مقایسه نحوه تغییرات رفتار خمیری و نفوذپذیری بنتونیت در حضور آلاینده‌های آلی و فلزسنگین

Abstract

نفوذپذیری کم و قابلیت جذب آلاینده­های گوناگون، بنتونیت را به عنوان مصالحی مناسب در مراکز دفن مهندسی زباله مطرح کرده است. حضور آلاینده در سیال منفذی و اندرکنش آلاینده با پولک­های رسی، خصوصیات فیزیکی و رفتاری خاک را تغییر می‌دهد. آلاینده­های آلی و فلزات سنگین دو دسته عمده از آلاینده­های زیست­محیطی در خاک به شمار می­آیند. تحقیقات گذشته نشان می‌دهند که آلاینده آلی با کاهش ثابت دی‌الکتریک و فلز سنگین با افزایش ظرفیت و غلظت الکترولیت، لایه‌ دوگانه را فشرده می‌کنند. لایه دوگانه فشرده‌تر، نفوذپذیری بیش‌تر و خاصیت خمیری کم‌تری را ایجاد می‌کند. با وجود توجه ویژه محققین و تحقیقات مختلفی که در خصوص فرایند اندرکنش آلاینده­های آلی و فلز سنگین با کانی­های رسی انجام شده است، در زمینه مقایسه تغییر خصوصیات مهندسی بنتونیت در اندرکنش با آلاینده­های فوق تحقیقات محدودی انجام گرفته است. هدف این مقاله مقایسه تغییر رفتار خمیری و نفوذپذیری بنتونیت آلوده شده با آلاینده­های آلی (متانول، اتانول، استیک اسید و دایوکسان) و فلز سنگین (روی و سرب) می­باشد. به این منظور، آزمایشات حدود اتربرگ و تحکیم بر نمونه‌های بنتونیت آلوده شده با غلظت­های مختلف آلاینده آلی انجام شد و با نتایج موجود بنتونیت آلوده شده با فلز سنگین مقایسه شد. نتایج حاصل با مدل تئوریک لایه دو گانه گوی- چپمن مقایسه شده و تأثیر پارامترهای مختلف مدل شامل ثابت دی­الکتریک، ظرفیت کاتیون، شعاع هیدراته و غلظت فلز سنگین و تأثیر آن­ها بر خصوصیات خمیری و نفوذپذیری بنتونیت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهند که افزایش غلظت در حضور آلاینده آلی سبب کاهش خصوصیات خمیری و افزایش ضریب هدایت هیدرولیکی بنتونیت می­شود. به طوری‌که افزایش غلظت آلاینده آلی از 10 درصد به 40 درصد در نسبت تخلخل 2، نفوذپذیری را برای اتانول در حدود 10 برابر، متانول 7 برابر و در حضور استیک اسید 4 برابر افزایش داده است. به طوری که ثابت دی­الکتریک، لزجت سینماتیکی و اندازه‌ مولکولی تغییر رفتار بنتونیت را در حضور سیال آلی کنترل می‌کند. نتایج تحقیق حاضر نشان می­دهند که تفاوت حد روانی بنتونیت در ثابت دی‌الکتریک یکسان به ازای سیالات آلی متفاوت با لحاظ کردن اثر تفاوت در لزجت نسبی سیال قابل توجیه بوده که عدم تطابق نتایج آزمایشگاهی با نظریه‌ لایه دوگانه، از این منظر قابل تجزیه و تحلیل است.