一种新型土壤修复地毯以及利用该地毯进行土壤修复的方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型土壤修复地毯以及利用该地毯进行土壤修复的方法，土壤修复地毯包括用亲水性纤维布包覆的经过防腐处理、质子化处理、交联处理、亲水处理的浒苔吸附层，浒苔吸附层中间铺有支撑纤维层，利用土壤修复地毯进行土壤修复的方法，包括以下步骤：开挖土层，将土壤修复地毯平铺于地下，然后将土层填埋，土壤中的重金属污染物迁移至土壤修复地毯，被浒苔吸附层吸附，待农作物成熟收取之后，将土层开挖，取出土壤修复地毯，填埋处理。本发明的浒苔吸附层以浒苔为原料，来源广，成本低廉，可定期更换，有效吸附土壤中的重金属、有机污染物和无机污染物，土壤修复的同时不影响农作物的种植，治理浒苔的同时实现了废物资源化利用。
【专利说明】
一种新型土壤修复地毯以及利用该地毯进行土壤修复的方法
技术领域
[0001]本发明属于土壤修复技术领域，特别涉及一种新型土壤修复地毯以及利用该地毯进行土壤修复的方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展、城市工业”三废”和生活污水的排放与日倶增，污水灌溉产生的农业环境污染问题日趋严重，其中，重金属污染问题尤为突出。重金属在土壤中不能为土壤微生物所分解，具有迀移性和滞留性，可为生物富集，成为土壤中不断积累的污染物，不仅对作物的生长发育及产量、品质有影响，而且通过食物链对人体健康造成危害。除了化肥和农药滥用，近年来粮食重金属污染事件屡现报端。全国耕地重金属污染面积在16%以上，其中在大城市、工矿区周边情况相当严重。如广州有50%耕地遭受镉、砷、汞等重金属污染；辽宁省八家子铅锌矿区周边耕地镉、铅含量超标都在60%以上……这些数据呈现了一个事实:我国土壤重金属污染已威胁到粮食这一民生命脉。
[0003]由发改委、环保部、国土资源部、住建部、农业部等多部委共同参与制定的“土十条”(《土壤环境保护和污染治理行动计划》)重点解决农用地和污染的建设用地，要求在风险管控的条件下做好修复。与大气污染、水污染防治相比，土壤污染治理进展缓慢，在土壤中并不像在大气和水体中那么容易扩散和稀释。
[0004]重金属污染的治理一般采用排土、客土改良或使用化学改良剂，以及改变土壤的氧化还原条件使重金属转变为难溶物质，降低其活性，排土、客土改良并不能实质上的解决土壤重金属污染问题，成本较高，而化学方法处理难度大、效果不明显，容易产生二次污染。我国需要修复的污染土壤数量巨大，由于治理难度大且需要大量的资金投入和较高的技术门槛，我国污染土壤修复工作起步较晚，尚未形成良性的产业链条，整个产业市场目前基本处于信息封闭化和竞争无序化的状态。
[0005]浒苔是一种绿藻纲植物，藻体鲜绿色，由单层细胞组成，围成管状或粘连为带状，显微镜下，浒苔的藻体内常有许多气囊，浒苔广泛分布在世界范围的海洋中，有的分布在半咸水或江河中，由于全球气候变化、水体富营养化等原因，会造成海洋大型海藻浒苔“绿潮”暴发，需要对其进行打捞清除。自2008年以来，每年5-8月份在黄海海域周期性暴发与消亡，给沿海地区造成不同的环境影响和经济损失。
[0006]大量繁殖的浒苔不仅会堵塞鱼类等的呼吸生物，致其死亡，而且会遮蔽射入水体的阳光，使固着在水底的其他藻类因缺少阳光而死去;死亡的浒苔腐烂分解，也会消耗海水中的氧气;浒苔爆发还会严重影响景观、水上运动，浒苔大规模来袭，沿海旅游也会受到影响。绿潮还会带来一系列的次生环境危害，如藻体腐败散发难闻气味，污染空气；藻类堆积可能为有害昆虫提供繁殖条件，引起害虫暴发;藻类沉积在海底，会引起缺氧和底质腐败，改变沉积物的理化性质，导致水生生物缺氧死亡，对底栖生态系统产生重要影响等。浒苔来袭时，量十分之大，可高达上万吨。现在已有的浒苔的防治措施主要是机械捕捞，打捞上来的海藻能够被利用的只是很少的一部分，目前主要适用于加工成饲料，绝大部分还是被填埋。将费尽千辛万苦捕捞出的浒苔堆积填埋，既浪费了自然资源，又破坏了环境。
