一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构。该纤维毯结构采用不溶性固体纤维材料，由重金属螯合功能层和泡沫层构成，纤维毯各层之间采用耐水线缝合或采用耐水粘合剂粘合。该纤维毯应用过程中，需先根据含重金属水体pH、重金属种类及所选螯合纤维材料最佳螯合捕集pH，进行水体pH调控；然后将纤维毯置于含重金属水体中螯合捕集一定时间；最后取出螯合捕集纤维毯，对螯合捕集纤维毯活化，回收纤维毯和重金属元素。该纤维毯可有效去除水体中痕量重金属离子，有效阻断了重金属环境风险传递主要途径，并且处理后纤维毯可活化回收。此外，纤维毯及其应用具有处理速度快、操作工艺简单、可有效处理复合污染、处理效果好、材料可活化回收等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于重金属污染治理领域，具体涉及一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构。
技术介绍
社会经济的飞速发展和人口数量的不断增加，伴随着对自然资源的索取量的大幅增加，重金属资源便是其中典型。重金属资源的开采、冶炼、加工及应用过程均会产生重金属环境污染。调查表明，地表水方面：我国江河湖库底质的重金属污染率高达80.1%，黄河、淮河、松花江、辽河等十大流域重金属超标断面的污染程度均为超V类，长江水系镉污染情况仅次于COD、BOD以及汞污染，黄河水系总镉含量超标的断面达到16.7%；地下水方面：对118个城市2～7年的连续监测资料表明，约有64%的城市地下水遭受了严重污染，33%的城市地下水受到轻度污染，基本清洁的城市地下水只有3%；土壤重金属污染方面：《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的点位重金属超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。重金属污染已成为关系到经济可持续发展和人体健康的重大环境问题，引起广泛的社会关注。国内已外针对地表水、地下水及土壤重金属污染提出了多种物理的、化学的及生物的治理方法，本技术提出一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构及其应用，可有效将环境基质中水溶态、可交换态及部分碳酸盐结合态重金属螯合捕集，从而达到去除污染的目的。早在上世纪五六十年代就有利用偕胺肟螯合纤维从海水中提取铀的报道，重金属捕集剂/螯合树脂/螯合剂主要应用于重金属的采选、分离及富集，较少应用于环境污染治理领域。深入研究发现，采用重金属捕集剂/螯合树脂/螯合剂进行重金属污染治理具有处理速度快、操作工艺简单、可有效处理复合污染、处理效果好、材料可活化回收等特点。
技术实现思路
本技术提出一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构，包括：1)纤维毯结构由重金属螯合功能层和泡沫层构成，螯合毯各层之间采用耐水线缝合或采用耐水粘合剂粘合；2)重金属原位捕集治理纤维毯的应用特征在于：需先根据含重金属水体pH、重金属种类及所选螯合纤维材料最佳螯合捕集pH，进行水体pH调控；然后将纤维毯置于含重金属水体中螯合捕集一定时间；最后取出螯合捕集纤维毯，对螯合捕集纤维毯活化，回收纤维毯和重金属元素。优选地，所述重金属螯合功能层材料为不溶性固体纤维材料。进一步地，所述重金属螯合功能层材料由一层或多层具有重金属螯合功能的螯合纤维材料组成，或者由透水性纤维袋内置一种或多种重金属螯合纤维材料的包裹体组成。更进一步地，所述透水性纤维袋内置的重金属螯合纤维材料其形态包括但不限于以下列举的不规则颗粒状、纤维状、条带状、网状、絮状、棒状、球状及发泡状等。优选地，所述泡沫层为接枝重金属螯合功能基的功能性纤维泡沫、普通亲水性纤维泡沫及普通疏水性纤维泡沫中的一种。优选地，所述重金属螯合功能层材料及重金属螯合纤维材料接枝的功能基包括亲水功能基和重金属螯合功能基。进一步地，所述亲水功能基可接枝包括但不限于以下列举的一种或多种组成，如羟基、羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基、氨基、季铵基、酰胺基、醚基、羧酸酯、醛基等。进一步地，所述重金属螯合功能基可接枝包括但不限于以下列举的一种或多种组成，如巯基、磺酸基、氨基、氨基羧酸基团、肟类基团（肟基、羟肟基、偕胺肟基等）、冠醚类基团（单环冠醚基、穴醚基、杂环冠醚基团等）、偶氮类基团、水杨酸基、膦酸基、亚膦酸基、吡啶类基团、马来酸环酞阱类基团、邻位带羟基的席夫碱类基团、三唑基基团、三嗪基基团、氨基硫代甲酸基、硫脲基、羟基喹啉基、巯基胺类基团、胍基基团、吡咯啉酮基团、羟氨羰基基团、肼类基团、β-二酮型基团等。