子纤维素溶 液中的聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润土质量的5%，形成聚阴离子纤维素和膨 润土混合浆液。其中，聚阴离子纤维素的分子量为10000。
[0044] 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，恒温水浴箱中 的水温为60°C，按照转速为1200r/min搅拌聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液，搅拌时间 为3h，使聚阴离子纤维素在钙基膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的膨润土浆液。
[0045] 步骤40)对反应后的膨润土浆液进行离心处理，离心机转速为10000r/min，离心 时间60min，得到离心出的固相，对固相烘干，烘箱内温度为100°C，烘干时间为8h，然后进 行研磨，研磨后过100目筛，制成聚合物膨润土纳米复合材料。
[0046] 实施例3
[0047] 步骤10)将钙基膨润土过200目筛，钙基膨润土和水混合，钙基膨润土和水按照质 量比0. 15:1进行配制，用搅拌机进行搅拌，搅拌机的转速为1000r/min，搅拌时间为8min， 制得膨润土泥浆。
[0048] 步骤20)向膨润土泥浆中添加聚阴离子纤维素溶液，并搅拌，聚阴离子纤维素溶 液中的聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润土质量的10%，形成聚阴离子纤维素和膨 润土混合浆液。其中，聚阴离子纤维素的分子量为1000000。
[0049] 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，恒温水浴箱中 的水温为70°C，按照转速为800r/min搅拌聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液，搅拌时间为 5h，使聚阴离子纤维素在钙基膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的膨润土浆液。
[0050] 步骤40)对反应后的膨润土衆液进行离心处理，离心机转速为7000r/min，离心时 间40min，得到离心出的固相，对固相烘干，烘箱内温度为105°C，烘干时间为6. 5h，然后进 行研磨，研磨后过150目筛，制成聚合物膨润土纳米复合材料。
[0051] 实施例4
[0052]步骤10)将钠化膨润土过200目筛，钠化膨润土和水混合，钠化膨润土和水按照质 量比0. 18:1进行配制，用搅拌机进行搅拌，搅拌机的转速为3000r/min，搅拌时间为5min， 制得膨润土泥浆。
[0053] 步骤20)向膨润土泥浆中添加聚阴离子纤维素溶液，并搅拌，聚阴离子纤维素溶 液中的聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润土质量的15%，形成聚阴离子纤维素和膨 润土混合浆液。其中，聚阴离子纤维素的分子量为800000。
[0054] 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，恒温水浴箱中 的水温为63°C，按照转速为2200r/min搅拌聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液，搅拌时间 为4. 5h，使聚阴离子纤维素在钠化膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的膨润土浆 液。
[0055] 步骤40)对反应后的膨润土衆液进行离心处理，离心机转速为15000r/min，离心 时间90min，得到离心出的固相，对固相烘干，烘箱内温度为103°C，烘干时间为7h，然后进 行研磨，研磨后过150目筛，制成聚合物膨润土纳米复合材料。
[0056] 实施例5
[0057] 步骤10)将钠化膨润土过200目筛，钠化膨润土和水混合，钠化膨润土和水按照质 量比0. 12:1进行配制，用搅拌机进行搅拌，搅拌机的转速为2200r/min，搅拌时间为7min， 制得膨润土泥浆。
[0058] 步骤20)向膨润土泥浆中添加聚阴离子纤维素溶液，并搅拌，聚阴离子纤维素溶 液中的聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润土质量的20%，形成聚阴离子纤维素和膨 润土混合浆液。其中，聚阴离子纤维素的分子量为400000。
[0059] 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，恒温水浴箱中 的水温为57°C，按照转速为3000r/min搅拌聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液，搅拌时间 为3. 5h，使聚阴离子纤维素在钠化膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的膨润土浆 液。
[0060] 步骤40)对反应后的膨润土衆液进行离心处理，离心机转速为13000r/min，离心 时间30min，得到离心出的固相，对固相烘干，烘箱内温度为110°C，烘干时间为5. 5h，然后 进行研磨，研磨后过200目筛，制成聚合物膨润土纳米复合材料。
[0061] 实施例6
[0062] 步骤10)将钠化膨润土过200目筛，钠化膨润土和水混合，钠化膨润土和水按照质 量比0. 14:1进行配制，用搅拌机进行搅拌，搅拌机的转速为1500r/min，搅拌时间为12min， 制得膨润土泥浆。
[0063] 步骤20)向膨润土泥浆中添加聚阴离子纤维素溶液，并搅拌，聚阴离子纤维素溶 液中的聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润土质量30%，形成聚阴离子纤维素和膨润 土混合浆液。其中，聚阴离子纤维素的分子量为60000。