[0007]已有研究表明，活体浒苔具有很好的吸附重金属性能，死细胞具有与活细胞相似甚至更高的吸附容量，如果能将浒苔加以处理，应用到土壤重金属污染的治理上，对废物资源化利用及对土壤修复技术研究具有很深的意义，目前，尚无相关报道。
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种充分利用资源、成本低廉、有效吸附土壤中重金属且不影响农作物种植的新型土壤修复地毯以及利用该地毯进行土壤修复的方法。
[0009]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种新型土壤修复地毯，包括用亲水性纤维布包覆的经过防腐处理、质子化处理、交联处理、亲水处理的浒苔吸附层。
[0010]进一步的，所述浒苔吸附层中间铺有支撑纤维层。
[0011]进一步的，所述亲水性纤维布为麻纤维布、棉纤维布或多孔聚丙烯腈纤维布中的一种。
[0012]进一步的，所述的新型土壤修复地毯的制备方法，包括以下步骤:
[0013](一)浒苔吸附层的制备
[0014](I)浒苔预处理:
[0015]使用浒苔捕捞装置在海上捕捞新鲜的浒苔，并利用海水进行清洗，除去泥沙等杂质，然后使用海水通过水力缠结装置进行水刺加固；
[0016](2)防腐处理:
[0017]将步骤(I)中水刺加固后的浒苔烘干脱水后浸入防腐处理剂中；
[0018](3)质子化处理:
[0019]往步骤(2)的防腐处理剂中加入质量分数为3%?5%的盐酸，提高浒苔的吸附性會K;
[0020](4)交联处理:
[0021]将步骤(3)处理后的浒苔烘干，然后浸入交联剂溶液中，浸泡3?5h;
[0022](5)表面亲水处理:
[0023]往步骤(4)中的交联剂溶液中加入亲水处理剂，继续浸泡3?5h，增加浒苔的亲水f生會K;
[0024](6)干燥处理:
[0025]将步骤(5)中处理完毕的浒苔捞出，使用去离子水清洗2?3次后，减压抽滤，压制成形，烘干；
[0026](二)铺设成形
[0027]先铺设下层亲水性纤维布，然后铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层，之后铺设一层支撑纤维层，支撑纤维层上再铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层，然后铺设上层亲水性纤维布，将支撑纤维层分别与上、下层亲水性纤维布做固定处理，并将上、下层亲水性纤维布边缘缝合，加强浒苔吸附层的稳固性，制成成品。
[0028]进一步的，新型土壤修复地毯的制备方法步骤(一)浒苔吸附层的制备(2)防腐处理中所述的防腐处理剂为质量分数为0.05%?0.2%的脱氢醋酸或脱氢醋酸钠溶液。
[0029]进一步的，新型土壤修复地毯的制备方法步骤(一)浒苔吸附层的制备(4)交联处理中所述的交联剂溶液为质量分数为15%?30%的氯化钙或者氯化钠。
[0030]进一步的，利用所述的新型土壤修复地毯进行土壤修复的方法，包括以下步骤:先开挖土层，然后将土壤修复地毯依次相拼接平铺于地下，然后将土层填埋;土壤中的重金属污染物在地下水的作用下迀移至土壤修复地毯，土壤修复地毯中的浒苔吸附层将重金属离子有效吸附；同时，地毯上正常种植，待农作物成熟收取之后，再将土层开挖，取出土壤修复地毯，填埋处理，往复操作直至被污染的土壤中的重金属含量达标。