优选地，所述纤维毯厚度范围在5mm~200mm之间、纵横向断裂强力大于等于20kN/m、纵横向撕破强力大于等于0.5kN、透水系数大于等于10-3cm/s。优选地，所述纤维毯螯合捕集重金属的时间范围在1小时至1年。优选地，所述纤维毯可应用于捕集包括但不限于以下重金属元素：铜、铅、锌、镉、镍、汞、砷、锑、铬、锰、金、银、铊、铀等。优选地，所述纤维毯螯合捕集重金属元素后，可对其进行活化，回收纤维毯及重金属元素。优选地，所述纤维毯采用疏水性泡沫材料，纤维毯应用过程中将整体浮于或半沉于水体，较适宜工业废水、河流湖泊等水量较大的含重金属水体处理；所述纤维毯采用亲水性泡沫材料，纤维毯应用过程中将随重力沉于水体底部较适宜处理农田耕地表层水、地下水水体重金属捕集治理。本技术方法核心应用机理为：固体螯合纤维材料中螯合基团内N、O、P、S等原子以孤对电子与金属离子的空轨道进行配位络合，形成稳定结构，而螯合固定重金属。本技术主要优点：1)本技术采用不溶性固体螯合捕集材料进行重金属元素的捕集治理，具有重金属捕集量高、处理速度快、反应条件范围广、可处理高浓度复合重金属污染等特点；2)本技术采用的固体螯合捕集材料可在捕集重金属后进行活化回收，具有循环利用的低成本特点；3)本技术选用固体螯合捕集材料不向环境中释放化学物质，不存在环境扰动和二次环境风险因素；4)本技术工艺简单，无需大型设备及大量能耗。附图说明图1为本技术纤维毯结构整体图；图2为本技术纤维毯结构分解图一；图中1为重金属螯合功能层、2为泡沫层、3为缝合线、4为纤维毯固定孔、5为布袋。具体实施方式实施例1：1)将5mm厚的接枝偕胺肟功能基的聚丙烯腈土工布作为重金属螯合功能层1与25mm厚的软质聚氯乙烯泡沫作为泡沫层2采用耐水线作为缝合线3等面积缝合，即制成重金属螯合捕集纤维毯，如图1，所述重金属螯合捕集纤维毯中间还设置纤维毯固定孔4；2)将上述纤维毯用绳子固定放置在含铜、铅、锌的重金属污染的河湖水体中，螯合功能层向下与水面接触，整体纤维毯浮于水面；3)期间接枝偕胺肟功能基的聚丙烯腈纤维将对水体中铜、铅、锌重金属进行螯合捕集，增加水体扰动，可有效加速水体中重金属元素的螯合；4)经过10天螯合捕集后，收获纤维毯，清除表层水草杂质，将纤维毯放进活化池活化，回收纤维毯，纤维毯可活化利用5次以上，活化池重金属浓度达到一定程度之后，进行重金属回收或处置。本实施例可将批量化应用上述纤维毯于流动水体（如：河流），既不影响水体流动，又可实现河流重金属污染去除目的。实施例2：1)将颗粒状纤维素黄原酸盐装于长条形透水性布袋5中，将布袋5缝合于帆布上，即制成重金属螯合功能层，厚度20mm；2)将上述重金属螯合功能层与50mm厚的聚苯乙烯泡沫采用耐水粘合剂等面积粘合，即制成重金属螯合捕集纤维毯，如图2；3)将上述纤维毯置于已调节pH至6以上的电镀废水水池中，期间纤维毯将浮于水池双方，搅动水体将有利于重金属的螯合捕集；4)螯合捕集2小时后，取出纤维毯，将颗粒状纤维素黄原酸盐倒进活化回收池，回收颗粒状纤维素黄原酸盐，当回收池重金属浓度达到一定程度可进一步回收有价金属元素。本实施例可有效去除电镀废水重金属浓度，并回收有价金属元素。最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本技术，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本技术及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本技术不应局限于实施例所公开的内容，本技术要求保护的范围以权利要求书界定的范围为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构，其特征在于：所述纤维毯结构由重金属螯合功能层和泡沫层构成，所述重金属螯合功能层和泡沫层构成之间采用耐水线缝合或采用耐水粘合剂粘合；所述重金属螯合功能层材料为不溶性固体纤维材料，由一层或多层具有重金属螯合功能的螯合纤维材料组成，或者由透水性纤维袋内置一种或多种重金属螯合纤维材料的包裹体组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于重金属原位捕集治理的纤维毯结构，其特征在于：所述纤维毯结构由重金属螯合功能层和泡沫层构成，所述重金属螯合功能层和泡沫层构成之间采用耐水线缝合或采用耐水粘合剂粘合；所述重金属螯合功能层材料为不溶性固体纤维材料，由一层或多层具有重金属螯合功能的螯合纤维材料组成，或者由透水性纤维袋内置一种或多种重金属螯合纤维材料的包裹体组成。2.如权利要求1所述一种用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘胜强，
申请(专利权)人：深圳多元拓展环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44