专利名称：污染物反应性土工复合毡及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制或预防污染物在土壤或水中进一步蔓延的活性土工复合物。更具体地说，所述土工复合物包括由高蓬松度土工织物形成的充填有粉末状或颗粒状反应性材料如活性碳、焦末、泥煤藓、聚合离子交换树脂、聚合吸收树脂；0价铁、磷灰石、亲有机质的粘土、沸石、硅藻土或其混合物的反应性核，所述反应性核还具有液体可渗透的表层，该表层附着在经充填的土工织物的上下主表面上。
背景技术：
现有技术公开了很多方法和用于容纳(confine)或储存多种环境污染物的制品，包括就地将在水下环境中原地保留的污染沉积物完全覆盖；陆上垃圾掩埋，其中，通过挖掘或其它方法收集的污染沉积物置于用非渗透隔层系统包围并覆盖有非渗透材料的处理工地中；以及使用包围污染物的反应性毡和/或反应性装填物。反应性毡的例子见于美国专利6,284,681B1(‘681)和公开申请US 2002/0151241A1(‘241)。这两篇公开文本中描述的反应性毡包括各自被土工织物包围的一层或多层反应性材料，使得污染液体通过所述反应性毡，所述污染物被所述土工织物层间含有的反应性材料吸收或与其反应，在‘241公开申请中，毡可以垂直设置。
使用反应性毡来控制或容纳污染物质、或者控制或防止污染物从沉积物中浸出、并防止污染物进入地下水供水层或防止污染物透过湖泊或海洋土壤界面进入湖泊或海洋的过程中遇到的一个主要问题是，需要提供一种可运输的毡体，该毡体具有足够容积或厚度的反应性材料，从而可以提供非常长期的保护而不需要周期性替换。在‘681专利和‘241公开文本中描述的反应性毡提供了一种土工织物/反应性材料/土工织物/反应性材料的交替层，因为在单个反应性材料核层中无法提供足够厚的反应性材料，而在运输或安装过程中不会损失该反应性材料。
该受让人的美国专利5,237,945(‘945)和5,389,166(‘166)中描述了由粘土—纤维毡形成的水阻隔物的生产方法，包括与粉末状或颗粒状膨润土、粉末状或颗粒状的与液体发生相互作用的材料(例如与污染物反应物)混合，或者将污染物反应物作为水阻隔体产品中的单独层。根据(‘945)和(‘166)专利形成的水阻隔毡通过同时放置土工合成纤维和水溶胀性粘土而制得，其中可以含有或不含污染物反应物。这样，可以制备得到土工合成复合物，其中，在开始形成较厚的土工织物时，土工合成纤维被水溶胀性粘土包围，其内可含有或不含污染物反应物。这种毡必须在开始形成粉末状或颗粒状材料和纤维的混合物以后进行固化，使得纤维固定在包围粉末状或颗粒状材料的位置上。根据该受让人的美国专利5,237,945和5,389,166，通过同时混合单个纤维和粉末状的或颗粒状材料生产充填的毡可能会碰到以下问题(1)由于土工织物中的内部纤维并未固定到邻近的纤维上，特别是在厚毡中，毡内的粉末状或颗粒状材料会横向运动，尤其是在毡厚度中心的部位；(2)任何硬度较高的反应性材料(例如焦末)会妨碍使用穿针法强化如‘945和‘166专利所述的毡体，因为硬材料会使针折断并经常需要更换废针；(3)使用穿针法强化‘945和‘166毡体限于较薄的毡体，例如小于1英寸或2.54cm(25.4mm)，因为纤维太短难以穿过更厚的毡的厚度以便有效连接；(4)由于纤维和粉末状或颗粒状材料在‘945和‘166毡体的生产过程中有所改变，该粉末状或颗粒状材料在毡体中的分布数量不一致(重量每单位体积)，因此，在单位区域内无法提供一致的污染物反应、污染物吸附或污染物中和。‘945和‘166毡体的另外一个问题在于，如果使用水溶胀性钠膨润土，其内可以含有或不含反应性材料，当钠膨润土溶胀时，所得的溶胀的压力限制了毡体的水流量。
发明内容
