六偏磷酸钠改良膨润土系竖向工程屏障防渗吸附扩散性能研究

摘要

土-膨润土竖向隔离屏障作为一种高效、便捷的土壤-地下水修复技术，可以有效控制污染物在浅层地下水中的运移。本文依托国家自然科学基金重点项目《城市化过程中天然沉积土污染演化机理与控制技术研究》（41330641）与国家自然科学基金《膨润土系竖向隔离墙阻滞重金属污染物运移的机理及性能研究》（50878052），通过室内试验对六偏磷酸钠改良膨润土系竖向工程屏障的防渗、扩散和吸附性能开展了系统性研究，主要研究成果如下： （1）系统研究了六偏磷酸钠改良膨润土泥浆和回填料的施工和易性，明确了六偏磷酸钠和膨润土掺量对竖向隔离墙材料和易性的影响规律。结果表明，随着六偏磷酸钠和膨润土掺量增加，泥浆和易性得到改善；回填料的控制含水率随六偏磷酸钠掺量增加而减小；改良膨润土中六偏磷酸钠掺量不宜低于0.5%，泥浆中改良膨润土掺量不宜低于8%。 （2）通过改进滤失试验和柔性壁渗透试验，研究了重金属Pb作用下六偏磷酸钠改良竖向隔离墙材料化学相容性。结果表明，随着六偏磷酸钠掺量增加，膨润土和回填料的化学相容性得到改善，六偏磷酸钠掺量2%，改良膨润土掺量8%的改良回填料在高浓度铅污染液作用下仍能满足防渗要求（k≤10-9m/s）；改进滤失试验测得的回填料渗透系数大于柔性壁渗透试验获取的渗透系数。 （3）通过Batch吸附试验和土柱化学渗透试验研究了改良回填料对重金属Pb、Zn的阻滞性能。结果表明，六偏磷酸钠可以增强回填料对Pb、Zn的吸附能力，根据Langmuir模型，相比未改良回填料，六偏磷酸钠掺量为2%的改良回填料对Pb和Zn的最大吸附量分别增加了29%和28%，且对Pb、Zn单一污染液中对Pb和Zn的吸附效果远大于Pb-Zn复合污染液。重金属溶液浓度相同时，相对未改良回填料，改良回填料中重金属的有效扩散系数基本保持不变，化学渗透膜效率系数增大了2~3倍。 （4）研究了敏感水环境对泥浆和易性及回填料渗透性的影响。结果表明，泥浆制备用水水质对泥浆和易性存在较大影响，六偏磷酸钠可上改善泥浆和易性；对于改良土掺量为8%，六偏磷酸钠掺量2~4%的泥浆，制备用水的离子强度I和一价二价离子浓度摩尔比RMD不应大于15mmol/L和10(mmol/L)1/2；六偏磷酸钠掺量为2%的改良回填料具有良好的化学相容性，在海水环境中满足防渗要求。

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