改性防渗材料、其制备方法及应用与流程

本发明涉及材料，具体而言，涉及一种改性防渗材料、其制备方法及应用。

背景技术：

1、神东矿区现为我国最大的井工煤矿开采地，其中神东煤炭集团布尔台，是世界第一大井工煤矿。在煤矿采煤和洗选过程中会生成一些固体废弃物，其中包括煤矸石，煤矸石的每年排放量约占煤炭年产量的10％至15％。由于具有较大的排放量，如何有效处理该种废弃物也成为了煤矿开采中的重要课题。煤矸石中一般中含有如pb(ii)，cr(vi)等重金属硫化物，虽然这些煤矸石中的重金属含量并没有超标，但是由于矿区夏季降水时间短，强度大，伴有雷暴和冰雹，在汛期时，堆积的煤矸石易受到雨水的侵蚀，产生酸性淋滤液，其中就含有一定量的重金属，易对矿区土壤以及地下水造成污染，这些重金属一旦泄露，将对人类和环境造成极大的危害。因此，如何提供一种能够有效对淋滤液中的重金属进行吸附的防渗材料对煤矸石的废气处理尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种改性防渗材料、其制备方法及应用，以解决现有技术中对煤矸石淋滤液中的重金属吸附效果较差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种改性防渗材料的制备方法，该制备方法包括：s1，将膨润土、粉煤灰、粉土和聚丙烯酸盐进行干法混合，静置后加入有机溶剂，进行搅拌，得到混合物；s2，在密封环境下，将混合物进行固化，得到样品i；s3，将样品i进行干燥，得到改性防渗材料；其中，以重量份计，膨润土为55～75份，粉煤灰为25～45份，粉土为25～50份，聚丙烯酸盐为3～6份。

3、进一步地，聚丙烯酸盐包括取代或未取代的聚丙烯酸盐，优选聚丙烯酸盐包括取代或未取代的聚丙烯酸钠；其中，聚丙烯酸盐的取代基选自如下的任一种：烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、卤素原子、酰基、酰氧基、亚胺残基、酰胺基、酸酰亚胺基、酰肼基、酰腙基、杂环基、羟基、羧基、氰基或硝基；优选地，有机溶剂包括：乙醇、丙酮、四氢呋喃或乙醇的水溶液；优选地，乙醇的水溶液中，乙醇与水的体积比为2：1。

4、进一步地，当取代的聚丙烯酸盐为含有酰肼基的聚丙烯酸盐时，含有酰肼基的聚丙烯酸盐的制备方法包括：i，将未取代的聚丙烯酸盐与碱和酯类化合物进行第一取代反应，得到聚丙烯酸酯；ii，将聚丙烯酸酯与肼类化合物进行第二取代反应，得到含有酰肼基的聚丙烯酸盐；优选地，肼类化合物包括：水合肼或烃基取代肼；优选地，烃基取代肼中的烃基包括：c1～c5的烷烃、c1～c5烯烃或c1～c5炔烃；优选地，第一取代反应的温度为-5～0℃；优选地，第一取代反应的时间为30-100min；优选地，聚丙烯酸中的羧酸基与酯类化合物的摩尔比为1:1-3；优选地，酯类化合物和碱的摩尔比为1:1-3；优选地，第二取代反应的温度为-5～0℃；优选地，第二取代反应的时间为150-250min；优选地，聚丙烯酸酯中的酯基与肼类化合物的摩尔比为1:2-5。

5、进一步地，当聚丙烯酸盐为含有酰腙基的聚丙烯酸盐时，s1还包括：在搅拌之后，加入酮类化合物或醛类化合物，得到混合物；优选地，酮类化合物含有至少2个酮基；优选地，酮类化合物包括：丁二酮；优选地，醛类化合物含有至少2个酮基；优选地，醛类化合物包括：乙二醛、戊二醛或吡啶-2,6-二甲醛；优选地，当聚丙烯酸盐为3～6份，以重量份计，酮类化合物或醛类化合物为10-15份。

6、进一步地，干法混合的时间为120-150s；优选地，静置的时间为20-30s；优选地，搅拌的时间为180-200s。

7、进一步地，固化的温度为18-22℃；优选地，固化的湿度≥90％；优选地，干燥的温度为50-55℃；优选地，改性防渗材料的粒径大小为≥200目。

8、为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种利用上述的制备方法得到的改性防渗材料。

9、为了实现上述目的，根据本发明的第三个方面，提供了一种利用上述的制备方法得到的改性防渗材料在重金属吸附中的应用，重金属包括如下的至少一种：铜、锌、锰、铬、铁、镉、铅或汞。

10、进一步地，应用包括：将改性防渗材料加入含有重金属的溶液中，依次进行搅拌和过滤，完成重金属吸附；优选地，含有重金属的溶液的ph值为2-7，优选为3.5-7；优选地，搅拌的时间30-100min；优选地，搅拌的温度为15-40℃。

11、进一步地，改性防渗材料和重金属的质量比为(1～100)g:(5～1000)mg。

12、应用本发明的技术方案，本申请通过将膨润土、粉煤灰、粉土和聚丙烯酸盐混合制备得到的改性防渗材料应用于重金属吸附中，以实现重金属的减少，并且该材料在吸附重金属之后，还能维持原有的结构，具有较好的防渗性能。

技术特征：

1.一种改性防渗材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸盐包括取代或未取代的聚丙烯酸盐，优选所述聚丙烯酸盐包括取代或未取代的聚丙烯酸钠；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述取代的聚丙烯酸盐为含有酰肼基的聚丙烯酸盐时，所述含有酰肼基的聚丙烯酸盐的制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述聚丙烯酸盐为含有酰腙基的聚丙烯酸盐时，所述s1还包括：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干法混合的时间为120-150s；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化的温度为18-22℃；

7.利用权利要求1-6中任一项所述的制备方法得到的改性防渗材料。

8.利用权利要求1-6中任一项所述的制备方法得到的改性防渗材料在重金属吸附中的应用，其特征在于，所述重金属包括如下的至少一种：铜、锌、锰、铬、铁、镉、铅或汞。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括：将所述改性防渗材料加入含有所述重金属的溶液中，依次进行搅拌和过滤，完成所述重金属吸附；

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述改性防渗材料和所述重金属的质量比为(1～100)g:(5～1000)mg。

技术总结本发明提供了一种改性防渗材料、其制备方法及应用。该制备方法包括：S1，将膨润土、粉煤灰、粉土和聚丙烯酸盐进行干法混合，静置后加入有机溶剂，进行搅拌，得到混合物；S2，在密封环境下，将混合物进行固化，得到样品I；S3，将样品I进行干燥，得到改性防渗材料；其中，以重量份计，膨润土为55～75份，粉煤灰为25～45份，粉土为25～50份，聚丙烯酸盐为3～6份。本申请通过将膨润土、粉煤灰、粉土和聚丙烯酸盐混合制备得到的改性防渗材料应用于重金属吸附中，以实现重金属的减少，并且该材料在吸附重金属之后，还能维持原有的结构，具有较好的防渗性能。技术研发人员：王义,潘金,郭洋楠,翟小娟,李博,贺俞锦,王春雯,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：2024/9/17