專利名稱：一種重金屬離子吸附紙及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，特別涉及重金屬離子吸附紙及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于城市及近郊工業(yè)化發(fā)展的加快，使得工業(yè)“三廢”和城市垃圾排放量加大，農(nóng)業(yè)土壤由于污水灌溉、固體廢物和農(nóng)藥的影響導(dǎo)致土壤中汞、鎘、鉻、鉛等重金屬的過(guò)度積累。灌溉水和土壤中的重金屬主要是通過(guò)植物的吸收作用表現(xiàn)其危害。植物可通過(guò)根系從土壤中吸收富集重金屬，從而使蔬菜、水果等食物中重金屬含量超標(biāo)或接近臨界值，并使重金屬通過(guò)食物鏈富集到動(dòng)物和人體，最終危害人類健康。一般蔬菜中重金屬的遷移累積含量隨土壤中重金屬含量的增加而增加。根據(jù)對(duì)南方某地蔬菜的檢測(cè)調(diào)查表明，鉛平均濃度為O. 24 mg/kg，超過(guò)蔬菜中重金屬鉛的最高允許濃度O. 2 mg/kg，說(shuō)明其蔬菜已受到鉛的污染威脅。對(duì)北方某蔬菜基地土壤表層(5cm)分析表明鎘、鉛、汞含量分別為2. 733 4. 708mg/kg,39. 223 106. 778 mg/kg,O. 778 176. 495 mg/kg，對(duì)比食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(HJ332-2006)規(guī)定的土壤中重金屬含量(總鎘彡O. 30 mg/kg，總鉛彡50 mg/kg,總汞彡O. 30mg/kg)，可見土壤中鎘、汞及部分鉛含量均達(dá)到污染水平。全國(guó)范圍內(nèi)被重金屬污染的土壤面積已經(jīng)超過(guò)O. 2X IO8 hm2，占我國(guó)耕地的1/5，可見蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品已面臨重金屬污染的嚴(yán)重危險(xiǎn)。實(shí)際上，甚至在部分偏遠(yuǎn)山區(qū)生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品中也已檢出重金屬超標(biāo)。所以，由土壤污染造成的蔬菜重金屬超標(biāo)已直接威脅到人們的身體健康。重金屬在土壤中不易隨水淋溶，不能被微生物分解，具有明顯的生物富集作用。因此，土壤的重金屬污染一旦發(fā)生通常很難治理，而且其治理成本較高、治理周期較長(zhǎng)。某些被重金屬污染的土壤可能要100 200年時(shí)間才能夠恢復(fù)。目前蔬菜中重金屬污染的防治方法主要有客土法、換土法、施用改良劑法、植物修復(fù)法等?？屯练ㄊ窃诒晃廴镜耐寥辣砻娓采w上非污染土壤；換土法是部分或全部挖除污染土壤而換上非污染土壤。這兩種方法是治理土壤重金屬污染的有效方法，客土法與換土法的不足之處是需花費(fèi)大量的人力與財(cái)力，因此，只適宜小面積污染土壤的治理。施用改良劑法是利用土壤中污染物的特性，施用改良劑來(lái)治理土壤重金屬污染。例如，在土壤中施用石灰可以提高土壤酸度，可使重金屬形成氫氧化物沉淀，施用促進(jìn)還原的有機(jī)物可使重金屬形成硫化物沉淀。該防治方法有一定的效果，但局限性較大，使用成本較高。植物修復(fù)法是利用植物及其共存微生物體系清除污染土壤中重金屬的方法。例如，在汞、鎘污染的地塊種植麻類作物或加拿大楊，可以有效吸收土壤中的重金屬汞和鎘，但用這種方法處理土壤重金屬污染的效率較低
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種可有效降低蔬菜中重金屬離子含量的吸附材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是提供一種重金屬離子吸附紙，其特征在于該重金屬離子吸附紙是由廢紙纖維和凹凸棒土組成，定量為10(Tl60g/m2，起重金屬離子吸附作用的主要為凹凸棒土等組分，廢紙纖維主要是進(jìn)ロ舊瓦楞紙箱廢紙中的長(zhǎng)纖維部分或其他長(zhǎng)纖維廢紙。為了保證重金屬離子吸附紙的生產(chǎn)及發(fā)揮其作用，紙中還含有膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂、氧化淀粉、羧甲基纖維素等。廢紙纖維與凹凸棒土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂、氧化淀粉、羧甲基纖維素的重量份數(shù)比為1:0. 65、. 75:0.005 0. 01:0. 0008 0. 002:0. OTO. 03:0. 005 0. 01:0. 005 0. 01。本發(fā)明的另一目的是提供本發(fā)明所述的重金屬離子吸附紙的制備方法。其制備過(guò)程包括以下步驟
①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿。②將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0. 4^0. 5:0. 005^0. 01:0. 0008^0. 002的凹凸棒