简言之，本文中描述的是反应性土工复合毡及其制备方法，用于控制土壤或水中的污染物，使得基本上未被污染的水通过。该土工复合毡包括预成形的织造或非织造土工织物，其厚度为约为6-200mm，优选约为10-100mm，并且其孔隙度足以在其整个主表面上的整个厚度或任一部分厚度上接纳粉末状或颗粒状的污染物反应性材料、污染物吸收性材料或污染物中和材料(以下统称为“污染物反应物材料”或“污染物反应性材料”)。粉末状或颗粒状的污染物反应性材料设置在预先形成的、高蓬松度的土工织物毡的孔内以包围纤维，例如通过抽真空、或通过在接触污染物反应性材料时进行振动，使得粉末状或颗粒状污染物反应性材料在重力和振动力作用下流入预先形成的土工织物的核内。液体可渗透的表层附着在经充填的土工织物的上下主表面上，以防止粉末状或颗粒状材料在运输或安装过程中从土工织物中脱落。任选地，经充填的土工织物的边缘可以密封，例如通过提供尺寸略微大于土工织物的尺寸的上下表层，并将多出的表层材料粘结到经充填的土工织物的边缘或将它们热封在一起。其它边缘密封的可选方法包括缝合、穿针、以及超声波焊接到一起或施加独立的、可以与表层粘合、热封或超声波焊接的边缘盖材料。边缘密封材料可以是液体不可渗透的或液体可渗透的材料。
适用的粉末状或颗粒状污染物反应性材料包括亲有机质的粘土、活性碳、焦末、0价铁、磷灰石、沸石、泥煤藓、聚合离子交换树脂、聚合吸收树脂、以及它们的混合物。如果污染物反应性材料比水轻，反应性毡设置在低于水的位置(sub-aqueous position)，例如活性焦末，则土工织物纤维采用重于水的材料，例如聚酯。当反应性材料比水重时，可以采用任意土工合成纤维，例如聚烯烃(如聚丙烯、聚乙烯、以及它们的共聚物)、人造纤维、聚酯、尼龙、丙烯聚合物及其共聚物、聚酰胺、聚酰胺共聚物、聚氨酯等。
本制备方法能制得这样一种土工复合制品，其含有的污染物反应物材料结构固定，没有横向移动，且所含的污染物反应物材料在土工复合物的整个厚度上分布均匀，或是在所需的上/或下部分的厚度上分布均匀。可制造所述土工复合物来提供柔软或是坚硬的土工复合物材料，并制造各种改进的土工复合物；可制造含有污染物反应物材料(例如沸石或亲有机质的粘土)的土工复合制品，所述土工复合制品可含有或不含吸水性物质，用于处理水、有机液体、或水和有机液体的混合物中的污染物；由预制的毡体保留的粉末状或颗粒状材料的泄漏量最少；将液体可渗透的膜或片材料层施加在所述制品的两个主表面上以就地将颗粒状或粉末状材料限制在预制土工织物内；将固体或液体粘合剂材料或组合物施加到一个或两个主表面和/或任一土工复合制品的边缘上，用以完全保留基本上所有的粉末状和/或颗粒状材料；能够在制造过程中，将一种或多种硬化材料插入土工复合物制品之内或其上的同一位置，例如穿孔的玻璃纤维层、绳索、纸板、较硬的液体可渗透的具有褶皱的材料(例如褶皱的纸板)等，该位置处于所述土工复合制品的上下主表面上或在两者之间，用以提供不同程度的柔软度或硬度；可制造土工复合制品而不需要强化步骤；以及提供不同尺寸、形状、重量的预先形成的高蓬松度的土工织物以得到各自的优点。如果污染物反应性材料中包括吸水性、水溶胀性材料(例如膨润土)，其重量必须少于约20磅/立方英尺(lb/ft3)，优选0至约10lb/ft3，更优选0至约5lb/ft3，使得在溶胀时，不会妨碍污染的水流通过土工复合物毡。
如果需要，污染物反应性材料可以保持在高蓬松度土工织物的上主表面或下主表面上，用以提供空间或区域，使得污染物反应性材料在与污染物反应、吸收或中和后进行膨胀；或者提供区域用以增加其它粉末状或颗粒状材料，例如亲有机质的粘土、沸石或其它处理污染物的材料。例如，在上主表面或下主表面上的预定的厚度内，污染物反应性材料可以省去。或者，粉末状或颗粒状的水溶胀性粘土材料可以较高的浓度施加在位于或接近邻近一个或两个主表面的土工复合制品的边缘处，使得污染物反应物材料层挤压穿过水可渗透的表层到达恰在一个或两个外主表面的上方和/或下方的平坦边缘表面上，从而形成污染物反应性材料的密封层，它可以密封在相邻或交叠的土工复合制品之间的交叠和接缝。
如图6所示，优选地，通过以足够的量提供过量的表层材料192和/或194来密封经充填的土工复合制品10的边缘193，使得一个或两个表层192和/或194可以在边缘193或其上交叠和粘合在一起，采用粘结剂、热结合(热封)、穿针或超声波焊接。
因此，本文中描述的土工复合制品的一个方面在于提供一种新的改进的制品，以及通过将粉末状或颗粒状的污染物反应物材料加入具有互相连接的土工织物纤维的高蓬松度的预制毡中来制备该制品的方法。
