人工鈉基膨潤土膨脹容的實驗研究

謝世平，張 健 ，于海波

（天津中聯格林科技發展有限公司，天津 3 01617）

人工鈉基膨潤土膨脹容的實驗研究

謝世平，張 健 ，于海波

（天津中聯格林科技發展有限公司，天津 3 01617）

通過在不同濃度的酸性、堿性、鹽性以及有色重金屬鹽溶液中分別測定人工鈉基膨潤土的膨脹容，分析了不同溶液對人工鈉基膨潤土膨脹容的影響。結果表明：酸性和鹽性溶液能明顯降低人工鈉基膨潤土的膨脹容，影響人工鈉基膨潤土的防滲效果；人工鈉基膨潤土有較強的耐堿性，其在堿性溶液中防滲效果幾乎不受影響；且人工鈉基膨潤土在一定程度上有吸附重金屬離子的作用。

人工鈉基膨潤土；膨脹容；防滲效果

隨著人工鈉基膨潤土防水毯在各工程實踐中的廣泛應用，人們開始越來越重視其在各種復雜溶劑成分的溶液中的防滲效果，然而就目前在生產人工鈉基膨潤土防水毯的各種原料中，對于防滲效果來說，占主導地位的仍是人工鈉基膨潤土，在各項檢測指標中，人工鈉基膨潤土膨脹容的高低能明顯反映鈉基膨潤土防水毯的防滲效果。

通過實驗分別在不同濃度的酸性、堿性、鹽性以及有色重金屬鹽溶液中測定人工鈉基膨潤土的膨脹容，從而更深入了解不同濃度不同溶液下人工鈉基膨潤土的防滲效果。

1 實驗儀器和藥品

儀器及器具主要有：土樣研磨器、200目標準篩、烘箱（溫度控制在105～110℃）、電子天平、5組100 mL量筒（每組5支）、5組稱量瓶（每組5只）、藥匙、標簽紙、燒杯、玻璃棒等。

藥品：HCl溶液（酸性）、固體Na2CO3（堿性）、無水CaCl2和固體MgCl2（鹽性）、無水Cu-SO4（有色重金屬鹽）。

2 實驗步驟

1） 分 別配置 0 ．1%、0．2%、0．3%、0．4%、0．5%濃度 H Cl、Na2CO3、CaCl2、MgCl2和 C uSO4溶液。

2）將人工鈉基膨潤土樣在研磨器中輕微研磨，土樣過200目標準篩，然后將過篩的土樣放在稱量瓶中。

3）將盛有土樣的稱量瓶去蓋，放于溫度控制在105～110℃的烘箱中3～4 h，將土樣烘干至恒重，然后取出，冷卻至室溫。

4） 分別用天平稱取5組（每組5份，每份2．00 g） 膨潤土土樣，放于預先貼好標簽的稱量瓶中，將各膨潤土土樣分多次放入已加入90 mL不同濃度各溶液的量筒內（每次在約30 s內緩慢加入不大于0．1 g膨潤土，待膨潤土沉至量筒底部后，再次添加膨潤土，相鄰時間間隔不少于10 min），直至2．00 g膨潤土完全加入量筒中，用玻璃棒使附著在量筒內壁上的膨潤土沉淀至量筒底部，然后分別用相應濃度溶液定容至100 mL（2 h后，如果發現量筒底部沉淀物中存在夾雜的空氣，允許以45°角緩慢旋轉量筒直到沉淀物均勻）。

5） 靜置24 h，讀取沉淀物界面刻度值（沉淀物不包括低密度的膨潤土絮凝物），以mL/2 g計，精確值0．5 mL。

3 實驗結果分析

3.1 不同pH的HCl溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容（酸性溶液）

從表1可看出：人工鈉基膨潤土在不同pH的HCl溶液中膨脹容隨pH的升高而增加，但都低于其在蒸餾水中的膨脹容。由此說明酸性溶液對人工鈉基膨潤土的膨脹容有很大影響，酸性越強，人工鈉基膨潤土的膨脹容越低。

表1 不同pH的HCl溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容

3.2 不同濃度的Na2CO3溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容（堿性溶液）

Na2CO3溶于水后，溶液呈強堿性。人工鈉基膨潤土在不同濃度的Na2CO3溶液中的膨脹容變化不大，與人工鈉基膨潤土在蒸餾水中的膨脹容相近。由此說明堿性溶液對人工鈉基膨潤土的膨脹容沒有太大影響。實驗結果見表2。

表2 不同濃度的Na2CO3溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容

3.3 不同濃度的CaCl2和MgCl2溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容（鹽性溶液）

由表3、4可得，人工鈉基膨潤土在不同濃度的CaCl2和MgCl2溶液中的膨脹容隨溶液鹽濃度的升高而減小，且均比其在蒸餾水中的膨脹容低。即鹽性溶液對人工鈉基膨潤土的膨脹容有很大影響，鹽濃度越高，人工鈉基膨潤土的膨脹容越低。

3.4 不同濃度的CuSO4溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容（有色重金屬鹽溶液）

無水CuSO4溶液屬于重金屬溶液，呈天藍色。人工鈉基膨潤土在不同濃度的CuSO4溶液中的膨脹容變化較大，CuSO4濃度越高，人工鈉基膨潤土的膨脹容越低，與其在蒸餾水中的膨脹容相差較遠；而且土樣上層呈天藍色，上清液較清澈，相對實驗前溶液顏色淺了很多，表明人工鈉基膨潤土能夠吸附重金屬離子，即重金屬溶液對人工鈉基膨潤土的膨脹容有很大影響且有吸附重金屬離子的特性。

表3 不同濃度的CaCl2溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容

表4 不同濃度的MgCl2溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容

表5 不同濃度的CuSO4溶液中人工鈉基膨潤土的膨脹容

4 結論

酸性溶液能明顯降低人工鈉基膨潤土的膨脹容，影響人工鈉基膨潤土的防滲效果；人工鈉基膨潤土有較強的耐堿性，其在堿性溶液中防滲效果幾乎不受影響，能起到良好的防滲功能；鹽性溶液對人工鈉基膨潤土的防滲效果的影響也較明顯，鹽濃度越高，人工鈉基膨潤土的膨脹容越低；而且人工鈉基膨潤土在一定程度上有吸附重金屬離子的作用。

Swelling Capacity of Artificial Na-bentonite

Xie Shiping,Zhang Jian,Yu Haibo
（Tianjin Zhongliangelin Keji Co．,Ltd,Tianjin 301617）

The influence of different solutions on swelling capacity of artificial Na-bentonite was analyzed by testing the swelling capacities in different concentrations of acidic,alkaline,salt,and nonferrous heavy metal solutions,respectively．The results showed that acidic and salt solutions could significantly decrease swelling capacity of artificial Na-bentonite,and influence impermeable effect of artificial Na-bentonite．The artificial Na-bentonite has good alkali resistance,its impermeable effect was not affected by alkaline solution．And it could adsorb heavy metal ions to a certain extent．

artificial Na-bentonite；swelling capacity；impermeable effect

TV443+．3

A

1005-8206（2012）02-0061-02

2011-11-06

謝世平（1963—），主要從事土工材料的研發與生產。E-mail：tjzlgl05@163．com。

（責任編輯：劉冬梅）