[0064] 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，恒温水浴箱中 的水温为70°C，按照转速为2800r/min搅拌聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液，搅拌时间 为6h，使聚阴离子纤维素在钠化膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的膨润土浆液。
[0065] 步骤40)对反应后的膨润土衆液进行离心处理，离心机转速为5000r/min，离心时 间lOmin，得到离心出的固相，对固相烘干，烘箱内温度为lore，烘干时间为6h，然后进行 研磨，研磨后过80目筛，制成聚合物膨润土纳米复合材料。
[0066] 上述实施例1至3中采用的膨润土为钙基膨润土，其具体物理性质指标见表1。
[0067] 实施例4至6采用的钠化膨润土与对比例相同。钠化膨润土具体物理性质指标见 表1。钙基膨润土和钠化膨润土仅仅是例举。
[0068] 对比例
[0069] 采用钠化膨润土。
[0070] 表1钙基膨润土和钠化膨润土物理性质指标
[0071]
[0072] 对上述实施例和对比例制备的材料进行渗透系数测试。
[0073] 渗透系数测试采用中华人民共和国行业标准JTG E40- 2007《公路土工试验规 程JTG》中的T 0130-2007变水头渗透试验，变水头渗透试验适用于粘土、粘性土，可准确、 简便地测试出粘性土渗透系数。试验溶液分别采用20mmol/L的CaCl 2溶液、20mmol/L的 Pb (NO3) 2溶液、lOmmol/L的HNO 3 (pH = 2. 2)溶液，分别测试其耐盐、耐重金属、耐酸效果。渗 透系数测试结果如表2所示。
[0074] 表 2
[0075]
[0076] 通过表2可以看出：不同掺量羟丙基甲基纤维制备的聚合物膨润土纳米复合材料 在 20mmol/L 的 CaCl2溶液、20mmol/L 的 Pb (NO 3) 2溶液、lOmmol/L 的 HNO 3 (pH = 2. 2)溶液均 维持较低渗透系数，低于国家垃圾填埋场衬垫等防渗设施的规定限值（1X10 9m/s)。而对 比例钠化膨润土在所述溶液中渗透系数大幅提升。这说明聚合物膨润土纳米复合材料化学 相容性相对于钠化膨润土得到大幅提升，防渗性能大大增强。
[0077] 需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润 饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料，其特征在于，所述的聚合物膨润土 纳米复合材料包括膨润土和聚阴离子纤维素，其中，聚阴离子纤维素质量是膨润土质量的 1-30%〇2. 根据权利要求1所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料，其特征在于，所述 的聚阴离子纤维素的分子量为8000~106。3. 根据权利要求1所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料，其特征在于，所述 的膨润土的粒径小于或等于〇. 15mm。4. 一种权利要求1所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，该制备方法包括以下步骤： 步骤10)将膨润土和水混合，进行搅拌，制得膨润土泥浆； 步骤20)向膨润土泥浆中添加聚阴离子纤维素溶液，并搅拌，形成聚阴离子纤维素和 膨润土混合浆液； 步骤30)将聚阴离子纤维素和膨润土混合浆液置于恒温水浴箱中，搅拌聚阴离子纤维 素和膨润土混合浆液，使聚阴离子纤维素在膨润土层间发生纳米插层反应，形成反应后的 膨润土衆液； 步骤40)对反应后的膨润土浆液进行离心处理，得到离心出的固相，对固相烘干后进行 研磨，制成聚合物膨润土纳米复合材料。5. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，膨润土和水按照质量比〇.1~〇.2 : 1进行配制；所述的膨润土与 水混合之前，过200目筛，去除杂质。6. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，所述的步骤10)中，利用搅拌机对膨润土和水进行搅拌，搅拌机的转速为500~3000r/ min，搅拌机的搅拌时间为5~15min。7. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，所述的步骤20)中，聚阴离子纤维素溶液中聚阴离子纤维素质量占膨润土泥浆中膨润 土质量的1~30%。8. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，所述的步骤30)中，恒温水浴箱中的水温为55~70°C，搅拌器械的转速为200~3000r/ min，搅拌时间为3~6h。9. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特征 在于，所述的步骤40)中，利用离心机对反应后的膨润土浆液进行离心处理，离心机转速为 2000~15000r/min，离心时间 10~120min。10. 按照权利要求4所述的高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，其特 征在于，所述的步骤40)中，利用烘箱对固相烘干，烘箱内温度为100~110°C，烘干时间为 5~8h;研磨后过80~200目筛，制得聚合物膨润土纳米复合材料。
【专利摘要】本发明公开了一种高效防渗的聚合物膨润土纳米复合材料，该聚合物膨润土纳米复合材料包括膨润土和聚阴离子纤维素，其中，聚阴离子纤维素质量是膨润土质量的1~30%。该材料可有效提高膨润土化学相容性，提高耐盐、耐酸、耐重金属离子污染的能力，在上述污染液作用下仍能维持极低的渗透系数，大大提高了膨润土系隔离设施的防渗性能，延长了隔离设施的有效使用寿命，降低了工程成本。同时，还提供了该聚合物膨润土纳米复合材料的制备方法，简单易操作。
【IPC分类】C01B33/26
【公开号】CN105174276
【申请号】
【发明人】杜延军, 沈胜强, 范日东, 梅丹兵, 任伟伟
【申请人】东南大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月9日