本文中描述的土工复合制品的另一个方面在于提供一种新的改进的制品，其包括粉末状或颗粒状的污染物反应物或污染物相互作用材料，其中，该材料选自亲有机质的粘土、沸石、污染物吸收剂、污染物吸附剂、离子交换材料、污染物反应物、污染物中和材料、以及它们的混合物，作为分别施加或混合的材料。所述粉末状或颗粒状材料可以作为混合物使用，或是在预制的织物毡内依序施加，所述毡体具有足够大的外观开口尺寸，例如约0.5-6mm，优选约1-4mm，用以在预制的毡的整个厚度或任意厚度的上或下部分上接纳至少约10-150lb/ft3，优选约30-100lb/ft3的粉末状或颗粒状材料。优选地，粉末状和/或颗粒状材料占预制的土工织物毡体积的约50-99.9％，更优选地占预制的毡的约80-99.9％。
通过以下结合优选实施方式和附图进行的详细描述，土工复合制品及其制法的上述和其它方面和优点将变得更加明显。
图1和3是用于制造本文中描述的土工复合制品的可选的制造方法和设备的部分分解示意图。
图2a是用上下层粉末状或颗粒状污染物反应物材料形成的反应性土工复合制品的放大的部分分解侧视图。
图2b是在毡的整个厚度上充填粉末状或颗粒状污染物反应物材料(例如亲有机质的粘土)的反应性土工复合制品的放大的部分分解侧视图。
图4a、4b和4c是如本文中所述制造的制品的放大的分解侧视图，所述制品包括中间的液体可渗透的增强材料片或网，还包括在仅部分制品厚度上的粉末状或颗粒状污染物反应物材料。
图5是本文中描述的土工复合制品的透视图，该制品垂直取向，邻近海水/土壤界面，用于吸收透过土壤并穿过海水/土壤界面进入海水的污染物(例如石油馏分中的碳氢化合物)，以防止污染物穿过海水/土壤界面；图6是土工复合制品的边缘的部分分解侧视图，所述制品具有得自通过热封或超声波焊接粘合在一起的上下表层的多余材料，以密封制品的边缘。
具体实施例方式
现参见图1，示出了制造本文中描述的土工复合制品10的方法，包括许多可选的特征，它们中的任意一个或多个科包括在制造方法中，用以向土工复合制品提供各种特性和性能。
制造土工复合制品10以包括设在两个外主表面上的一层织造或非织造的液体可渗透的片材料12和14；制品的内部和/或外部可包括各种增强材料，以提供结构增强性或提供不同程度的制品硬度；高蓬松度土工织物15的许多部分(沿其上和/或下表面)可以剩余低浓度的粉末状的或颗粒状的材料，或者不剩余它们，使得制品的某个部分为高多孔性，以便制品从下部获取的气体排出；并且粉末状的或颗粒状的材料，例如污染物(有机)反应物吸收剂或吸附剂，以及可选的水吸收性材料，例如膨润土，可与设置在预先形成的、高蓬松度的土工织物15上的污染物反应物材料16进行混合。任意这些特征可以单独采用或和其它特征一起采用(最好地如图1和3所示)，用以提供非常独特的具有任意数量的不同性能，并能限制污染物的蔓延的土工复合制品。
如图1和图3所示，示出的方法和设备包括许多可选的特征，它们各自可以单独使用或与任意其它特征组合使用，用以生产含有一种或多种不同颗粒状或粉末状的污染物反应物材料的产品，该产品还可以含有或不含在制造制品时添加到其一个或两个外表面上的各种增强材料和/或涂料，用以向最终的土工复合制品10提供各种特性或性能，如下文中将作详细描述的。该设备一般包括围绕一对辊子18和20不断进行传送的传送带17，至少一根辊子是以所需速度由电动机驱动；一个或多个污染物反应物供给装置，一般由附图标记22和24表示。
用于防止粉末状或颗粒状材料在运输或安装过程中丢失的液体可渗透的片材料层12和14在土工织物15装载了污染物反应物材料后，施加在预先形成的、高蓬松度的织物的上下主表面上。优选的制造方法是先将下部的液体可渗透的片材料12附着到高蓬松度的土工织物15上，然后用粉末状或颗粒状材料充填高蓬松度的土工织物15，接着将上部的液体可渗透的片材料14附着到含有粉末状或颗粒状材料的高蓬松度的土工织物上。在一个实施方式中，粉末状的或颗粒状的材料16通过用振动器140振动土工织物15来穿过高蓬松度的土工织物15。或者，也可以在土工织物15下施加真空。
在施加水可渗透的表层12和14前，可以将其它呈颗粒状或粉末状的污染物反应物材料从给料管24施加到土工织物15上，以提供一种或多种污染物反应物材料的表面浓度，或者施加不同的粉末状或颗粒状污染物反应物材料。然后，上下主表面用辊子28和30覆盖水可渗透的(优选非织造)的表层12和14，优选采用粘合剂供应容器32和34施加的水不溶性粘合剂附着到土工织物15的主表面上。
