CN112481713A - 农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，它包括将有光聚酯基础切片经过SSP系统两级固相增粘工序，得到高粘度聚酯切片；增粘切片经螺杆挤压机挤压熔融，熔体经熔体管道输送到各纺丝位；经纺丝组件中喷丝板微孔喷出丝条；初生纤维经冷却成型、上油集束；再经过多级牵伸定型，其中在第二级牵伸前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油；最后通过卷绕机卷绕成型，得到产品。本发明采用活化油剂上油的加工工艺，在涤纶工业丝纺丝加工的基础上，生产对重金属离子具有吸附固定作用，农药残留物具有催化降解作用的高性能涤纶工业丝，再由高性能涤纶工业丝织成土工合成材料，用于重金属、农药等超标的农林土壤的修复和治理。

Description

农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺

技术领域

本发明涉及一种土工合成材料制备工艺，具体涉及一种土壤修复治理用土工合成材料制备工艺。

背景技术

随着工业化进程的不断加快，矿产资源的不合理开采及其冶炼排放、长期对土壤进行污水灌溉和污泥施用、人为活动引起的大气沉降、化肥和农药的施用等原因，造成了土壤污染严重。

目前在农林牧地的修复方面主要有物理修复、化学修复和生物修复的方法。⑴物理修复法主要是应用在污染土壤中无机污染物的修复技术上。根据土壤介质及污染物的物理特征，采用不同的方法将污染物质从土壤中分离出来，包括：依据粒径大小采用过滤或微过滤的方法进行分离：依据分布、密度大小采用沉淀或离心分离；依据磁性特征采用磁分离手段：依据表面特性采用浮选法进行分离等。多数物理分离修复技术都有设备简单，费用低廉，可持续高产等优点，但是在具体分离过程中，要考虑技术的可行性和各种因素的影响。包括要求污染物与土壤颗粒的物理特征的差异显著，特别是当土壤中有较大比例的黏粒、粉粒和腐殖质存在时很难操作等等。并且不可避免的耗时、耗物，技术难度大，且难以根治或者难以达到深层次的对土壤修复治理的目的。⑵化学修复技术中不可避免的利用螯合剂、钝化剂等修复材料，通过提高污染土壤中污染物的溶解性和它在液相中的可迁移性是实施该技术的关键。化学淋洗技术主要围绕着用表面活性剂处理有机污染物，用螯合剂或酸处理重金属来修复被污染的土壤。开展修复工作时，既可在原位进行修复，也可在异位进行修复。化学淋洗修复技术适用于各种类型污染物的治理，如重金属、放射性元素以及许多有机物，包括具有低辛烷/水分配系数的有机化合物、石油烃、羟基类化合物、易挥发有机物、PCBs以及多环芳烃等。但在修复过程中由于螯合剂或者钝化剂最终残留在土壤中，随着环境的变动导致迁移最终都会以污染物形式残留在土壤中，难以达到土壤有毒有害物质根治的目的。⑶生物修复技术利用生物为主体的环境污染的治理技术。利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤和水体中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。但生物修复技术时间长，且作物的针对性强，难以对有毒有害的农林土壤进行全方位的修复以及有害物质去除的目的。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，采用活化油剂上油的加工工艺，在涤纶工业丝纺丝加工的基础上，生产对重金属离子具有吸附固定作用，农药残留物具有催化降解作用的高性能涤纶工业丝，再由高性能涤纶工业丝织成土工合成材料，用于重金属、农药等超标的农林土壤的修复和治理。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，它包括将有光聚酯基础切片经过SSP系统两级固相增粘工序，得到高粘度聚酯切片；增粘切片经螺杆挤压机挤压熔融，熔体经熔体管道输送到各纺丝位；经纺丝组件中喷丝板微孔喷出丝条；初生纤维经冷却成型、上油集束；再经过多级牵伸定型，其中在第二级牵伸前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油；最后通过卷绕机卷绕成型，得到产品。

进一步地，所述光聚酯基础切片的特性粘度为0.68左右。

进一步地，所述高粘度聚酯切片的特性粘度为1.08左右。

进一步地，所述多级牵伸定型包括第一对冷辊单元、第二对热辊单元、第三对热辊单元、第四对热辊单元、第五对热辊单元，在第三对热辊单元前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油。

