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一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法，该离子交换纤维由下述步骤制备得到：选用特定合成纤维，在浓度为10～15％多胺的有机溶剂中，90～150℃恒温搅拌反应8～16h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90～150℃恒温搅拌反应10～15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。本发明离子交换纤维以合成纤维为基体，经多胺化和磷酸化等化学处理方法改性后可应用于土壤重金属污染的治理，本发明制备方法简单、快捷，适合工业化生产，且通过吸附、交换可永久去除土壤中的重金属，达到修复土壤重金属污染的目的。

Description

一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，涉及一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法与应用。
背景技术
土壤重金属污染是土壤污染的一大类，主要指由于人类活动，土壤中微量重金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。土壤污染具有隐蔽性和滞后性，所以土壤污染一旦发现，仅仅依靠切断污染源的方法则很难恢复，需要借助其他方法达到治理的目的。
目前，土壤重金属污染治理方法主要有客土法、翻耕法、化学治理法、和生物修复法等。客土法是向重金属污染土壤中加入大量未污染土壤，覆盖其表面或者混合而达到减轻危害的目的。翻耕法是通过翻耕将浓度低的下层土壤翻至上层。化学治理法主要就是向土壤中投入抑制剂和改良剂，减少有效态重金属和增加土壤肥力。生物修复法就是利用某些特定的动植物吸附或者吸收重金属，从而降低土壤中重金属浓度。以上方法在土壤重金属污染治理方面都存在一定的不足，比如：客土法只能达到稀释土壤中重金属污染的目的，并不能去除重金属；化学淋洗法使用的化学淋洗液产生含重金属污水，需要后续水处理，而且易造成地下水污染，土壤养分流失，土壤结构破坏等问题。
CN200980124086公开了一种土壤修复方法，将金属结合颗粒加入到污染场地，同时在所述场地繁殖植物，是化学治理方法和植物修复法的结合。该专利所述方法存在以下不足：一，投入到土壤中的金属结合颗粒无法回收，使重金属无法脱离被污染土壤；二，该金属结合颗粒对重金属的螯合是不可逆的，导致螯合的重金属无法被植物吸收。
CN201210383318公开了一种重金属污染土壤修复用固化剂，该固化剂可以固化土壤中的重金属，减少重金属的浸出毒性，但并不能将重金属从土壤中去除。而且在修复过程中需要将其与土壤混合，混合过程中喷洒水，添加生石灰。这不仅破坏土壤的结构，减少土壤微生物多样性，降低土壤肥力，而且会形成污水，造成二次污染。
基于以上方法及发明存在的不足，本发明公开一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法，可以在不破坏土壤结构，降低土壤肥力及产生二次污染的前提下永久的去除土壤中的有效态重金属，达到真正意义上的土壤安全。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种土壤修复用离子交换纤维及其制备方法，以避免在土壤重金属污染修复时破坏土壤结构，降低土壤肥力及产生二次污染。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种土壤修复用离子交换纤维，该离子交换纤维由下述步骤制备得到：
选用特定合成纤维，在浓度为10～15％多胺的有机溶剂中，90～150℃恒温搅拌反应8～16h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；
将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90～150℃恒温搅拌反应10～15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
所述的特定合成纤维选自聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯～丙烯腈共聚物中的一种或多种。
所述的多胺选自乙二胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、三乙烯四胺、三缩四乙二胺中的一种或多种。
所述的有机溶剂选自乙醇、乙醚、丙酮、苯、甲醇中的一种或多种。
所述的酸性溶液为磷酸氢二钠、浓盐酸和水的混合溶液。
所述的酸性溶液制备方法为：称取磷酸氢二钠12g溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
一种土壤修复用离子交换纤维的制备方法，该离子交换纤维由下述步骤制备得到：
选用特定合成纤维，在浓度为10～15％多胺的有机溶剂中，90～150℃恒温搅拌反应8～16h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；
将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90～150℃恒温搅拌反应10～15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
一种土壤修复用离子交换纤维在土壤修复中的应用。
土壤修复用离子交换纤维的应用方法为：将所述的土壤修复用离子交换纤维轧制成型或装在网袋中，埋进重金属污染的土壤中经吸附、交换后再从土壤中移出，以去除土壤有效态重金属。
所述的土壤修复用离子交换纤维轧制成20cm*10cm*5cm的块状，或100cm*10cm*5cm的条状；所述的网袋是30目尼龙网袋，或30目不锈钢网袋。
本发明的有益效果：
1、本发明土壤修复用离子交换纤维制备方法简单、快捷、易操作，适于工业化生产；
2、本发明对土壤中有效态重金属螯合能力强、性能稳定，可再生，节省使用成本；
3、本发明离子交换纤维可以制成砖块状、条状埋进重金属污染土壤中，或以颗粒状装在尼龙或不锈钢网袋中再埋进土壤，实际应用形式多样；
4、本发明土壤修复用离子交换纤维以填埋的方式去除土壤重金属，不破坏土壤结构，不影响土壤肥力，不造成二次污染，并且吸附、交换重金属后可从土壤中移除，永久的去除土壤中的有效态重金属，达到真正意思上的环境治理和土壤安全。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明，但不是对本发明的限制。