另外，可在制品的上方或下方提供切片设备(slicing device)或烧烙设备(searing device)36和/或38，用以从制品上挤压污染物反应物材料，例如，在交叠处密封许多土工复合物制品。可采用切片设备或烧烙设备36和/或38在制造制品10过程中的任意一点上将一层或两层表层12和/或14进行切片或烧烙，用于提高挤压性，以提供相邻制品的密封和/或交叠密封，或者不进行切片步骤。最终的制品10可以用合适的心轴42以卷曲的形式40进行收集，或者悬挂(festoon)在托盘(未示出)或类似的装置上。
图2a示出的高蓬松度的土工织物毡15，仅在其上下主表面上装填了粉末状或颗粒状的材料16。图2b示出的高蓬松度的土工织物毡15，整个土工织物毡15都装填了粉末状或颗粒状的材料16。
现在参看图3，示出了一种用呈干燥状态的粉末状或颗粒状污染物反应物材料装载预先形成的、高蓬松度的土工织物毡115的方法。干燥材料供给设备，一般附图标记100示出，用于从接收仓102沉积一种或多种粉末状或颗粒状的污染物反应物材料(例如亲有机质的粘土)。螺丝钻104设置在接收仓102的下端，并与其流体连通，以迫使污染物反应物材料通过管道106进入升降机110的入口108。所述污染物反应物从升降机116的升降机出口112卸出，通过管道114达到接收仓116。一对螺丝钻118和120与接收仓116的下部流体连通，迫使污染物反应物进入一个、两个、或三个给料机构，一般用122，124和126示出，以将污染物反应物材料以受控的方式供给到一个、两个或三个连续排列在延长的产品传送带134上方的连续给料传送带128，130和132中。所述污染物反应物通常施加在高蓬松度的土工织物毡115上，以基本上充填高蓬松度的土工织物毡115上的纤维之间的空间，其充填量约为1/4至30磅粉末状或颗粒状材料每平方英尺的最终的制品的主表面面积，优选约1/4至5磅粉末状或颗粒状材料每平方英尺的制品的主表面面积。根据一个实施方式，供给呈卷曲形式138的液体可渗透的柔软片材料136，其设置在连续的产品传送带134的上方，用以向产品传输带134的上表面连续供给液体可渗透的柔软片材料。来自卷138的片材料136的上表面从粘合剂容器139喷洒液体粘合剂，将片材料附着到高蓬松度的土工织物115的下表面上，接着土工织物115由一个或多个供给机构122，124和/或126充填粉末状或颗粒状的材料，所述粉末状或颗粒状的材料通过一个、两个或所有三个给料传送带128，130和132沉积到土工织物115上。任意一个、两个或所有三个给料传送带228，230和232可用于将相同或不同的粉末状或颗粒状污染物反应物材料结合到土工织物115的一部分或整个厚度范围内。振动设备140直接在给料传送带128，130和132下方连接产品传送带，以将粉末状或颗粒状污染物反应物材料振动到土工织物115内。
随着颗粒从给料器122，124和/或126掉落，单独的粉末状或颗粒状材料沉积在土工织物毡115的整个宽度范围内。这样，纤维毡115的整个厚度或任意部分厚度上充填了污染物反应物材料。粉尘吸收设备144，146和148可设置在各个连续的污染物反应物给料传送带128，130和132的附近，以清除从供给结构122，124和126散发出的细颗粒气流，并将颗粒返回到粉尘收集器167中进行处置和/或通过管道149返回到接收仓102中。来自卷151的第二柔软的、水可渗透的片材料150设置在粘土供给机构122，124和126的下游侧以及产品传送带134的上方。第二柔软的片材料150通过动力驱动辊152、动力辊154和156、以及缠绕辊子158和160给料，以将柔软的、水可渗透的片材料150置于充填有污染物反应物材料的制品的顶部，从而使经充填的土工织物115置于下部柔软的片材料136和上部柔软的片材料150之间。粘合剂容器161施加粘合剂到片材料150的表面，使得片材料150附着到经充填的土工织物115的上表面上。
粉末状或颗粒状的污染物反应物材料用于充填高蓬松度的土工织物的纤维之间的空隙，其粒径在约1-400目之间，优选约10-200目。