进一步地，所述高效复合修复剂，它包括以下制备步骤，

（1）修复剂前驱体的制备与纯化：

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三聚氰胺为原料，甲醇为溶剂，在带搅拌和冷凝回流的反应装置中，以氮气保护下，控制反应体系的温度为-10-5℃，先把三聚氰胺的甲醇溶液分为三等份，然后分批向三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的甲醇溶液中滴加三聚氰胺的甲醇溶液，三聚氰胺的甲醇溶液全部滴加滴毕后，反应体系移至于25℃下，继续反应10-20h，反应完成后体系中会有金黄色产物析出，过滤，并用甲醇洗涤，淡金黄色产物在40℃真空干燥，得到金黄色的修复剂前驱体；

（2）氨基修复剂（I）的制备：

在带有搅拌、回流冷凝管的反应器中，控制反应温度为0-5℃，在氮气保护及搅拌条件下，先加入乙二胺的甲醇溶液，然后再将修复剂前驱体加入，搅拌，混合均匀，然后在25℃下，反应20-30h，再在80-100℃的条件下减压蒸馏3-5h除去甲醇和多余的乙二胺，得到黄色粘稠产物，即为氨基修复剂（I）；

（3）磷酸酯修复剂（II）的制备：

将亚磷酸加入到浓盐酸中混合均匀，控制亚磷酸在浓盐酸中浓度为0.25-1.25mol/L，浓盐酸为10-12mol/L的盐酸溶液，然后在0-10℃条件下，滴加氨基修复剂（I）的水溶液，氨基修复剂（I）的水溶液滴加过程在30min内滴加完成；然后再在85-90℃的搅拌条件下，滴加甲醛水溶液，甲醛水溶液滴加完毕后反应体系，再在90℃条件下保温反应1-2h，最后升温至105-110℃，回流2-4h，回流结束后，关闭回流装置，打开HCl吸收瓶，浓缩反应混合液，浓缩温度105-110℃，浓缩至无HCl放出后，冷却至室温，得到含量为25-55%的淡黄色透明液体的磷酸酯修复剂（II）的水溶液，减压蒸馏得到磷酸酯修复剂（II）；

（4）复合：

把氨基修复剂（I）和磷酸酯修复剂（II）分散在去离子水中，然后再加入多孔二氧化硅和多孔碳材料，进行原位分散吸附固定负载修复剂，制备得到产品。

本发明中，以涤纶工业丝高温活化油剂为原料，采用高速分散的方法，加入复合修复剂，根据使用环境的差异制备得到对重金属修复以及有机物吸附降解特性的活化型涤纶工业丝专用油剂。