土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺加入廢紙漿中，在混合漿池內(nèi)分散混合成造紙用的紙料，然后流送至造紙機(jī)流漿箱。③將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0. 1(T0. 15:0. 01 0.03的凹凸棒土、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂加入至造紙機(jī)流漿箱中，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)。④將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0. 05 0. 10 :0. 0025 0. 005:0. 0025 0. 005的凹
凸棒土、氧化淀粉和羧甲基纖維素通過(guò)第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0. 05 0. 10:0. 0025 0. 005:0. 0025 0. 005的凹凸棒土、氧化淀粉和羧甲基纖維素通過(guò)第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為100-160 g/m2的成品。本發(fā)明是利用凹凸棒土為主要吸附劑，以廢紙長(zhǎng)纖維為載體，通過(guò)在廢紙長(zhǎng)纖維漿中多次分步加填，并輔以其他助劑制成高凹凸棒土含量的吸附紙。用本發(fā)明的重金屬離子吸附紙包裹蔬菜的根部，土壌中的水分及營(yíng)養(yǎng)分可通過(guò)紙層被蔬菜的根系吸收，土壌中的重金屬離子被紙層吸附，從而降低蔬菜中重金屬離子含量，保證蔬菜食用的安全性。本發(fā)明的重金屬離子吸附紙可適用于芥菜、小白菜、青菜、大白菜、青椒、茄瓜、西紅柿、青瓜、花菜等各種蔬菜重金屬離子污染的防治。本發(fā)明的重金屬離子吸附紙采用廢紙纖維和凹凸棒土為主要原料，對(duì)環(huán)境無(wú)危害，可用造紙機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，使用成本低。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :重金屬離子吸附紙的制備
①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿。②將廢紙長(zhǎng)纖維紙漿50公斤、凹凸棒土 25公斤、水1875公斤在混合漿池內(nèi)攪拌混合均勻，加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺0. I公斤，攪拌0. 5小時(shí)，加入膨潤(rùn)土 0. 5公斤，攪拌均勻后將紙料泵送至網(wǎng)前池。在網(wǎng)前池加入水5600公斤，混合均勻泵送至造紙機(jī)流漿箱。
③在造紙機(jī)流漿箱處加入凹凸棒土 5公斤、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂1. 5公斤，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)。④將凹凸棒土 5公斤、氧化淀粉0. 25公斤、羧甲基纖維素0. 25公斤用第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將凹凸棒土 2. 5公斤、氧化淀粉0. 25公斤、羧甲基纖維素0. 25公斤用第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為100 g/m2的成品。

實(shí)施例2 :重金屬離子吸附紙的制備
①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿。②將廢紙長(zhǎng)纖維紙衆(zhòng)50公斤、凹凸棒土 25公斤、水1875公斤在混合衆(zhòng)池內(nèi)攪拌混合均勻，加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺O. I公斤，攪拌O. 5小時(shí)，加入膨潤(rùn)土 O. 5公斤，攪拌均勻后將紙料泵送至網(wǎng)前池。在網(wǎng)前池加入水4700公斤，混合均勻泵送至造紙機(jī)流漿箱。③在造紙機(jī)流漿箱處加入凹凸棒土 5公斤、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂I. 5公斤，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)。④將凹凸棒土 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將凹凸棒土 2. 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為120 g/m2的成品。實(shí)施例3 :重金屬離子吸附紙的制備
①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿。②將廢紙長(zhǎng)纖維紙漿50公斤、凹凸棒土 25公斤、水1875公斤在混合漿池內(nèi)攪拌混合均勻，加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺O. I公斤，攪拌O. 5小時(shí)，加入膨潤(rùn)土 O. 5公斤，攪拌均勻后將紙料泵送至網(wǎng)前池。在網(wǎng)前池加入水4000公斤，混合均勻泵送至造紙機(jī)流漿箱。③在造紙機(jī)流漿箱處加入凹凸棒土 5公斤、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂I. 5公斤，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)。④將凹凸棒土 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將凹凸棒土 2. 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為140 g/m2的成品。實(shí)施例4 :重金屬離子吸附紙的制備