如图4a、4b和4c所示，制造的制品一般分别用附图标记170、180和190示出，其包括例如亲有机质的粘土16的粉末状或颗粒状的材料，仅在各个制品170，180和190的整个厚度“t”范围内的一部分中结合到土工织物15上。示出的各个制品170，180和190包括上部片或网192以及下部片或网194，可以是相同的或不同的液体可渗透的聚合片材料、绳索、网或其它增强或硬化材料，它们在生产过程中以任何所需的组合加入制品的内部。图4a的制品170包括结合在制品中心部分上的粉末状或颗粒状材料16，限定在两个内部片或网材料192和199之间。图4b的制品180包括在制品上部的粉末状或颗粒状材料16，其位于片材料192上方，并在上部的液体可渗透的片材料195下方，同时还位于制品180的中心部分上，以及片材料192和片材料194之间。图4c的制品190包括结合在制品下半部分内的粉末状或颗粒状的材料16，其充填了介于片材料194与下部的液体可渗透的片材料197之间的制品190的下部，以及下部材料194与上部材料192之间的制品190的中间部分的下半部分。这些材料可通过粘合固定许多经充填的或未经充填的制品而制得，各个充填的部分根据图1和3的描述制得。
在池塘、湖、地下结构的区域和其它排水或有机(碳氢化合物)排放区域(尤其是包括工业废水的区域)所含的废水中发现的一些最常见的污染物是重金属离子和不溶于水或部分溶于水的有机材料。现有技术中熟知的是，天然或合成的沸石和离子交换树脂能去除废水溶液中的大部分重金属离子，并且亲有机质的粘土能从溶液中去除不溶于水的有机材料。但是，现有技术建议，从废水流中去除这些材料必须在线去除，处理全部的废水流以去除这些材料，由于经过沸石或经过亲有机质的粘土的废水流为高流量，为了净化这些废水流需要频更换处理材料。通过设置亲有机质的粘土，或施用水溶胀性粘土(并非必需)和沸石或亲有机质的粘土的混合物，来充填高蓬松度的土工织物15或115的纤维之间的空隙，该沸石和/或亲有机质的粘土将形成水处理材料，其中，所述沸石和/或亲有机质的粘土将去除污染物，例如碳氢化合物污染物，并使得净化的水通过土工复合制品10。
如图5所示，本文中描述的土工复合制品10在垂直设置在邻近海洋/土壤界面200处的位置上特别有效，用于保护湖泊或海洋202免受碳氢化合物污染物的侵害，所述碳氢化合物污染物以其它方式经土壤204浸出而渗入海洋/土壤界面200。
根据本文中描述的土工复合制品的另一个重要的实施方式，可以将包括任意的污染物吸附剂、污染物吸收剂、污染物反应物或污染物中和剂的污染物反应物材料供给为与另一种粉末状或颗粒状污染物反应物材料相邻的单独的层，从而使得去除特定污染物的受处理的材料的量仅为渗过粉末状或颗粒状材料的相邻层的量。
根据本发明的另一个重要特征，混合的或作为独立的层供给的污染物反应物材料可以是任何能从流经反应性材料的液流中降低污染物可溶性和/或分离污染物的能吸附、吸收、中和污染物或与污染物反应的材料。这些能去除或中和污染物的材料的例子包括吸收剂纤维，如微晶纤维素；绿缕石粘土；吸附在吸收剂纤维或其它吸收材料上的rincinoleate锌；非晶二氧化硅粉末；合成硅酸钙；聚烯烃浆粕；铝硅酸钠(A型钠沸石)；麦芽糖糊精；二氧化硅铝酸钠(sodium silica aluminates)(注意以上材料均为吸收剂)。其它材料如吸附剂包括微晶纤维素、二氧化硅水凝胶基组合物、绿缕石、合成镁硅酸钠、合成硅酸钙、二氧化硅、酸活性粘土、A型钠沸石等，作为单独的层或与吸附剂和/或吸收剂进行混合施用。还可以含有其它材料，例如除藻剂、抗菌材料、杀菌剂、消毒剂和/或杀真菌剂如苯酚、十一碳烯酸锌N.F.、tyridinium乙酰氯(acetyl tyridinium chloride)N.F.X.III等。
最优选的吸附剂，吸收剂和/或反应物和/或中和材料是焦末、活性碳、天然或合成沸石、磷灰石和/或亲有机质的粘土，所述亲有机质的粘土基本上为蒙脱土，它与四元有机材料反应以使其亲水并能吸收有机污染物。
高蓬松度的土工织物毡15或115可以是织造的或非织造织物。土工织物毡15或115的合适的结构纤维包括从以下材质制得的纤维人造纤维、聚丙烯、聚酯、尼龙、丙烯酸聚合物或共聚物、陶瓷纤维、玻璃纤维、丙烯—乙烯共聚物、聚丙烯—聚酰胺共聚物、单一的单丝纤维、聚乙烯、聚氨酯、棉、黄麻、以及任何其它非生物可降解的或非常缓慢的生物可降解的纤维，优选具有抗菌性和耐化学性的纤维。在某些装置中，制品的厚度并不重要，这些制品可以按照任何所需厚度而形成，例如3密耳-约4英寸，含有约0.2-30磅每平方英尺的污染物反应物材料。
