改性膨润土、其制备方法、膨润土基防渗材料及应用与流程

本发明涉及膨润土基防渗材料，具体而言，涉及一种改性膨润土、其制备方法、膨润土基防渗材料及应用。

背景技术：

1、膨润土最早发现于美国怀俄明州的古地层中，因其具有遇水高膨胀性、强阳离子交换能力以及低渗透性，被广泛应用于污水处理及垃圾填埋场、煤矸石填埋场等的防渗工作。

2、正如上文所述，膨润土具备良好的膨胀性，遇水膨胀后膨胀系数降低，使其成为十分优良的防渗材料。具体地，当膨润土与水接触时，多达四层的水分子会进入膨润土分子层间区域，在膨润土层间区域聚集，增大膨润土分子层间距，土层间的h2o分子与层间阳离子发生阳离子键合生成h3o+，同时还能够吸附一部分的外来阳离子，以此平衡膨润土因其中的si4+、al3+被低价阳离子替换所带来的过剩负电荷；以上过程使膨润土发生结晶溶胀，体积膨胀为原来的4～20倍，进而堵塞膨润土层间空隙，使膨润土的渗透系数降低，因而发挥出良好的防渗透的性能。

3、然而，单纯的膨润土的膨胀性能和力学性能较差，由其制备得到的膨润土基防渗材料的性能也难以满足相关应用。基于此，如何提供一种膨润土的改性方法，以提高所得改性膨润土的膨胀性能和力学性能，从而使得由其制备得到的膨润土基防渗材料的膨胀性能和力学性能也相应地获得提升，是本领域所需解决的重要问题之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种改性膨润土、其制备方法、膨润土基防渗材料及应用，以解决现有技术中的膨润土基防渗材料的膨胀性能和力学性能较差的问题。

2、为了实现上述目的，本申请第一个方面提供了一种改性膨润土的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将膨润土、插层剂和水混合，得到混合浆液，插层剂包括六氟硅酸钠；步骤s2，将混合浆液冷冻，得到冷冻混合浆液；步骤s3，将冷冻混合浆液解冻后干燥，得到改性膨润土。

3、进一步地，步骤s2中冷冻的温度为-5～-15℃，时间为30～60min。

4、进一步地，在步骤s3中的解冻之后、干燥之前，还包括将解冻后的冷冻混合浆液在3～5℃下维持10～20min。

5、进一步地，插层剂为六氟硅酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物；优选地，插层剂中六氟硅酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为1：(1～5)。

6、进一步地，步骤s1中，膨润土和插层剂的重量比为1：(0.1～0.3)；和/或，膨润土和水的重量比为1：(3～6)。

7、进一步地，在步骤s2之前，还包括对混合浆液进行超声处理；优选地，超声处理的功率为20～60khz，时间为20～40min/l。

8、进一步地，步骤s1中混合过程的温度为70～90℃，时间为20～40min。

9、本发明的第二个方面提供了一种由上述改性膨润土的制备方法制备得到的改性膨润土。

10、本发明的第三个方面提供了一种膨润土基防渗材料，该膨润土基防渗材料包括95～105份上述改性膨润土、1～6份煤气化渣和0.1～0.5份氢氧化钠；优选地，膨润土基防渗材料包括95～105份上述改性膨润土、2～4份煤气化渣和0.2～0.3份氢氧化钠；优选地，煤气化渣的粒径为5～25μm。

11、本发明的第四个方面提供了一种上述膨润土基防渗材料在防渗、防水及阻隔材料领域中的应用。

12、应用本发明的技术方案，采用六氟硅酸钠作为插层剂组分之一对膨润土进行改性，并通过冷冻与解冻步骤，将其制备为钠基膨润土的同时，扩大了层间距，提高了防渗性能；对所得的改性膨润土与煤气化渣、氢氧化钠等进一步复配得到膨润土基防渗材料，所得的膨润土基防渗材料具备良好的防渗性能和力学性能，能够在防渗、防水及阻隔等多个材料领域获得广泛的应用。

技术特征：

1.一种改性膨润土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述冷冻的温度为-5～-15℃，时间为30～60min。

3.根据权利要求1所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，在步骤s3中的所述解冻之后、所述干燥之前，还包括将解冻后的所述冷冻混合浆液在3～5℃下维持10～20min。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，所述插层剂为所述六氟硅酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物；优选地，所述插层剂中所述六氟硅酸钠和所述十二烷基硫酸钠的重量比为1：(1～5)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述膨润土和所述插层剂的重量比为1：(0.1～0.3)；

6.根据权利要求1至3中任一项所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，在步骤s2之前，还包括对所述混合浆液进行超声处理；优选地，所述超声处理的功率为20～60khz，时间为20～40min/l。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的改性膨润土的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述混合过程的温度为70～90℃，时间为20～40min。

8.一种由权利要求1至7中任一项所述的改性膨润土的制备方法制备得到的改性膨润土。

9.一种膨润土基防渗材料，其特征在于，所述膨润土基防渗材料包括95～105份权利要求8所述的改性膨润土、1～6份煤气化渣和0.1～0.5份氢氧化钠；优选地，所述膨润土基防渗材料包括95～105份权利要求8所述的改性膨润土、2～4份煤气化渣和0.2～0.3份氢氧化钠；

10.一种权利要求9所述的膨润土基防渗材料在防渗、防水及阻隔材料领域中的应用。

技术总结
本发明提供了一种改性膨润土的制备方法，包括：步骤S1，将膨润土、插层剂和水混合，得到混合浆液，插层剂包括六氟硅酸钠；步骤S2，将混合浆液冷冻，得到冷冻混合浆液；步骤S3，将冷冻混合浆液解冻后干燥，得到改性膨润土。本发明采用六氟硅酸钠作为插层剂组分之一对膨润土进行改性，并通过冷冻与解冻步骤，将其制备为钠基膨润土的同时，扩大了层间距，提高了其防渗性能。

技术研发人员：郭洋楠,叶小东,王旭,马昊元,潘金,张凯,杨康
受保护的技术使用者：国能神东煤炭集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17