CN107413520A - 一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网及其制造方法，该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；芯部为固化有钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.2mm‑1.5mm；保护膜为厚度0.02μm‑0.05μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；延伸枝材料为固化有钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。本发明的河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网可吸附河底淤泥内的铁磁性材料、减少淤泥内硬质体的存在、回收可利用资源、减少污染。
Description
技术领域
本发明涉及环保治理领域，尤其涉及一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网及其制造方法。
背景技术
目前中国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入水体引起严重的环境污染。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。
六价铬是水体中最为典型的重金属污染物之一，能够引起一系列疾病。然而由于分离回收困难，土壤中六价铬污染治理仍缺乏有效手段，迫切需要发展一种可高效去除土壤中六价铬的方法。有研究证明磁性复合材料不仅能够高效吸附六价铬，将其还原成三价铬，而且能够在水体和土壤中实现磁回收。″此前利用黏土、生物炭等天然材料复配的修复技术虽然能够抓取重金属，但无法移除，而本项研究的磁回收功能是最大亮点。″该材料环境友好、性能稳定、制备方法简单，具有较高的应用价值。但由于该研究应用了石墨烯及纳米四氧化三铁，均非常规工业材料，获取难度高、成本也高，因此目前仅限于实验室，还没有推广到工业生产。
因此，市场上需要一种可吸附河底淤泥内的铁磁性材料、减少淤泥内硬质体的存在、回收可利用资源、减少污染的河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网及其方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种可吸附河底淤泥内的铁磁性材料、减少淤泥内硬质体的存在、回收可利用资源、减少污染的河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网及其制造方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网，该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；其中芯部构成复合丝轴线，延伸枝等距分布在轴线上，分布密度为20根/m，伸出轴线的长度为5cm-8cm；所述芯部为固化有占基体总质量百分比32％-35％粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.2mm-1.5mm；所述保护膜为厚度0.02μm-0.05μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；所述延伸枝的直径为0.6mm-0.8mm，材料为固化有占基体总质量百分比65％-70％粒径0.1mm-3mm钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。
制造上述河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网的方法，包括以下步聚：
1)预准备
①准备足量粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末、足量纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末、足量粒径0.1mm-3mm的钼坡莫合金粉末、足量超高分子量聚乙烯纤维原料树脂；
2)延伸枝制备
①将1)步骤①准备的钼坡莫合金粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶2混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径0.6mm-0.8mm的丝材，该丝材为超高分子量聚乙烯纤维丝材；
③将步骤②获得的超高分子量聚乙烯纤维丝材剪为长度5.5cm-8.5cm的小段，该小段即为所需延伸枝；
3)芯部的制备及芯部与延伸枝复合结构成型
①将1)步骤①准备的钕铁硼强磁粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶7混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径1.2mm-1.5mm的丝材，该丝材即为所需芯部；
③在热牵伸完结后，步骤②中所述通过凝胶纺喷及热牵伸的材料还处于流体状态时，将阶段2)获得的延伸枝按20根/m的间距等距插入处于流体状态的材料基体，插入深度为0.5mm，待完全冷却成型后，即获得所需芯部与延伸枝复合结构；
4)保护膜的制造
①以阶段3)获得的芯部与延伸枝复合结构为基体，以按质量比配比2∶3的纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末为原料，以物理气相沉积的方法将纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末沉积在芯部与延伸枝复合结构的表面，沉积厚度为0.02μm-0.05μm，即获得所需保护膜，表面沉积有保护膜的芯部与延伸枝复合结构即为所需复合丝；
5)最终成型