上述产品可以通过多种方法改性以适应不同的需要，与现有技术的水阻隔体相比，本产品的这种可调节性是其主要优点之一。例如，本文中描述的土工复合产品可以较均匀地装载重物和粉末状或颗粒状污染物反应物材料，重物的例子包括金属板或重质矿石(如重晶石，氧化铁等)，从而使得整个产品具有大于1.0的比重，由此使该重物容易沉入水中。因此，所述产品可施加在经充填的礁湖、废物容纳区域等的底部的土壤表面上，而不需要事先排干礁湖或废物容纳区域。含有重质矿石的产品可以在水或废物容器的上位铺开，并可以下沉覆盖在水或液体污染物底部的土壤表面上，从而在密封预先存在的礁湖、废物容纳区域等时无需事先排干礁湖或废物污染区域以节省大量时间、精力和费用。
在另一个实施方式中，本文中描述的产品可结合非常轻的材料，例如膨胀的蛭石或膨胀的珍珠岩，使得所述产品在水、废液等中基本能浮起，以覆盖在废液容纳区域(例如有毒废礁湖)中以阻止外来的化合物、灰尘和脏污进入废物容纳区。该覆盖材料的一部分可适用于去除或重新运行，使得其它有毒的废物等可加入到经覆盖的容纳区域，同时保持不透水的表层以防止雨水进一步填充废物容纳区。
本文中描述的产品可以是基本上单一的非织造纤维材料，使得当伸长性为所需的特性时，该产品可以伸长并保持所需的去除污染物的特性。此外，用于排水工艺的排水结构和其它制品可以在制造过程中结合到该产品的内部中，例如在上和/或下表层的下方。本文中描述的制品还可以结合除草剂、杀菌材料、示踪化学剂、各种显示与具体化学物质或某类化学物质接触的着色剂等。
所述产品在海滨驳岸条件下特别有效，所述海滨驳岸条件应用于钢板桩、撑柱和套板、撑柱和地面装置、混凝土沉箱、土质稳定墙结构和隔膜墙结构。除了常见的土工织物类纤维外，还可以使用纤维素纤维，以及干草、麦秆、椰子纤维和从木屑等中精制而得的纤维，特别适用于农用根部区域的衬垫，以提供液体给料促进作物生长。本文中描述的产品还可以用做气体阻隔体，特别是作为氡气阻隔体，用以保护地面上方或下方的结构和容器。本发明产品的许多其它用途对于本领域技术人员而言是显而易见的。
本文中描述的充填有或部分充填有粉末状或颗粒状材料的产品的用途实际上是没有限制的，原因在于所述产品可以被制成完全柔软的、较硬的或硬质的，并且可以施加在非常波折和倾斜的表面上，该表面可以是粗糙或是平滑的，还可以施加在垂直表面(例如基墙、堤坝)上，沿着河道两侧和置于下方(例如油罐下方)，还可用于灌溉和储水工艺。所述产品基本上优于具有粉末状或颗粒状材料中间层的层状产品，因为本发明的纤维不会剥离开来并且污染物反应物材料在处理和安装过程中不易从产品中漏出。此外，纤维基本上不会滑动，因为该产品基本上是单一的含有反应性材料的非织造的纤维。
所述产品相比现有技术中包括包围斑脱土内层的上部和下部纤维的层状产品具有很多其它优点，因为该产品基本上为充填有或部分充填有任何所需的粉末状或颗粒状污染物反应物材料的单一纤维层，同时可选地含有内部空间以便于内部的粉末状或颗粒状材料(例如水溶胀性粘土)的吸收或膨胀。所述产品特别适用于在海滨驳岸条件下去除污染物以保护垂直、倾斜或水平的表面区域。由于采用了本发明的制备方法，所述产品非常耐用，原因在于强度并不取决于任何将两个分开的纤维层一起结构固定在粉末状或颗粒状材料的中间层上的方法。这些现有技术的层状产品比本文中描述的产品明显不耐用，原因在于上部和下部纤维层之间的剪切力导致其易于分离，特别是当这些层状产品安装在垂直或倾斜的表面上时，在那里剪切力特别常见。
权利要求
1.一种用于处理土壤或水中的污染物的反应性土工复合制品，包括由织造或非织造的纤维形成的预制的土工织物毡，它具有约6-200mm的厚度，并具有上下主表面，其中，所述土工织物具有在土工织物纤维之间的、提供足够孔隙度以在其厚度范围内接纳粉末状或颗粒状反应性材料的空隙；位于所述土工织物毡的空隙内并包围该土工织物纤维的粉末状或颗粒状反应性材料；附着在所述上下主表面上的液体可渗透的表层，以将所述反应性材料限制在所述土工织物制品内。
2.如权利要求1所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述粉末状或颗粒状反应性材料选自活性碳、焦末、0价铁、磷灰石、亲有机质的粘土、沸石、聚合离子交换树脂、聚合吸附树脂、以及它们的混合物。
3.如权利要求1所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述土工织物纤维选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、以及它们中任意两种或多种的共聚物。