①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿。②將廢紙長(zhǎng)纖維紙衆(zhòng)50公斤、凹凸棒土 25公斤、水1875公斤在混合衆(zhòng)池內(nèi)攪拌混合均勻，加入陽(yáng)離子聚丙烯酰胺O. I公斤，攪拌O. 5小時(shí)，加入膨潤(rùn)土 O. 5公斤，攪拌均勻后將紙料泵送至網(wǎng)前池。在網(wǎng)前池加入水3500公斤，混合均勻泵送至造紙機(jī)流漿箱，
③在造紙機(jī)流漿箱處加入凹凸棒土 5公斤、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂I. 5公斤，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)。④將凹凸棒土 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將凹凸棒土 2. 5公斤、氧化淀粉O. 25公斤、羧甲基纖維素O. 25公斤用第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為160 g/m2的成品。實(shí)施例5 :本發(fā)明重金屬離子吸附紙對(duì)重金屬離子的吸附作用
以不加填凹凸棒土的紙為對(duì)照，檢測(cè)本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙對(duì)重金屬離子的吸附作用。
將鎘離子濃度為500mg/l、鉻離子濃度為500mg/l、鉛離子濃度為500mg/l的水分別用重金屬離子吸附紙過(guò)濾，根據(jù)過(guò)濾后重金屬離子濃度下降程度評(píng)價(jià)吸附效果。結(jié)果表明用本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙過(guò)濾重金屬離子水后，過(guò)濾水中各重金屬離子濃度如下
實(shí)施例I的鎘離子濃度為159. lmg/1、鉻離子濃度為141.2mg/l、鉛離子濃度為205. 4mg/l ；
實(shí)施例2的鎘離子濃度為144. 2mg/l、鉻離子濃度為112. 4mg/l、鉛離子濃度為
185.lmg/1 ；
實(shí)施例3的鎘離子濃度為116. 4mg/l、鉻離子濃度為92. 7mg/l、鉛離子濃度為145. 3mg/
I ;
實(shí)施例4的鎘離子濃度為88. 6mg/l、鉻離子濃度為73. 3mg/l、鉛離子濃度為115. 8mg/
I ;
用本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙過(guò)濾重金屬離子水后，鎘離子濃度分別下降68. 2%、71. 2%,76. 7%和82. 3%，鉻離子濃度降71. 8%、77. 5%、81. 5%和85. 3%,鉛離子濃度分別下降58. 9%,63. 0%、70. 9%和76. 8%。試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明的重金屬離子吸附紙對(duì)重金屬離子有很好的吸附作用。實(shí)施例6 :本發(fā)明重金屬離子吸附紙對(duì)重金屬離子的吸附作用
以小白菜為研究対象，以根系不包裹重金屬離子吸附紙的小白菜中的重金屬離子含量為對(duì)照，檢測(cè)本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙對(duì)重金屬離子的吸附作用。用土壤盆載小白菜，用含重金屬離子鎘的水澆灌盆載土壤，使土壌中重金屬鎘的含量保持為100mg/kg左右，長(zhǎng)成后小白菜中鎘含量用火焰原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定；用同樣的方法測(cè)定小白菜中鉛的含量。另外，用同樣方法測(cè)定根系包裹重金屬離子吸附紙的小白菜中鎘和鉛的含量。根據(jù)小白菜中重金屬離子含量評(píng)價(jià)吸附效果。結(jié)果表明根系不包裹重金屬離子吸附紙的空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)組和本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙包裹小白菜根系實(shí)驗(yàn)組，所測(cè)定的鎘和鉛含量如下
空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)組小白菜鎘含量0. 96mg/kg、鉛含量18. 74mg/kg ；
實(shí)施例I實(shí)驗(yàn)組小白菜鎘含量0. 19mg/kg、鉛含量5. 06mg/kg ；
實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)組小白菜鎘含量0. 17mg/kg、鉛含量4. 14mg/kg ；
