生态化土工用纺织品研究进展.docx

编号产业用纺织品开发作业题目： 生态化土工用纺织品研究进展 纺织服装 学院 纺织工程 专业学 号 6160705039 学生姓名 孙其松 指导教师 邓炳耀 教授 二一六年十一月生态化土工用纺织品研究进展孙其松 6160705039( 江南大学 纺织服装学院, 江苏 无锡 214122)摘要 发展生物可降解天然纤维土工布、生态型垃圾填埋用复合土工布膜，提高土工用纺织品生态相容性，减少环境破坏。推广秸秆、树皮、椰壳等生物质天然纤维土工布在人工栽培、生态修复、沙漠化治理等工程中的应用。扩大生态化土工用纺织品的应用有利于对自然环境以及生态系统的保护。关键词 生态化；纺织品；土工布；麻纤维Ecological geotechnical textile research progressSun Qisong 6160705039（ Department of Textiles and Clothing，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu，214122，China）Abstract Development of biodegradable natural fiber geotextile, ecological landfill with composite geotextile membrane, improve geotechnical textile ecology compatibility, reduce environmental damage. Promote biomass straw, bark, coir natural fiber geotextile in artificial cultivation, ecological restoration, management of desertification and engineering application. To expand the application of ecological geotechnical textile is conducive to the protection of natural environment and ecological system.Key words ecology, textiles, nonwoven fabric, hemp 土工用纺织品在水利、公路、铁路、海港、建筑等现代土木工程的各个领域发挥着重要作用，其发展在很大程度上仰仗政府的政策引导与推动。现阶段，我国土工用纺织品产业已初成规模，但与欧美等先进国家和地区相比，行业的整体技术水平及配套的标准体系建设等仍处于较低阶段。土工用纺织品对国家的经济发展以及未来土工建筑行业行业的发展有着重要的积极作用。土工用纺织品是产业用纺织品中的重要品种，一般作为功能性材料用于土壤的加固、隔离、排水、过滤和保护等，可以天然纤维或化学纤维为原料。美国材料试验学会（ASTM）将其定义为：一切和地基、土壤、岩石、泥土或其他土建材料一起使用，并作为人造工程、结构、系统的组成部分的织物。在工程中使用土工用纺织品，虽然工程造价会略有提高，但却可提高工程质量，延长使用寿命，同时还可降低后期大量的维护费用。尤其在土工建筑领域，高分子化学纤维材料大多用于土壤、建筑材料之中，若使用不可降解纤维，对土壤、水资源、大气等将会产生严重的危害。在自然资源方面，秸秆中含有大量的秸秆纤维，并且这些秸秆纤维中含有大量的氮磷钾元素，是植物生长的重要元素。将秸秆纤维用于农业育种，农业土工布中，将是很好的资源合理利用项目，既保护了环境，又可将生态资源合理利用。生态修复土工材料领域也有较大空间，这一块进步很快。比如河堤，以前是用水泥、石头材料，由于有缝隙，时间一长河堤会被水冲坏。现在通过生态用的土工材料，能起到更好固化作用和生态修复功能。该材料具体使用为，在河堤下面铺上一层可降解布料，上面再盖上一层隔珊。下层布保证水不渗漏，上面隔珊可以种植被。一两年后下层布降解了，但隔珊还会在，通过隔珊所种植被固化河堤层，比石块更稳固，并对生态进行恢复、改善。1 可降解天然纤维土工布随着高分子材料的高速发展，在肯定其优点的同时也发现他的不足，即大部分人工合成的高分子材料在自然界中难以降解，不可降解的高分子材料造成了对环境的白色污染。而纺织材料中一些化学纤维的废弃物难以降解，已形成新的污染源。