨润土含量对回填料分散性影响不大，可通过添加磷酸盐分散剂的方法提高回填料对膨润土的负载量；六偏磷酸钠分散效果稍优于三聚磷酸钠和焦磷酸钠．同时，建议0％，5％，10％膨润土含量回填料对应的3种分散剂最优掺量为0.05％，0.1～0.5％，0.5％．磷酸盐分散剂在改善隔离墙材料分散性、提高墙体对污染物的阻滞能力方面具有潜在的工程实用价值．

秸秆-膨润土-PAM改良材料对不同类型土壤田间持水能力的影响

为了提高土壤的田间持水能力并对农业废弃物秸秆进行资源化利用,设计了以秸秆、膨润土及PAM按照不同的配比开发出新型复合改良材料,通过田间试验研究了改良材料对四川省宜宾市三种主要土壤类型的田间持水能力的影响.结果表明,复合改良材料能有效提高三种土壤持水能力,添加秸秆改良材料后,土壤持水性能都比对照显著增大(p<0.05).但是各配比间的差别较大,根据各配比的改良效应不同,筛选了改良材料配方,研究结果为改良材料改良效果评估提供科学依据.

缓冲/回填材料——砂-膨润土混合物研究进展

砂-膨润土混合物已被很多核能国家选为核废物地质处置库中理想的缓冲/回填材料。膨润土中加入砂可提高热传导系数和强度,维持适当的膨胀力,使其工程上易于处理并节省成本;但同时会导致其阻水能力和自愈性减弱。研究表明,影响砂-膨润土混合物以上各性质的主要因素为:砂/膨润土配合比、初始含水量、干密度等,它们综合决定着砂/膨润土最优配合比的选取。石英砂对混合物的渗透性、热传导性、强度等的影响,最优配合比选取,以及非饱和状态下吸力变化对混合物渗透性的影响等,应该是今后一段时间内砂-膨润土混合物研究的重点。

下蜀土-膨润土混合土的膨胀性试验及机理研究

下蜀土-膨润土混合土作为一种可选的衬垫材料,其膨胀性对城市垃圾卫生填埋场的安全性有重要意义。本文按不同的初始含水量(10%～20%)和膨润土掺量(5%～15%)共配制了9组混合土试样,并在不同的温度(30～50℃)条件下开展一系列无荷膨胀试验。试验结果表明:初始含水量是影响下蜀土-膨润土混合土膨胀的重要因素,初始含水量越高,试样膨胀性越小;混合土中膨润土掺量越高,膨胀性越大;温度对下蜀土-膨润土混合土的膨胀性也有重要影响,膨胀性随温度的升高增加,尤其对于膨润土掺量较高的试样,膨胀性的温度效应更明显。

密实砂-膨润土混合物膨胀特性的试验研究

密实砂－膨润土混合物作为高放废料地质处置的缓冲材料，人们越来越关心它的性质。通过大量的试验，研究了密实砂－膨润土的膨胀特性，阐明了其膨胀过程和方式，得出了一些有意义的结论。

水泥-膨润土泥浆固结体的微观孔隙结构特征

采用压汞试验来研究水泥-膨润土固结体的微观孔隙结构特征,有助于从影响因素和机理上认识固结体的强度和渗透系数等宏观特性。试验研究结果表明:固结体的总孔隙体积、最可几孔径、各级孔隙分布以及临界孔径等孔结构特征与膨润土和水泥的用量密切相关。其中固结体的较大孔隙应主要由水泥水化产物构成,膨润土水化后会形成固结体的微小孔隙,并充填一部分大孔隙。

秸秆-膨润土-PAM改良材料对沙质土壤磷素吸附解吸的影响

为了提高沙质土壤保肥能力,降低磷素流失风险,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,将生物预处理后的作物秸秆与膨润土、聚丙烯酰胺(PAM)结合,配制成秸秆改良材料,探究了改良材料种类、添加量及配比等因素对沙质土壤磷吸附解吸的影响。结果表明:采用Langmuir方程能很好地反映沙质土壤对磷的吸附。施加秸秆改良材料可以显著提高沙质土壤对磷的吸附率,降低解吸率;显著增加吸附常数(K)和最大缓冲容量(MBC),减小磷的最大吸附量(Xm)。油菜秆改良材料的改良效果比小麦秆更好。改良材料施用量越大或PAM水平越高,改良效果越明显。培养90天后,添加油菜改良材料(添加量为10g/kg,配方中PAM水平为3%)对沙质土壤的改良效果最明显。试验为秸秆应用于改良沙质土壤提供了科学依据。