實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)組小白菜鎘含量0. 14mg/kg、鉛含量3. 57mg/kg ；
實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)組小白菜鎘含量0. 12mg/kg、鉛含量2. 83mg/kg ；
本發(fā)明實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4所得的重金屬離子吸附紙包裹小白菜根系實(shí)驗(yàn)組的鎘含量分別下降80. 2%,82. 3%,85. 4%和87. 5%，鉛含量分別下降73. 0%、77. 9%,80. 9%和84. 9%。試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明的重金屬離子吸附紙對(duì)土壤中的重金屬離子有很好的吸附作用，可有效降低蔬菜中的重金屬離子含量。以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所述的エ藝步驟及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種重金屬離子吸附紙，由廢紙纖維和凹凸棒土組成，定量為10(Tl60g/m2 ,廢紙纖維主要是進(jìn)口舊瓦楞紙箱廢紙中的長(zhǎng)纖維部分或其他長(zhǎng)纖維廢紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的重金屬離子吸附紙，其特征在于重金屬離子吸附紙中還含有以下助劑膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂、氧化淀粉、羧甲基纖維素；所述廢紙纖維與凹凸棒土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂、氧化淀粉和羧甲基纖維素的重量份數(shù)比為1:0. 65 0. 75:0. 005 0. 01:0. 0008 0. 002:0. 01 0. 03:0 .005 0. 01:0. 005 0. 01。
3.一種制備權(quán)利要求I或2所述重金屬離子吸附紙的方法，包括以下步驟①以廢紙為主要原料經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿；②將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0.4 0.5:0. 005 0.01:0. 0008 0.002的凹凸棒土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺加入廢紙漿中，在混合漿池內(nèi)分散混合成造紙用的紙料，然后流送至造紙機(jī)流漿箱；③將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0.1(T0. 15:0. oro. 03的凹凸棒土、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂加入至造紙機(jī)流漿箱中，并與②流送來(lái)的紙料混合后上造紙機(jī)成形網(wǎng)形成濕紙頁(yè)，經(jīng)壓榨和干燥后送至第一道施涂機(jī)；④將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0.05 0. 10 :0. 0025 0. 005:0. 0025 0. 005的凹凸棒土、氧化淀粉和羧甲基纖維素通過(guò)第一道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后再將與廢紙纖維重量份數(shù)比為1:0. 05 0. 10:0. 0025 0. 005:0. 0025 0. 005的凹凸棒土、氧化淀粉和羧甲基纖維素通過(guò)第二道施涂機(jī)涂敷于紙面，干燥后形成定量為100-160 g/m2的成品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種重金屬離子吸附紙及其制備方法，其由廢紙纖維、凹凸棒土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂和氧化淀粉等組成，定量為100~160g/m2。將廢紙經(jīng)碎解、高濃除渣、疏解、低濃除渣、篩選、分級(jí)、磨漿等處理制成長(zhǎng)纖維紙漿，將凹凸棒土、膨潤(rùn)土、陽(yáng)離子聚丙烯酰胺和聚酰胺環(huán)氧氯丙烷樹脂等加入廢紙漿中，送造紙機(jī)形成紙頁(yè)，并經(jīng)二道施涂機(jī)涂敷后得到成品。本發(fā)明是利用凹凸棒土為主要吸附劑，以廢紙長(zhǎng)纖維為載體，并輔以其他助劑制成高凹凸棒土含量的重金屬離子吸附紙。用其包裹蔬菜的根部，可有效降低蔬菜中重金屬離子含量；以廢紙纖維和凹凸棒土為主要原料，對(duì)環(huán)境無(wú)危害，可用造紙機(jī)連續(xù)生產(chǎn)，使用成本低。
文檔編號(hào)D21H15/06GK102619130SQ2012100512
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者平麗娟, 沙力爭(zhēng), 趙會(huì)芳 申請(qǐng)人:沙力爭(zhēng), 浙江科技學(xué)院