现阶段的土工布中很大一部分使用的纤维材料仍然是化学合成纤维材料，其在土壤与建筑行业的应用中，若不可降解将会造成极大的环境污染。生物可降解纤维制成的纺织品，在微生物作用下，课分解为二氧化碳和水，对环境无害。生物可降解纤维还因为其良好的性能，突出的生物相容性在园艺、建筑等领域 获得了广泛的应用。生物可降解非织造布即是一种由生物可降解纤维制成的非织造布，置于自然环境中在微生物的作用下能缓慢分解。聚乳酸纤维材料是一种新型的可降解纤维材料。与常规纤维材料相比，聚乳酸纤维的最大特点就是其具有生物相容性。PLA纤维的降解产物为二氧化碳和水，而这两种产物又可通过植物光合作用，变成乳酸的原料淀粉。因此PLA纤维可以参与自然界大循环中，不会引起环保问题，是最理想的环保纤维。将PLA纤维材料经过非织造技术制作可降解土工用纺织品，将其用于农业产业中。作为可自然降解的PLA纤维材料，若将其作为育种以及种植行业之中，PLA纤维自然降解后的二氧化碳和水可作为植物生长所用的养分。棉秸秆纤维是从棉纤维的生长植物的茎、叶中提取的纤维素纤维材料。在农业方面对于棉秸秆的处理方法一般采取焚烧法，焚烧棉秸秆产生大量的污染性气体和许多细小颗粒，严重影响气候环境，对环境造成了严重的破坏。棉秸秆纤维中含有大量的纤维素纤维，和氮磷钾等元素，可将棉秸秆中的纤维素提取制成生态型土工用纺织品，并将其用于农业领域，大大降低化学纤维的使用，减少石油资源的消耗，扩大棉秸秆的利用率，减少棉秸秆焚烧造成的环境污染问题，保护自然环境。用于农业栽培中的棉秸秆纤维中含有的氮磷钾等元素也是织物生长必需的养分，可以较少化肥的使用，加快生态农业的发展。大麻、黄麻、虹麻等天然纤维材料在农业中应用非常广泛。由于麻织物较硬挺，穿着有刺痒感，但是麻类植物在我国大量存在，麻纤维中是纤维素纤维，在农业中的应用比合成纤维更加优越。因为麻纤维在土壤中可以降解、并且麻纤维具有很好的强度、所以将麻纤维用于农业中的抑草土工布将由于由聚酯和聚丙烯制成的土工布。麻纤维具有卓越的强度与耐久性能，良好的悬垂性能，并且麻纤维是环保的可生物降解的。在农业应用领域麻纤维成本较低且容易获得，在原料原则上由于合成纤维。2 生态型垃圾填埋用复合土工膜现代社会生活中每天都会产生许多生活垃圾，而这些生活垃圾的处理问题对城市化进程的发展起到了极为重要的作用。但是，如果这些生活垃圾处理不当，将会严重威胁水资源、空气的安全。生活垃圾填埋后，垃圾在微生物作用，会产生大量填埋气体、渗滤液，孽生蚊蝇及嶂螂，老鼠及乌鸦等动物活动猖撅。 土工膜的渗透系数低于10-13cm/s，比最为理想的压实粘土低100万倍。随着环境保护的要求日益提高，土工膜代替粘土作为覆盖层的趋势越来越明了。但是，还是有一些小型的垃圾场，日处理垃圾在300t以下的，地理位置偏远的，仍在使用土层覆盖(且不是粘土，而是建筑垃圾、矿渣等来源免费的材料)。因此，土工膜覆盖的推广工作还要加大力度，改善垃圾场污水横流、苍蝇满天飞、乌鸦盘旋、臭气熏天的局面，依然任重道远。 选用人工合成的土工合成材料HDPE土工膜代替粘土覆盖层，己经成为了一种新的应用技术，在垃圾场填埋方面扩大土工膜的使用极大地减少污染物的扩散，提高环境保护，且该项技术发展速度很快，具有了很多优势。HDPE土工膜作为覆盖材料，其具有以下优点:(1)具有很低的渗透性。(2)具有很好的耐环境应力开裂性能，渗滤液中的表面离子活性剂不会破坏它的分子结构。(3)具有单卷面积大的特点:通常幅宽为7 000mm，卷长为50-100m，单卷产品面积达 350-700平方米。(4)具有很高的强度，耐酸、碱，很强的抗老化性，使用寿命较长。(5)铺设方便，不需使用大型机械设备，节能、低碳环保，铺设速度很快、每天可铺设上万平方米。(6)产品厚度范围宽:可从0.3mm-3.0mm厚，根据需要在工厂加工完毕运到施工现场，需要时即可铺设。(7)可以选择黑绿双色土工膜，一面为绿色，给人很愉快的视觉效果。 通过复合土工膜的使用，能够大大节约填埋空间，使垃圾场延长了使用寿命；能够实现雨污分流、降低了垃圾渗滤液的产生、节约了渗滤液处理费用；杜绝了垃圾填埋气体向大气中的扩散，为大气的温室效应、酸雨效应作出了贡献。同时，有利于垃圾填埋气体的收集及再利用；减少了病虫害的威胁；通过对覆盖粘土的替代，加强了土地资源的保护；减少了火灾的隐患；对垃圾场飘扬物有了有效的控制；降低了运行成本、增加了收入。3 纺织品在农业方面应用 农业用纺织品是产业用纺织品的一个主要方面，它可改善农作物的微气候条件，以适合农作物的成长，并能对各种自然灾害有一定的防护作用。