[0031]与现有技术相比，本发明优点在于:
[0032]经过处理的浒苔具有更好的吸附重金属性能，吸附容量大，应用到重金属污染土壤的修复上，浒苔吸附层用亲水性纤维包覆，有利于重金属离子随水向地毯流动，增加重金属离子的吸附量;不仅能有效吸附土壤中的重金属，同时能吸附部分土壤中的有机污染物和无机污染物;而且本发明的浒苔吸附层以浒苔为原料，来源广泛，易得，成本低廉，可定期更换，治理浒苔的同时实现了废物资源化利用；在治理土壤重金属污染的同时不影响农作物的种植。
【附图说明】
[0033]图1是本发明的土壤修复地毯的纵剖结构示意图；
[0034]图2是本发明的浒苔吸附层的制备工艺流程图；
[0035]图3是本发明的土壤修复方法的流程图。
[0036]1.下亲水性纤维布;2.浒苔吸附层;3.支撑纤维层;4.上亲水性纤维布。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0038]如图1、2所示，一种新型土壤修复地毯，包括用下亲水性纤维布I和上亲水性纤维布4包覆的经过防腐处理、质子化处理、交联处理、亲水处理的浒苔吸附层2，浒苔吸附层2中间铺有支撑纤维层3，亲水性纤维布I和4为麻纤维布、棉纤维布或多孔聚丙烯腈纤维布中的一种。
[0039]新型土壤修复地毯的制备方法，包括以下步骤:
[0040](一)浒苔吸附层的制备[0041 ] (I)浒苔预处理:
[0042]使用浒苔捕捞装置在海上捕捞新鲜的浒苔，并利用海水进行清洗，除去泥沙等杂质，然后使用海水通过水力缠结装置进行水刺加固；
[0043](2)防腐处理:
[0044]将步骤(I)中水刺加固后的浒苔烘干脱水后浸入防腐处理剂中，防腐处理剂可以为质量分数为0.05 %?0.2 %的脱氢醋酸或脱氢醋酸钠溶液；
[0045](3)质子化处理:
[0046]往步骤(2)的防腐处理剂中加入质量分数为3%?5%的盐酸，提高浒苔的吸附性會K;
[0047](4)交联处理:
[0048]将步骤(3)处理后的浒苔烘干，然后浸入交联剂溶液中，浸泡3?5h，交联剂溶液可以为质量分数为15%?30%的氯化钙或者氯化钠；
[0049](5)表面亲水处理:
[0050]往步骤(4)中的交联剂溶液中加入亲水处理剂，继续浸泡3?5h，增加浒苔的亲水f生會K;
[0051 ] (6)干燥处理:
[0052]将步骤(5)中处理完毕的浒苔捞出，使用去离子水清洗2?3次后，减压抽滤，压制成形，烘干；
[0053](二)铺设成形
[0054]先铺设下层亲水性纤维布I，然后铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层2，之后铺设一层支撑纤维层3，支撑纤维层3上再铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层2，然后铺设上层亲水性纤维布4，将支撑纤维层3分别与上层亲水性纤维布4、下层亲水性纤维布I做固定处理，并将上层亲水性纤维布4、下层亲水性纤维布I边缘缝合，加强浒苔吸附层2的稳固性，制成成品。
[0055]如图3所示，利用本发明的新型土壤修复地毯进行土壤修复的方法，包括以下步骤:
[0056]先开挖土层，然后将土壤修复地毯依次相拼接平铺于地下，然后将土层填埋;土壤中的重金属污染物在地下水的作用下迀移至土壤修复地毯，土壤修复地毯中的浒苔吸附层将重金属离子有效吸附；同时，地毯上正常种植，待农作物成熟收取之后，再将土层开挖，取出土壤修复地毯，填埋处理，往复操作直至被污染的土壤中的重金属含量达标。