实施例1
15％的乙二胺～甲醇溶液配置：量取15mL乙二胺溶于85mL甲醇溶液中。
酸性溶液配置：称取12g磷酸氢二钠溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
称取5g聚烯烃纤维，加进15％的乙二胺～甲醇溶液150mL，100℃恒温搅拌反应15h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90℃恒温搅拌反应15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
实施例2
10％的三乙烯四胺～乙醚溶液配置：量取10mL三乙烯四胺溶于90mL乙醚溶液中。
酸性溶液配置：称取12g磷酸氢二钠溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
称取5g聚乙烯醇纤维，加进10％的三乙烯四胺～乙醚溶液150mL，150℃恒温搅拌反应13h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；将多胺离子交换纤维在酸性溶液中130℃恒温搅拌反应13h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
实施例3
12％的三乙烯四胺～乙醇溶液配置：量取12mL乙二胺溶于88mL乙醇溶液中。酸性溶液配置：称取12g磷酸氢二钠溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
称取5g聚氯乙烯纤维，加进12％的三乙烯四胺～乙醇溶液150mL，150℃恒温搅拌反应12h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；将多胺离子交换纤维在酸性溶液中150℃恒温搅拌反应15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
实施例4
15％的三缩四乙二胺～乙醇溶液配置：量取15mL三缩四乙二胺溶于85mL乙醇溶液中。
酸性溶液配置：称取12g磷酸氢二钠溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
称取5g聚乙烯～丙烯腈纤维，加进15％的三缩四乙二胺～乙醇溶液150mL，150℃恒温搅拌反应15h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；将多胺离子交换纤维在酸性溶液中140℃恒温搅拌反应15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
实施例5
以农田重金属污染治理为例说明土壤修复用离子交换纤维的使用方法。
实施例1中制得的土壤修复用离子交换纤维呈球状，直径在0.5～1.0cm左右。将该离子纤维轧制剪切成20cm*10cm*5cm的砖块状，在农田翻耕时埋入，埋入深度即耕种层深度。由于土壤修复用离子交换纤维对重金属的吸附力比植物根部强数千倍，且螯合作用强、性能稳定，从而确保农作物稳定、安全、生长。在种植农作物三季后，再借助翻耕将这些吸附螯合了重金属的离子交换纤维从土里移出，即可达到永久去除土壤中有效态重金属的目的。
本发明离子交换纤维以合成纤维为基体，经多胺化和磷酸化等化学处理方法改性后可应用于土壤重金属污染的治理，本发明离子交换纤维制备方法简单、快捷，适合工业化生产，且通过吸附、交换可永久去除土壤中的重金属，达到修复土壤重金属污染的目的。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，该离子交换纤维由下述步骤制备得到：
选用特定合成纤维，在浓度为10～15％多胺的有机溶剂中，90～150℃恒温搅拌反应8～16h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；
将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90～150℃恒温搅拌反应10～15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
2.根据权利要求1所述的一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，所述的特定合成纤维选自聚烯烃、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯～丙烯腈共聚物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，所述的多胺选自乙二胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、三乙烯四胺、三缩四乙二胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，所述的有机溶剂选自乙醇、乙醚、丙酮、苯、甲醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，所述的酸性溶液为磷酸氢二钠、浓盐酸和水的混合溶液。
6.根据权利要求5所述的一种土壤修复用离子交换纤维，其特征在于，所述的酸性溶液制备方法为：称取磷酸氢二钠12g溶于100mL蒸馏水中，再加10mL浓盐酸混合均匀。
7.一种土壤修复用离子交换纤维的制备方法，其特征在于，该离子交换纤维由下述步骤制备得到：
选用特定合成纤维，在浓度为10～15％多胺的有机溶剂中，90～150℃恒温搅拌反应8～16h，取出反应纤维水洗至中性，得到多胺离子交换纤维；
将多胺离子交换纤维在酸性溶液中90～150℃恒温搅拌反应10～15h，取出反应纤维用1mol/L盐酸处理，再水洗至中性，得到土壤修复用离子交换纤维。
8.一种土壤修复用离子交换纤维在土壤修复中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，土壤修复用离子交换纤维的应用方法为：将所述的土壤修复用离子交换纤维轧制成型或装在网袋中，埋进重金属污染的土壤中经吸附、交换后再从土壤中移出，以去除土壤有效态重金属。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的土壤修复用离子交换纤维轧制成20cm*10cm*5cm的块状，或100cm*10cm*5cm的条状；所述的网袋是30目尼龙网袋，或30目不锈钢网袋。
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