儲(chǔ)存工業(yè)垃圾從來都不是體面的工作,而且正變得越來越難。例如,新技術(shù)在提純鋁和釩這類材料的同時(shí)也產(chǎn)生了副產(chǎn)物,它們要被封閉以避免接觸到人類和環(huán)境。傳統(tǒng)的“凈化”火力發(fā)電廠廢氣的方法阻止了二氧化硫進(jìn)入大氣,但卻產(chǎn)生了一種濃度更大的殘留氣體。
現(xiàn)在,對(duì)常用的存儲(chǔ)材料來說,許多類似的垃圾酸堿性太強(qiáng)或濃度太大。
基于上面的原因,威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究者們與公司合作,計(jì)劃在國家科學(xué)基金產(chǎn)學(xué)研計(jì)劃的支持下,通過與聚合物共熔來強(qiáng)化儲(chǔ)存材料。
研究者們的出發(fā)點(diǎn)是鈉基膨潤土,它們?cè)诟鞣N環(huán)境中的應(yīng)用被證明是可靠的,接觸到水或其他液體時(shí)基本上會(huì)膨脹起來,并形成密封帶。但是,在遇到像“赤泥”的強(qiáng)堿性等極端環(huán)境時(shí),這些粘土有時(shí)不會(huì)充分膨脹。
“你必須能夠永久儲(chǔ)存幾百英畝面積的廢液,”威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校著名的土木、環(huán)境兼地質(zhì)工程專家Craig H. Benson說,“有效地儲(chǔ)存廢液是這些公司與他們所在社區(qū)簽訂的合同的一部分!
Benson與他的同事Tuncer Edil、William Likos,以及前博士生Joe Scalia在過去五年中嘗試了不同的方法,目的是將聚合物混入膨潤土中。最終,他們發(fā)現(xiàn)最佳方案是讓聚合物分子環(huán)繞在膨潤土的表面,隨著粘土的膨脹,從根本上找到進(jìn)入液體流路的方法。通過這種方法產(chǎn)生的材料可以耐受pH值最低為1(強(qiáng)酸性)最高為14(強(qiáng)堿性)的環(huán)境,這取決于材料中物質(zhì)的濃度。
為了讓他們的材料適合商業(yè)應(yīng)用,研發(fā)者們與大型礦產(chǎn)技術(shù)公司CETCO的工程師合作。作為技術(shù)服務(wù)經(jīng)理在CETCO芝加哥分公司工作的Chris Athanassopoulos認(rèn)為,威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校工程師的參與,使公司員工更易對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)產(chǎn)生興趣。
“不幸的是,當(dāng)與設(shè)計(jì)工程師或監(jiān)管討論時(shí),他們總會(huì)用許多經(jīng)驗(yàn)來教育銷售人員或者是只有承諾而無技術(shù)依據(jù)的人,”Athanassopoulos說道。“而在Craig實(shí)驗(yàn)室,通過長(zhǎng)期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),我們的結(jié)果得到了驗(yàn)證!
Athanassopoulos和他CETCO公司的合作者M(jìn)ike Donovan逐漸找到了制作并銷售這種產(chǎn)品的方法,這種產(chǎn)品被稱為點(diǎn)塑型膨潤土防水墊。同時(shí),他們也一直在開發(fā)另外一種類似產(chǎn)品——連續(xù)型膨潤土防水墊。
到目前為止,這種商品已經(jīng)被世界上最大的鋁業(yè)生產(chǎn)商之一Alcoa所采用,這家公司最近用這種材料來裝備一條鋁尾礦存儲(chǔ)設(shè)備。
在此基礎(chǔ)上,Benson計(jì)劃重點(diǎn)研究這種材料工作的化學(xué)機(jī)理,最終建立起研發(fā)機(jī)制,從而創(chuàng)造一系列可以應(yīng)對(duì)各種極端化學(xué)環(huán)境的材料。它不僅可以應(yīng)用于工業(yè)垃圾的儲(chǔ)存,Benson也看到了該研究在不同方面的應(yīng)用潛力,例如堵塞油井、建立保護(hù)墻來隔離供水區(qū)和被污染的地下水區(qū)域等。威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究者們對(duì)這種富有彈性的環(huán)保材料機(jī)理研究日益深入,與此同時(shí),工業(yè)合作者也在尋找方法,目的是將他們的制造工藝應(yīng)用于普及這種材料的應(yīng)用。
“Craig和他的團(tuán)隊(duì)一直在提出問題、進(jìn)行實(shí)驗(yàn),”Athanassopoulos說道。“從他們身上,我們學(xué)到了很多!
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