①将阶段4)获得的复合丝按10cm的网格间隙纺制成渔网状，即获得所需河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网。
使用本发明时，还可以在岸上的磁性软网不同端施加交流电，交流电通过含钕铁硼的轴线传递到钼坡莫上后，可以明显加强整个系统的磁场放大系数，获得更高的收集效率。同时由于致密沉积在整个装置表面的电绝缘体(二硫化钼和三氧化二铝)，也不会造成水底生物被电流伤害的后果。
与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)线性的整体结构切水及切泥性明显高于其它结构的收集设备，可以以更低的能量损耗和最高的效率完成磁性污染物的收集回收及再利用功能；(2)本发明采用了强磁体钕铁硼作为磁芯，以钼坡莫作为导磁及放大磁场的介质，是现有技术中从未应用的，原因在于：无论钕铁硼或是钼坡莫，都不易成型，且脆性很大，常规技术中很难将它们制成丝材并随一定的弯折而不失效，本发明通过采用柔性、强度及耐磨性均极好的超高分子量聚乙烯纤维作为两者共同的基体，通过固化粉末的方法实现其本质性能，是一个综合性的创新；(3)本发明作为功能部分的芯部和延伸枝均以超高分子量聚乙烯纤维为基体，一方面提升了整个磁性软网的韧性、强度及耐磨性，另一方面也大大增加了芯部和延伸枝内部的结合力，使本发明更加牢固耐用；(4)本发明中钕铁硼与超高分子量聚乙烯纤维的质量比、钼坡莫与超高分子量聚乙烯纤维的质量比均为多次试验后获得的可保证本发明正常使用机械性能和磁性能的最佳配比，是无法通过简单试验或逻辑推理中获得的，同时制造方法中制备这两种复合结构的比例也是长久的实践成果及控制最佳烧损量后的结果(两种材料在制造后，功能部分比例均上升、基体部分比例均下降，是由于在高聚反应时，作为基体的超高分子量聚乙烯纤维从原材料聚合而成时有一定质量损耗，控制这个损耗是保证本发明机械性能的核心要素)。
具体实施方式
实施例1
一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网，该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；其中芯部构成复合丝轴线，延伸枝等距分布在轴线上，分布密度为20根/m，伸出轴线的长度为7cm；所述芯部为固化有占基体总质量百分比32％-35％粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.4mm；所述保护膜为厚度0.04μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；所述延伸枝的直径为0.7mm，材料为固化有占基体总质量百分比65％-70％粒径1钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。
制造上述河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网的方法，包括以下步聚：
1)预准备
①准备足量粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末、足量纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末、足量粒径1mm的钼坡莫合金粉末、足量超高分子量聚乙烯纤维原料树脂；
2)延伸枝制备
①将1)步骤①准备的钼坡莫合金粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶2混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径0.7mm的丝材，该丝材为超高分子量聚乙烯纤维丝材；
③将步骤②获得的超高分子量聚乙烯纤维丝材剪为长度7.5cm的小段，该小段即为所需延伸枝；
3)芯部的制备及芯部与延伸枝复合结构成型
①将1)步骤①准备的钕铁硼强磁粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶7混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径1.4mm的丝材，该丝材即为所需芯部；
③在热牵伸完结后，步骤②中所述通过凝胶纺喷及热牵伸的材料还处于流体状态时，将阶段2)获得的延伸枝按20根/m的间距等距插入处于流体状态的材料基体，插入深度为0.5mm，待完全冷却成型后，即获得所需芯部与延伸枝复合结构；
4)保护膜的制造
①以阶段3)获得的芯部与延伸枝复合结构为基体，以按质量比配比2∶3的纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末为原料，以物理气相沉积的方法将纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末沉积在芯部与延伸枝复合结构的表面，沉积厚度为0.03μm，即获得所需保护膜，表面沉积有保护膜的芯部与延伸枝复合结构即为所需复合丝；
5)最终成型
①将阶段4)获得的复合丝按10cm的网格间隙纺制成渔网状，即获得所需河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网。
实施例2
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网，该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；其中芯部构成复合丝轴线，延伸枝等距分布在轴线上，分布密度为20根/m，伸出轴线的长度为5cm；所述芯部为固化有占基体总质量百分比32％-35％粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.2mm；所述保护膜为厚度0.02μm-0.05μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；所述延伸枝的直径为0.6mm，材料为固化有占基体总质量百分比65％-70％粒径0.1mm钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。