4.如权利要求2所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述反应性材料是选自活性碳、焦末、亲有机质的粘土、以及它们的组合的吸附材料。
5.如权利要求1所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述预制的土工织物在接纳所述粉末状或颗粒状反应性材料之前，具有约0.5-6mm的外观开口尺寸。
6.如权利要求5所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述粉末状或颗粒状反应性材料的粒度为至少90％的颗粒具有约6-325目的粒度。
7.如权利要求5所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述粉末状或颗粒状的反应性材料占所述土工织物毡的体积的约50-99.9％。
8.如权利要求1所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述土工复合制品具有30-100磅/英尺3的粉末状或颗粒状反应性材料。
9.如权利要求3所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述土工织物纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚酰胺纤维。
10.如权利要求1所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述预制的土工织物毡为非织造的。
11.如权利要求10所述的反应性土工复合制品，其特征在于，所述液体可渗透的表层为非织造织物。
12.一种制造土工复合制品的方法，该土工复合制品能吸收含有液体的污染物、与其反应、或中和其，所述方法包括提供预制的土工织物毡，它具有约0.5-6mm的外观开口尺寸，并具有相对的主表面；将所述土工织物毡的主表面中的一个与能吸收含有液体的污染物、与其反应、或中和其的粉末状或颗粒状材料接触，并使所述粉末状或颗粒状材料流入所述预制的土工织物毡以对毡的开口内的预制的土工织物毡的至少大部分进行充填；以及在所述毡接纳所述粉末状或颗粒状材料后，用水不溶性粘合剂将液体可渗透的表层连接到预制的土工织物毡的主表面上。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤在用粉末状或颗粒状材料充填所述预制的土工织物毡的至少大部分之前，将液体可渗透的表层固定在所述土工织物毡的下主表面上。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤用片材料层覆盖所述预制的土工织物毡的边缘。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述土工织物毡的边缘用得自一层或两层表层的多余的材料进行覆盖。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，通过在所述土工织物的边缘上粘合固定所述表层、或者将包围所述土工织物的边缘的表层热封到一起，将所述表层的多余的材料固定到一起，以覆盖所述土工织物毡的边缘。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过在与所述粉末状或颗粒状材料接触的同时振动所述土工织物，使得所述粉末状或颗粒状材料流入所述土工织物毡。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过向所述土工织物的底表面施加真空，从上表面将所述粉末状或颗粒状材料引入毡内，使得所述粉末状或颗粒状材料流入所述土工织物。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤提供至少一层尺寸大于所述土工织物毡的主表面的表层以提供过量的表层材料，使得所述过量的表层材料在所述土工复合制品的边缘面上延伸；以及将所述过量的表层材料固定到所述土工织物制品上以覆盖所述边缘表面，由此减少或消除所述粉末状或颗粒状材料通过所述土工织物制品的覆盖的边缘表面的脱落。