危险废物渗滤液阳离子和应力作用下膨润土化学相容性研究

来源：环境工程技术学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：杨延梅, 梁柱, 姚光远, 刘玉强, 徐亚, 刘景财, 钱璨

摘要：膨润土因其优异的防渗性能被用于危险废物填埋场防渗屏障的构筑，但其防渗性能通常会受到渗滤液和应力的影响。通过渗滤液采样分析设置不同浓度阳离子溶液，系统探究实际渗滤液组分对膨润土防渗性能的影响规律；选用Ca2+作为特征阳离子研究不同应力条件下膨润土渗透系数变化规律；同时结合Zeta电位和DLVO理论计算，阐明渗滤液组分和应力作用对膨润土化学相容性影响规律。结果表明，渗滤液中Al3+、Fe3+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+浓度为0~0.20 mmol/L时，对膨润土膨胀特性和渗透特性影响较小。Mg2+、Ca2+、K+、Na+浓度为0.20~50 mmol/L时，Ca2+对膨润土膨胀特性和渗透特性影响较大，Ca2+浓度由1 mmol/L上升到50 mmol/L时，渗透系数由1.15×10−7 cm/s急速上升到6.34×10−6 cm/s。Ca2+浓度和应力通常通过影响水化后膨润土孔隙比进而影响其渗透特性，相同Ca2+浓度条件下，渗透系数随应力增加而逐渐降低。Zeta电位和DLVO理论分析表明，Ca2+浓度增大会导致膨润土表面负电势减弱，引起膨润土双电层厚度减小，使膨润土中蒙脱石的层间距变小，导致膨润土膨胀特性和渗透特性降低。因此，填埋过程中应优化危险废物固化稳定化工艺，从源头减少渗滤液中Ca2+浓度；同时还应研发新型膨润土复合材料，提高膨润土在Ca2+等高浓度盐溶液中的防渗性能，防控危险废物填埋场渗漏风险。

关键词：膨润土, 危险废物渗滤液, 化学相容性, 渗透特性, 应力