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摘要

改性地质聚合物对污染地下水的阻截能力研究

随着我国经济社会的快速发展，地下水污染问题日益加剧，科学防控地下水

污染有着重要的科学研究意义和工程应用价值。阻截墙技术因处理效率高、适用

范围广和实施成本低等优势被广泛应用于地下水污染场地的风险管控和治理领

域。地质聚合物是近些年发展起来的环境友好型阻截墙材料，具有抗渗性强、价

格低廉、耐久性良好等优点。地下水污染治理的主要对象包括有机污染物、无机

金属阳离子及阴离子等危害性较大的污染成分，但当前关于地质聚合物阻截材料

的应用多局限于对重金属阳离子的阻截管控，其对有机污染物和重金属阴离子的

吸附能力较弱，且缺乏相关的系统研究。

针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题，以十六烷基

CetyltrimethylammoniumbromideCTAB

三甲基溴化铵（,）为改性材料，对地质

聚合物进行有机改性，并研究CTAB改性地质聚合物阻截材料的防渗性能、吸附

性能及抗侵蚀能力，为改性地质聚合物在阻截地下污染源领域的应用提供基础理

论和实验数据支撑。主要研究内容及结论如下：

1CTAB

（）通过制备条件探究和结构表征试验，研究了掺加量对改性地质

聚合物阻截材料的凝结时间和微观结构的影响。试验结果表明：CTAB掺加量在

0.0~2.0wt%时，改性地质聚合物均能满足工程应用对凝结时间的要求；CTAB

XX-raydiffractionXRD

改性地质聚合物的射线衍射（,）图谱与未改性地质聚合

物相似，改性并没有改变地聚合物的矿物组成；经过有机改性之后，CTAB改性

地质聚合物试样中存在季铵盐阳离子，有助于提升其对阴离子污染物的吸附能力；

与未改性的地质聚合物试样相比，CTAB改性地质聚合物试样的比表面积和孔径、

孔容都有所增加，从而可以获得更多的吸附位点和更高的吸附容量。

（2）通过渗透试验、强度试验和吸附试验，研究了CTAB改性地质聚合物

阻截材料的抗渗性能、抗压强度和吸附能力。试验结果表明：CTAB掺加量在0.0

-7

~6.0wt%时，试样的渗透系数小于1.0×10cm/s的标准限值；CTAB掺加量0.0~

I

2.0wt%时，抗压强度远远大于0.1MPa，满足竖向隔离墙的强度要求；CTAB掺

加量为2.0wt%时，复合污染物体系中苯酚与Cr(Ⅵ)的去除率分别为57.51%和

28.18%CTABCr(Ⅵ)

；掺加量越大，改性地质聚合物试块对苯酚和的去除率越大。

（3）通过开放性浸泡试验，研究了CTAB改性地质聚合物在污染环境中的

抗侵蚀能力。试验结果表明：试块在污染物溶液中浸泡70d后，表面形貌完好，

未出现表皮脱落或者试块开裂等劣化现象，且质量变化率较小，在±1.0%之间，

证明CTAB改性地质聚合物在有机环境、硫酸盐环境和强酸环境中的兼容性能良

好，可作为阻截墙材料适用于复杂的污染环境中。

（4）通过干湿循环试验和冻融循环试验，研究了CTAB改性地质聚合物在

干湿循环和冻融循环下的稳定性。试验结果表明：掺加CTAB可以提高阻截材料

在干湿循环下的稳定性，有效减少试块的开裂现象；前两次冻融循环试验中，改

性与未改性地质聚合物均表现良好，渗透系数变化满足阻截墙要求，六次冻融循

环后，未改性地质聚合物试块的渗透系数增加了约63倍，而CTAB改性地质聚

175CTAB

合物试块