本发明中，根据农林水田、矿山、丘陵以及湖泊等环境的水质、土壤、污染物成份的差异，以农林土壤修复治理用高性能活化工业丝为基础原料，采用经编、织造以及熔喷等工艺，生产满足农田、矿山、湖泊湿地、土壤等治理需求的农田修复非织造布、矿山修复遮盖布、营养富集格栅、重金属收集针刺布等土工合成材料制品。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明首先制备对重金属和残留农药具有吸附降解除去效果的高效复合修复材料，通过配置专用的活化油剂，采用增黏切片经熔融纺丝，在常规集束上油基础上，在第二和第三对辊之间进行专用的活化油剂上油，利用热辊的温度，对活化油剂进行固化处理，实现高效复合修复材料在纤维上的稳定持久附着，纤维经多级牵伸定型，再经卷绕制备得到农林土壤修复治理用活化涤纶工业丝，通过后道织造工艺编织得到所需的农田修复非织造布、矿山修复遮盖布、营养富集格栅、重金属收集针刺布等土工合成材料制品，其中高效复合修复材料，具有9个氨基修复剂（I）和30个磷酸酯修复剂（II），对铬、镉、铜、砷、锑、铅6种重金属离子具有优异的吸附效果，对农药残留（有机磷、有机氯和磺酰脲类）物具有吸附作用和降解作用，解决了常规用于土壤治理用土工合成材料对土壤中多种重金属离子、农药残留物的吸附固定效率不高和随着土工合成材料使用时间延长，已吸附固定的杂质出现二次溶出和迁移等问题，将对农林土壤修复治理用高效修复固定材料混于活化油剂中，再对活化油剂上油系统位置改造，实现了高效复合修复剂在涤纶工业丝上有效固定，避免了常规的物理共混引入到纤维中导致修复剂的降解而失效，同时采用活化油剂上油的工艺，即可在现有的纺丝工艺的基础上，通过调整油剂的功能，实现多种高效复合修复剂在纤维上的均匀负载，将对农林土壤修复治理用耐冲洗高性能涤纶工业丝为基础原料，采用经编织造或熔喷等形式，制成对农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料，该新型环保土工合成材料既具有农林水田土壤固定保持水土流失的作用，同时又具有去除环境中有毒（重金属离子、有机污染物）物质的作用，从而真正从本质上改善土壤环境、提高土壤质量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本发明所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，它包括将特性粘度为0.68左右的有光聚酯基础切片经过SSP系统两级固相增粘工序，得到特性粘度为1.08左右的高粘度聚酯切片；增粘切片经螺杆挤压机挤压熔融，熔体经熔体管道输送到各纺丝位；经纺丝组件中喷丝板微孔喷出丝条；初生纤维经冷却成型、上油集束；再经过多级牵伸定型，其中在第二级牵伸前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油；最后通过卷绕机卷绕成型，得到产品。

进一步地，所述多级牵伸定型包括第一对冷辊单元、第二对热辊单元、第三对热辊单元、第四对热辊单元、第五对热辊单元，在第三对热辊单元前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油。

进一步地，所述高效复合修复剂，它包括以下制备步骤，

（1）修复剂前驱体的制备与纯化：

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三聚氰胺为原料，甲醇为溶剂，在带搅拌和冷凝回流的反应装置中，以氮气保护下，控制反应体系的温度为0℃，先把三聚氰胺的甲醇溶液分为三等份，然后分批向三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的甲醇溶液中滴加三聚氰胺的甲醇溶液，三聚氰胺的甲醇溶液全部滴加滴毕后，反应体系移至于25℃下，继续反应15h，反应完成后体系中会有金黄色产物析出，过滤，并用甲醇洗涤，淡金黄色产物在40℃真空干燥，得到金黄色的修复剂前驱体；

（2）氨基修复剂（I）的制备：

在带有搅拌、回流冷凝管的反应器中，控制反应温度为1℃，在氮气保护及搅拌条件下，先加入乙二胺的甲醇溶液，然后再将修复剂前驱体加入，搅拌，混合均匀，然后在25℃下，反应22h，再在85℃的条件下减压蒸馏4h除去甲醇和多余的乙二胺，得到黄色粘稠产物，即为氨基修复剂（I）；

（3）磷酸酯修复剂（II）的制备：

将亚磷酸加入到浓盐酸中混合均匀，控制亚磷酸在浓盐酸中浓度为1.05mol/L，浓盐酸为10.5mol/L的盐酸溶液，然后在4℃条件下，滴加氨基修复剂（I）的水溶液，氨基修复剂（I）的水溶液滴加过程在30min内滴加完成；然后再在87℃的搅拌条件下，滴加甲醛水溶液，甲醛水溶液滴加完毕后反应体系，再在90℃条件下保温反应1.2h，最后升温至108℃，回流2.5h，回流结束后，关闭回流装置，打开HCl吸收瓶，浓缩反应混合液，浓缩温度107℃，浓缩至无HCl放出后，冷却至室温，得到含量为30%的淡黄色透明液体的磷酸酯修复剂（II）的水溶液，减压蒸馏得到磷酸酯修复剂（II）；

（4）复合：

把氨基修复剂（I）和磷酸酯修复剂（II）分散在去离子水中，然后再加入多孔二氧化硅和多孔碳材料，进行原位分散吸附固定负载修复剂，制备得到产品。

实施例2

本发明所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，它包括将特性粘度为0.68左右的有光聚酯基础切片经过SSP系统两级固相增粘工序，得到特性粘度为1.08左右的高粘度聚酯切片；增粘切片经螺杆挤压机挤压熔融，熔体经熔体管道输送到各纺丝位；经纺丝组件中喷丝板微孔喷出丝条；初生纤维经冷却成型、上油集束；再经过多级牵伸定型，其中在第二级牵伸前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油；最后通过卷绕机卷绕成型，得到产品。