[0057]综上所述，经过处理的浒苔具有更好的吸附重金属性能，吸附容量大，应用到重金属污染土壤的修复上，浒苔吸附层用亲水性纤维包覆，有利于重金属离子随水向地毯流动，增加重金属离子的吸附量;不仅能有效吸附土壤中的重金属，同时能吸附部分土壤中的有机污染物和无机污染物;而且本发明的浒苔吸附层以浒苔为原料，来源广泛，易得，成本低廉，可定期更换，治理浒苔的同时实现了废物资源化利用;在治理土壤重金属污染的同时不影响农作物的种植。
[0058]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种新型土壤修复地毯，其特征在于:包括用亲水性纤维布包覆的经过防腐处理、质子化处理、交联处理、亲水处理的浒苔吸附层。2.根据权利要求1所述的一种新型土壤修复地毯，其特征在于:所述浒苔吸附层中间铺有支撑纤维层。3.根据权利要求1所述的一种新型土壤修复地毯，其特征在于:所述亲水性纤维布为麻纤维布、棉纤维布或多孔聚丙烯腈纤维布中的一种。4.权利要求1所述的新型土壤修复地毯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (一)浒苔吸附层的制备 (1)浒苔预处理: 使用浒苔捕捞装置在海上捕捞新鲜的浒苔，并利用海水进行清洗，除去泥沙等杂质，然后使用海水通过水力缠结装置进行水刺加固； (2)防腐处理: 将步骤(I)中水刺加固后的浒苔烘干脱水后浸入防腐处理剂中； (3)质子化处理: 往步骤(2)的防腐处理剂中加入质量分数为3%?5%的盐酸，提高浒苔的吸附性能； (4)交联处理: 将步骤(3)处理后的浒苔烘干，然后浸入交联剂溶液中，浸泡3?5h; (5)表面亲水处理: 往步骤(4)中的交联剂溶液中加入亲水处理剂，继续浸泡3?5h，增加浒苔的亲水性能； (6)干燥处理: 将步骤(5)中处理完毕的浒苔捞出，使用去离子水清洗2?3次后，减压抽滤，压制成形，烘干； (二)铺设成形 先铺设下层亲水性纤维布，然后铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层，之后铺设一层支撑纤维层，支撑纤维层上再铺设步骤(一)制备好的浒苔吸附层，然后铺设上层亲水性纤维布，将支撑纤维层分别与上、下层亲水性纤维布做固定处理，并将上、下层亲水性纤维布边缘缝合，加强浒苔吸附层的稳固性，制成成品。5.根据权利要求4所述的新型土壤修复地毯的制备方法，其特征在于:所述步骤(一)浒苔吸附层的制备(2)防腐处理中所述的防腐处理剂为质量分数为0.05%?0.2%的脱氢醋酸或脱氢醋酸钠溶液。6.根据权利要求4所述的新型土壤修复地毯的制备方法，其特征在于:所述步骤(一)浒苔吸附层的制备(4)交联处理中所述的交联剂溶液为质量分数为15%?30%的氯化钙或者氯化钠。7.利用权利要求1所述的新型土壤修复地毯进行土壤修复的方法，其特征在于:先开挖土层，然后将土壤修复地毯依次相拼接平铺于地下，然后将土层填埋;土壤中的重金属污染物在地下水的作用下，被迀移至土壤修复地毯，土壤修复地毯中的浒苔吸附层将重金属离子有效吸附；同时，地毯上正常种植，待农作物成熟收取之后，再将土层开挖，取出土壤修复地毯，填埋处理，往复操作直至被污染的土壤中的重金属含量达标。
【文档编号】B09C1/10GK105903761SQ201610240563
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】张志平, 李杨, 王宗灵
【申请人】国家海洋局第海洋研究所, 国家海洋局第一海洋研究所