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，包括下述步骤用多余的表层材料覆盖所有的边缘表面，并将多余的表层材料固定到所述土工复合制品上，由此减少或消除所述粉末状或颗粒状材料通过所述土工织物制品覆盖的所有边缘表面的脱落。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过选自下组的手段将所述表层固定在所述边缘表面上粘结固定、穿针、以及超声波焊接。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过选自下组的手段将至少一层表层固定在所有边缘表面上粘结固定、穿针、以及超声波焊接。
23.一种制造多层土工复合制品的方法，该制品具有粘结到不含添加的粉末状或颗粒状材料的邻近的土工织物毡上的、充填有粉末状或颗粒状材料的土工织物层，所述方法包括提供预制的土工织物毡，它具有约0.5-6mm的外观开口尺寸，并具有相对的主表面；将所述土工织物毡的主表面中的一个与能吸收含有液体的污染物、与其反应、或中和其的粉末状或颗粒状材料接触，并使所述粉末状或颗粒状材料流入预制的土工织物毡内以对预制的土工织物毡内的至少大部分空隙进行充填；在所述毡接纳所述粉末状或颗粒状材料之后，将液体可渗透的表层附着在预制的土工织物毡的相对的主表面上，形成至少部分充填的第一土工织物层；以及将第二预制的土工织物毡附着在所述经充填的第一土工织物层上。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第二土工织物毡具有约0.5-6mm的外观开口尺寸，并且在将第二土工织物毡附着在至少部分充填的第一土工织物层上之后，被粉末状或颗粒状材料至少部分地充填。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二土工织物毡是未经充填的。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤将液体可渗透的表层附着在所述第二土工织物毡的外露的主表面上。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤将液体可渗透的表层附着在所述第二土工织物毡的外露的主表面上。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤将第三预制的土工织物毡附着在所述第二土工织物毡的外露的主表面上。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤用粉末状或颗粒状材料至少部分地充填外观开口尺寸约为0.5-6mm的所述第三预制的土工织物毡，并将液体可渗透的表层固定在该第三预制的土工织物毡的外露的主表面上，以形成土工复合制品，所述制品的外主表面内具有粉末状或颗粒状材料，并且所述制品具有由第二土工织物毡形成的未充填的核。
全文摘要
本发明公开了反应性土工复合毡及其制备方法和用途，用于处理土壤或水中的污染物使得基本上未被污染的水通过。该土工复合毡包括预成形的织造或非织造土工织物，其厚度约为6－200mm，并且其孔隙度足以在其整个主表面上的整个厚度范围内或任意一部分的厚度范围内接纳粉末状或颗粒状污染物反应性材料、污染物吸收性材料、或污染物中和材料(以下总称为“污染物反应物材料”或“污染物反应性材料”)。该粉末状或颗粒状污染物反应性材料设置在预先形成的、高蓬松度的土工织物毡的孔内以包围纤维，例如，通过抽真空或在该高蓬松度的毡接触污染物反应性材料时进行振动，使得该粉末状或颗粒状污染物反应性材料在重力作用下流动到预先形成的土工织物的孔中，或在振动力作用下进行流动。液体可渗透的表层附着到经充填的土工织物的上下主表面上，以防止该粉末状或颗粒状材料在运输和安装过程中脱落。
文档编号D06N7/00GK1882435SQ200480033995
公开日2006年12月20日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年11月19日
发明者J·T·奥斯塔, C·J·奥尔纳代, R·J·特劳格, J·W·小达林顿 申请人:安柯国际有限公司