进一步地，所述多级牵伸定型包括第一对冷辊单元、第二对热辊单元、第三对热辊单元、第四对热辊单元、第五对热辊单元，在第三对热辊单元前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油。

进一步地，所述高效复合修复剂，它包括以下制备步骤，

（1）修复剂前驱体的制备与纯化：

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三聚氰胺为原料，甲醇为溶剂，在带搅拌和冷凝回流的反应装置中，以氮气保护下，控制反应体系的温度为3℃，先把三聚氰胺的甲醇溶液分为三等份，然后分批向三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的甲醇溶液中滴加三聚氰胺的甲醇溶液，三聚氰胺的甲醇溶液全部滴加滴毕后，反应体系移至于25℃下，继续反应16h，反应完成后体系中会有金黄色产物析出，过滤，并用甲醇洗涤，淡金黄色产物在40℃真空干燥，得到金黄色的修复剂前驱体；

（2）氨基修复剂（I）的制备：

在带有搅拌、回流冷凝管的反应器中，控制反应温度为4℃，在氮气保护及搅拌条件下，先加入乙二胺的甲醇溶液，然后再将修复剂前驱体加入，搅拌，混合均匀，然后在25℃下，反应27h，再在95℃的条件下减压蒸馏4.5h除去甲醇和多余的乙二胺，得到黄色粘稠产物，即为氨基修复剂（I）；

（3）磷酸酯修复剂（II）的制备：

将亚磷酸加入到浓盐酸中混合均匀，控制亚磷酸在浓盐酸中浓度为0.85mol/L，浓盐酸为11.5mol/L的盐酸溶液，然后在6℃条件下，滴加氨基修复剂（I）的水溶液，氨基修复剂（I）的水溶液滴加过程在30min内滴加完成；然后再在88℃的搅拌条件下，滴加甲醛水溶液，甲醛水溶液滴加完毕后反应体系，再在90℃条件下保温反应1.8h，最后升温至109℃，回流3.5h，回流结束后，关闭回流装置，打开HCl吸收瓶，浓缩反应混合液，浓缩温度108℃，浓缩至无HCl放出后，冷却至室温，得到含量为50%的淡黄色透明液体的磷酸酯修复剂（II）的水溶液，减压蒸馏得到磷酸酯修复剂（II）；

（4）复合：

把氨基修复剂（I）和磷酸酯修复剂（II）分散在去离子水中，然后再加入多孔二氧化硅和多孔碳材料，进行原位分散吸附固定负载修复剂，制备得到产品。

本发明首先制备对重金属和残留农药具有吸附降解除去效果的高效复合修复材料，通过配置专用的活化油剂，采用增黏切片经熔融纺丝，在常规集束上油基础上，在第二和第三对辊之间进行专用的活化油剂上油，利用热辊的温度，对活化油剂进行固化处理，实现高效复合修复材料在纤维上的稳定持久附着，纤维经多级牵伸定型，再经卷绕制备得到农林土壤修复治理用活化涤纶工业丝，通过后道织造工艺编织得到所需的农田修复非织造布、矿山修复遮盖布、营养富集格栅、重金属收集针刺布等土工合成材料制品，其中高效复合修复材料，具有9个氨基修复剂（I）和30个磷酸酯修复剂（II），对铬、镉、铜、砷、锑、铅6种重金属离子具有优异的吸附效果，对农药残留（有机磷、有机氯和磺酰脲类）物具有吸附作用和降解作用，解决了常规用于土壤治理用土工合成材料对土壤中多种重金属离子、农药残留物的吸附固定效率不高和随着土工合成材料使用时间延长，已吸附固定的杂质出现二次溶出和迁移等问题，将对农林土壤修复治理用高效修复固定材料混于活化油剂中，再对活化油剂上油系统位置改造，实现了高效复合修复剂在涤纶工业丝上有效固定，避免了常规的物理共混引入到纤维中导致修复剂的降解而失效，同时采用活化油剂上油的工艺，即可在现有的纺丝工艺的基础上，通过调整油剂的功能，实现多种高效复合修复剂在纤维上的均匀负载，将对农林土壤修复治理用耐冲洗高性能涤纶工业丝为基础原料，采用经编织造或熔喷等形式，制成对农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料，该新型环保土工合成材料既具有农林水田土壤固定保持水土流失的作用，同时又具有去除环境中有毒（重金属离子、有机污染物）物质的作用，从而真正从本质上改善土壤环境、提高土壤质量。