制造上述河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网的方法，包括以下步聚：
1)预准备
①准备足量粒径0.1mm的钼坡莫合金粉末；
2)延伸枝制备
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径0.6mm的丝材，该丝材为超高分子量聚乙烯纤维丝材；
③将步骤②获得的超高分子量聚乙烯纤维丝材剪为长度5.5cm的小段，该小段即为所需延伸枝；
3)芯部的制备及芯部与延伸枝复合结构成型
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径1.2mm的丝材，该丝材即为所需芯部；
4)保护膜的制造
①沉积厚度为0.02μm；
实施例3
整体与实施例1一致，差异之处在于：
一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网，该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；其中芯部构成复合丝轴线，延伸枝等距分布在轴线上，分布密度为20根/m，伸出轴线的长度为8cm；所述芯部为固化有占基体总质量百分比32％-35％粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.5mm；所述保护膜为厚度0.05μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；所述延伸枝的直径为0.8mm，材料为固化有占基体总质量百分比65％-70％粒径3mm钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。
制造上述河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网的方法，包括以下步聚：
1)预准备
①准备足量粒径3mm的钼坡莫合金粉末；
2)延伸枝制备
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径0.8mm的丝材，该丝材为超高分子量聚乙烯纤维丝材；
③将步骤②获得的超高分子量聚乙烯纤维丝材剪为长度8.5cm的小段，该小段即为所需延伸枝；
3)芯部的制备及芯部与延伸枝复合结构成型
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径1.5mm的丝材，该丝材即为所需芯部；
4)保护膜的制造
①沉积厚度为0.05μm；
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网，其特征在于：该磁性软网整体为渔网结构，所述渔网结构由多条复合丝组成，所述复合丝由芯部、保护膜及延伸枝构成；其中芯部构成复合丝轴线，延伸枝等距分布在轴线上，分布密度为20根/m，伸出轴线的长度为5cm-8cm；所述芯部为固化有占基体总质量百分比32％-35％粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末的超高分子量聚乙烯纤维，芯部的直径为1.2mm-1.5mm；所述保护膜为厚度0.02μm-0.05μm、内部质量比为2∶3的二硫化钼与三氧化二铝复合膜层；所述延伸枝的直径为0.6mm-0.8mm，材料为固化有占基体总质量百分比65％-70％粒径0.1mm-3mm钼坡莫合金粉末的超高分子量聚乙烯纤维。
2.一种制造权利要求1所述河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网的方法，其特征在于包括以下步聚：
1)预准备
①准备足量粒径0.01mm-0.02mm的钕铁硼强磁粉末、足量纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末、足量粒径0.1mm-3mm的钼坡莫合金粉末、足量超高分子量聚乙烯纤维原料树脂；
2)延伸枝制备
①将1)步骤①准备的钼坡莫合金粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶2混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径0.6mm-0.8mm的丝材，该丝材为超高分子量聚乙烯纤维丝材；
③将步骤②获得的超高分子量聚乙烯纤维丝材剪为长度5.5cm-8.5cm的小段，该小段即为所需延伸枝；
3)芯部的制备及芯部与延伸枝复合结构成型
①将1)步骤①准备的钕铁硼强磁粉末与超高分子量聚乙烯纤维原料树脂按质量比3∶7混合，将原料树脂熔为流体后将混合物搅拌均匀，然后采用齐格勒-纳塔催化剂处理后获得复合聚烃基纤维材料；
②采用十氢萘为溶剂，将步骤①获得的复合聚烃基纤维材料制成凝胶，以湿法纺丝将获得的凝胶纺喷及热牵伸为直径1.2mm-1.5mm的丝材，该丝材即为所需芯部；
③在热牵伸完结后，步骤②中所述通过凝胶纺喷及热牵伸的材料还处于流体状态时，将阶段2)获得的延伸枝按20根/m的间距等距插入处于流体状态的材料基体，插入深度为0.5mm，待完全冷却成型后，即获得所需芯部与延伸枝复合结构；
4)保护膜的制造
①以阶段3)获得的芯部与延伸枝复合结构为基体，以按质量比配比2∶3的纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末为原料，以物理气相沉积的方法将纳米二硫化钼粉末与纳米三氧化二铝粉末沉积在芯部与延伸枝复合结构的表面，沉积厚度为0.02μm-0.05μm，即获得所需保护膜，表面沉积有保护膜的芯部与延伸枝复合结构即为所需复合丝；
5)最终成型
①将阶段4)获得的复合丝按10cm的网格间隙纺制成渔网状，即获得所需河底於泥内铁磁性矿物回收用磁性软网。
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2017
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