石墨-膨润土缓冲材料的最优配置方法

核废料封存到处置库后还会继续释放衰变热,需要加快热量向周边围岩消散,确保处置库处于安全运行状态。而提高缓冲层的导热性能成为解决该问题的突破口。将天然石墨粉掺入到钠基膨润土中,以期配置成导热速度快、隔离能力强的缓冲层回填材料。通过开展石墨-膨润土混合物的自由膨胀率、恒体积膨胀力、饱和渗透系数和导热系数等试验,研究石墨掺入率(Rg分别为5%、10%、15%、20%、30%、40%)和不同粒径(297、150、74、44μm)对其水-力-热性能的影响规律。结果表明,掺入石墨后显著提高了膨润土的导热性能,但其提升幅度受石墨掺入率、初始含水率和初始干密度等因素影响。综合分析石墨-膨润土混合物的水-力-热性能参数,发现最优石墨掺入率处于15%~20%(质量比)范围内;相同石墨掺入率下石墨粒径为150μm或74μm时混合物的水-力性能最优。石墨-膨润土混合物压实后的孔隙分布显示,相同石墨掺入率下石墨粒径过大或者过小都易形成大孔隙。究其原因,天然鳞片状石墨呈扁平状,大部分膨润土颗(团)粒小于石墨,与石墨属于点-面接触方式。尤其是压实程度不高时,膨润土颗(团)粒和石墨接触面处存在大量的孔隙;而且石墨属于憎水性材料,对水分子的拖拽力弱,即使膨润土吸水膨胀后,水分也容易从石墨薄片表面处通过。

氯离子在黏土-膨润土屏障中迁移的离心试验研究

将对流-扩散试验装置置于土工离心机中,以50g离心加速度运行12 h,研究了黏土-膨润土混合土样中Cl-的迁移扩散,使用解析解对试验结果进行拟合确定相关参数,分析了试验的相似条件,使用商用软件对离心试验原型进行模拟,与试验结果进行比较,探讨了离心机用于溶质迁移分析的比尺效应,最后通过数值分析研究了试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗帷幕补强的效果。结果表明,土工离心机试验中,按实际出流量计算的实际孔隙水流速小于临界流速,两试样中的佩克莱数(Pe数)小于临界Pe数,机械弥散的作用可以忽略,试验满足扩散的相似定律;离心机试验所模拟的2.5 m厚衬垫原型,在水头5 m和10 m作用下3.42 a后均未被击穿;常重力下试验土样的渗透系数为8.5×10-8 cm/s,有效扩散系数为7.82×10-7 cm2/s,对试验原型进行的数值模拟表明,n倍重力加速度下,土工离心机可以1/n尺寸的试样实现对原型的模拟,同时将对流和扩散作用下的溶质迁移时间缩短至原型的21/n;试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗补强,可显著减缓溶质迁移,防渗补强后可满足渗滤液迁移扩散的控制要求。

紫外光光强对TiO_2-膨润土降解十二烷基苯磺酸钠的影响

在室温、电磁搅拌和6W紫外灯（距静止液面距离分别为6.5 cm、18.5 cm、30.5 cm和42.5 cm）的不同光强（在静止液面处的光强分别为700-750μW/cm2、300-310μW/cm2、200-210μW/cm2和110-120μW/cm2）,及太阳光的不同紫外光强度照射条件下,质量分数为0.5‰的纳米TiO2-膨润土复合光催化剂对初始质量浓度为20 mg/L的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）溶液中SDBS的降解反应表明：光强对SDBS降解的影响较大,光强越强SDBS的降解率越高、溶液的COD值降低率越大;不同光强下,TiO2-膨润土对SDBS降解反应为一级反应,符合Langmuir-Hinshelwood方程;随着光强的增大,TiO2-膨润土对SDBS降解的光催化反应速率常数增大。

回收二氧化钛-膨润土对水中十二烷基苯磺酸钠的降解

比较在6 W紫外灯照射下6 h,0.5%TiO2-膨润土及其回收二次利用时对初始浓度为20 mg/L的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中SDBS降解的差异,并研究了差异产生的原因,结果表明:(1)TiO2-膨润土和回收再用的TiO2-膨润土对水中SDBS的去除率分别为86.3%,46.2%,可见,回收后的TiO2-膨润土虽然对SDBS的去除效率有所降低,但可以重复使用。(2)初次使用的TiO2-膨润土及回收的TiO2-膨润土晶格结构没有明显差异。(3)回收后的TiO2-膨润土中部分Ti流失是影响其对水中SDBS去除率降低的主要原因。(4)回收后的TiO2-膨润土有机质含量明显高于TiO2-膨润土,并且,照射时间越长,回收的TiO2-膨润土有机质含量越低。在用回收后的TiO2-膨润土光催化降解SDBS过程中,被TiO2-膨润土吸附的SDBS及其中间产物,随着照射时间的增加逐渐被降解而从催化剂表面脱离。(5)用回收再用的TiO2-膨润土处理水中SDBS的过程中,水中SO42-的浓度高于催化剂初次使用时水中的SO42-浓度,SO42-主要来自SDBS的降解反应。

矿渣-水泥-膨润土剪切模量龄期效应及其影响因素的试验研究

采用压电陶瓷弯曲元测试矿渣-水泥-膨润土(S-CB)试样剪切波速的方法,研究了复合胶凝材料含量、矿渣替代率、龄期对S-CB的剪切波速(Vs)与剪切模量(G0)的影响规律.试验结果表明,S-CB的Vs随龄期的增长、矿渣替代率的减小、复合胶凝材料含量的增大而增大;试验中,S-CB的Vs明显低于同龄期水泥土的Vs,这主要归因于S-CB含水量显著高于水泥土;发现S-CB的硬化发展规律与矿渣替代率紧密相关,与复合胶凝材料含量相关性不明显,基于试验结果提出了矿渣-水泥-膨润土的剪切模量随龄期的预测公式,若测试获得某一复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的归一公式,可推测相同矿渣替代率的其他复合胶凝材料含量的矿渣-水泥-膨润土的剪切模量.