本发明提供了一种思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，其特征在于：它包括将有光聚酯基础切片经过SSP系统两级固相增粘工序，得到高粘度聚酯切片；增粘切片经螺杆挤压机挤压熔融，熔体经熔体管道输送到各纺丝位；经纺丝组件中喷丝板微孔喷出丝条；初生纤维经冷却成型、上油集束；再经过多级牵伸定型，其中在第二级牵伸前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油；最后通过卷绕机卷绕成型，得到产品。

2.根据权利要求1所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，其特征在于：所述光聚酯基础切片的特性粘度为0.68左右。

3.根据权利要求1所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，其特征在于：所述高粘度聚酯切片的特性粘度为1.08左右。

4.根据权利要求1所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，其特征在于：所述多级牵伸定型包括第一对冷辊单元、第二对热辊单元、第三对热辊单元、第四对热辊单元、第五对热辊单元，在第三对热辊单元前将混有高效复合修复剂的专用活化油剂进行上油。

5.根据权利要求1所述的农林土壤修复治理用耐冲洗土工合成材料制备工艺，其特征在于：所述高效复合修复剂，它包括以下制备步骤，

（1）修复剂前驱体的制备与纯化：

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和三聚氰胺为原料，甲醇为溶剂，在带搅拌和冷凝回流的反应装置中，以氮气保护下，控制反应体系的温度为-10-5℃，先把三聚氰胺的甲醇溶液分为三等份，然后分批向三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的甲醇溶液中滴加三聚氰胺的甲醇溶液，三聚氰胺的甲醇溶液全部滴加滴毕后，反应体系移至于25℃下，继续反应10-20h，反应完成后体系中会有金黄色产物析出，过滤，并用甲醇洗涤，淡金黄色产物在40℃真空干燥，得到金黄色的修复剂前驱体；

（2）氨基修复剂（I）的制备：

在带有搅拌、回流冷凝管的反应器中，控制反应温度为0-5℃，在氮气保护及搅拌条件下，先加入乙二胺的甲醇溶液，然后再将修复剂前驱体加入，搅拌，混合均匀，然后在25℃下，反应20-30h，再在80-100℃的条件下减压蒸馏3-5h除去甲醇和多余的乙二胺，得到黄色粘稠产物，即为氨基修复剂（I）；

（3）磷酸酯修复剂（II）的制备：

将亚磷酸加入到浓盐酸中混合均匀，控制亚磷酸在浓盐酸中浓度为0.25-1.25mol/L，浓盐酸为10-12mol/L的盐酸溶液，然后在0-10℃条件下，滴加氨基修复剂（I）的水溶液，氨基修复剂（I）的水溶液滴加过程在30min内滴加完成；然后再在85-90℃的搅拌条件下，滴加甲醛水溶液，甲醛水溶液滴加完毕后反应体系，再在90℃条件下保温反应1-2h，最后升温至105-110℃，回流2-4h，回流结束后，关闭回流装置，打开HCl吸收瓶，浓缩反应混合液，浓缩温度105-110℃，浓缩至无HCl放出后，冷却至室温，得到含量为25-55%的淡黄色透明液体的磷酸酯修复剂（II）的水溶液，减压蒸馏得到磷酸酯修复剂（II）；

（4）复合：

把氨基修复剂（I）和磷酸酯修复剂（II）分散在去离子水中，然后再加入多孔二氧化硅和多孔碳材料，进行原位分散吸附固定负载修复剂，制备得到产品。