مقايسه نحوه تغييرات رفتار خميري و نفوذ پذيري بنتونيت در حضور آلاينده‌هاي آلي و فلزسنگين

The Comparison of Plastic and Permeability Behavior of Bentonite in the Presence of Organic and Heavy Metal Contaminants

نفوذپذيري كم و قابليت جذب آلاينده ­هاي گوناگون، بنتونيت را به عنوان مصالحي مناسب در مراكز دفن مهندسي زباله مطرح كرده است. حضور آلاينده در سيال منفذي و اندركنش آلاينده با پولك ­هاي رسي، خصوصيات فيزيكي و رفتاري خاك را تغيير مي‌دهد. آلاينده ­هاي آلي و فلزات سنگين دو دسته عمده از آلاينده ­هاي زيست­ محيطي در خاك به شمار مي­آيند. تحقيقات گذشته نشان مي‌دهند كه آلاينده آلي با كاهش ثابت دي‌الكتريك و فلز سنگين با افزايش ظرفيت و غلظت الكتروليت، لايه‌ دوگانه را فشرده مي‌كنند. لايه دوگانه فشرده‌تر، نفوذپذيري بيش‌تر و خاصيت خميري كم‌تري را ايجاد مي‌كند. با وجود توجه ويژه محققين و تحقيقات مختلفي كه در خصوص فرايند اندركنش آلاينده ­هاي آلي و فلز سنگين با كاني­هاي رسي انجام شده است، در زمينه مقايسه تغيير خصوصيات مهندسي بنتونيت در اندركنش با آلاينده­ هاي فوق تحقيقات محدودي انجام گرفته است. هدف اين مقاله مقايسه تغيير رفتار خميري و نفوذپذيري بنتونيت آلوده شده با آلاينده­ هاي آلي (متانول، اتانول، استيك اسيد و دايوكسان) و فلز سنگين (روي و سرب) مي­باشد. به اين منظور، آزمايشات حدود اتربرگ و تحكيم بر نمونه‌هاي بنتونيت آلوده شده با غلظت­هاي مختلف آلاينده آلي انجام شد و با نتايج موجود بنتونيت آلوده شده با فلز سنگين مقايسه شد. نتايج حاصل با مدل تئوريك لايه دو گانه گوي- چپمن مقايسه شده و تأثير پارامترهاي مختلف مدل شامل ثابت دي­الكتريك، ظرفيت كاتيون، شعاع هيدراته و غلظت فلز سنگين و تأثير آن­ها بر خصوصيات خميري و نفوذپذيري بنتونيت مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. نتايج نشان مي­دهند كه افزايش غلظت در حضور آلاينده آلي سبب كاهش خصوصيات خميري و افزايش ضريب هدايت هيدروليكي بنتونيت مي­شود. به طوري‌كه افزايش غلظت آلاينده آلي از 10 درصد به 40 درصد در نسبت تخلخل 2، نفوذپذيري را براي اتانول در حدود 10 برابر، متانول 7 برابر و در حضور استيك اسيد 4 برابر افزايش داده است. به طوري كه ثابت دي­الكتريك، لزجت سينماتيكي و اندازه‌ مولكولي تغيير رفتار بنتونيت را در حضور سيال آلي كنترل مي‌كند. نتايج تحقيق حاضر نشان مي­دهند كه تفاوت حد رواني بنتونيت در ثابت دي‌الكتريك يكسان به ازاي سيالات آلي متفاوت با لحاظ كردن اثر تفاوت در لزجت نسبي سيال قابل توجيه بوده كه عدم تطابق نتايج آزمايشگاهي با نظريه‌ لايه دوگانه، از اين منظر قابل تجزيه و تحليل است.

Bentonite is a suitable material in engineering landfills due to its low permeability and contaminant sorption ability. The presence of contaminant in pore fluid and its interaction with clay particles, changes the physical and behavioral properties of clays. Organic and heavy metal contaminants are two types of environmental contaminants. Prior researches have shown that organic contaminants compress the double layer due to their low dielectric constant. A compressed double layer makes a larger permeability and lower plasticity properties. In spite of several researches that have been done about organic and heavy metal contaminant interactions with clay minerals, there is lack of study about the difference between the influences of these two contaminants upon soil behaviour. The objective of this paper is to compare the plasticity and permeability changes of bentonite upon interaction with organic (Methanol, Ethanol, Acetic Acid, Dioxane) and heavy metal (Pb and Zn) contaminants