农业用纺织品主要有寒冷纱、丰收布、育秧布、草坪布等，起到保温、防寒、防霜、节能、遮光、防火、防风等作用。我国在1980年研制成功寒冷纱，并在少数地区试用，取得良好效果。如在上海地区栽培卷心菜，用寒冷纱覆盖育苗，出苗率为78.2%，比一般方法出苗率提高25.1%，根据我国北方地区及国外地区使用丰收布结果表明，丰收布对提高农作物生产效率具有极高的使用价值，一般可使农作物增产10%15%，且使用丰收布比使用塑料大棚每亩降低成本407元，使用丰收布在温室中养鸡，可使产蛋率提高10%左右。农业用丰收布强度大；有耐水性、耐光性，粘湿也几乎不改变强度，耐用年数长，一般可使用两年以上；斜、长、宽各向强度差不多大，使用时较方便；重量轻，工作简单；污染时容易水洗；有透水性；有耐药品性，没有虫害；对冷热急剧温度升降不发生变化；燃烧时不发生有毒气体。丰收布是农业生产中继塑料大棚、薄膜覆盖之后第三代重大的技术应用，其主要作用为：保温、防冻、节能；吸湿、防病害、防污染。丰收布有一定的吸湿性能降低空气的相对湿度；丰收布有遮光性，透光率约为60%-65%，有利于作物生长；丰收布覆盖栽培比大棚促进作物早熟一周或延后收货10天，可缩短蔬菜供应淡季。草坪布、育秧布是一种简单的养草育苗农业用纺织品，他采用普通织物纤维为原料，通过无纺布加工制成，在无纺布加工过程中均匀撒上各种肥料和所需的谷种、草种后就成了草坪布、育秧布，使用时将草坪布、育秧布，每天撒上适量水，经半个月时间就可以长出绿草或秧苗，最后无纺布基布腐烂就变成了很好的肥料。我国上海园林处已建成了上海植生带厂，生产各种草坪布、育秧布，每年产量150万米，供城市绿化及改善家庭环境用。4 生物质纤维在生态修复应用麻类土工布是指天然纤维黄麻做成的土工布。山于黄麻具有生物降解性、无毒性、吸水性和悬垂险, 所以麻纤维作为水土保护的理想材料而受到应用，这一点在欧美已得到证明。麻类土工布适性强。麻类土工材料可吸收水分，降低其流失速度。麻类土工布的使用主要取决于使用地方及气候条件，腐烂分解后的麻实际上可作为无毒的作物肥料。而且麻便于运输、储存及处理。所以在某些方面，如水土保护和农用覆盖等，使用麻类土工布是较为合算的。在未来的10年里麻类土工布需求量是目前的4倍，印度黄麻研究会已从事黄麻土工布的研究以解决以下几个方面的问题。1、水土保护（运河、堤坝、路基、山坡和山路等各种斜坡的泥土保护）；2、护根（在农业与园艺方面使泥土保护湿润和防晒）；3、拦河（大堤坝的保护）。对于天然纤维，要解决其实用性首先就要提高其耐用性（因为天然纤维往往很容易腐烂），经化学处理后再做土工布。改善黄麻使用性能的另一种方法是将其与合成纤维混纺如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。不同种类的黄麻混纺材料具有不同的使用性能，应通过实验将其使用在适当的地方来替代纯黄麻材料。丙纶裂膜纤维的特性是强度高、耐腐烂、耐化学药品和生产成本低。丙纶与黄麻混合可提高其强度及抗微生物侵蚀性能， 是一种很好的覆盖材料。在固土保土方而，椰子皮纤维比普通的合成纤维土工布材料具有一些非常特殊的优点。这是因为椰子皮纤维和黄麻一样，会受到自然生态的作用而腐烂。另外，椰子皮纤维具有很好的吸水性，它们可储存水分，为泥土中的种子提供理想的生态条件。娜子皮纤维撕扯强度很大并且在湿态下仍保持这一特性。椰子皮纤维可以生物降解，其寿声约为45 年。这一使用寿命对固定植物生长的土壤是足足有余的。椰子皮纤维价格不高，可较经济地用于防止水土流失。在美国椰子皮纤维用途很广，在其他发达和发展中国家，特别是在印度也被广泛使用。5 生态化纤维在沙漠化治理应用我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一。 我国现在的沙漠化现状严重，相当于每年损失一个中等县的土地面积。沙漠化迅速扩展，沙尘暴频繁发生，己严重干扰了人们的正常生产、生活，对国民经济的发展带来了诸多负面影响，直接影响到国家可持续发展战略的实施。如何经济、有效地防治日益严重的沙漠化问题，对改善西部生态环境、发展西部经济具有深远意义，也是关系国家长治久安的头等大事之一。国际上对化学固沙做了大量的研究开发工作，已开发了六十余种用于荒漠化防治的化学产品，通常采用的有乳化沥青或乳化原油、合成树脂或有机胶乳、无机胶乳、高分子聚合物、纤维层覆盖等，并在伊朗、沙特阿拉伯等国大面积使用。化学治沙方法在国内也经多次试验，包括沥青乳剂固沙、野生植物合成化学乳剂、动物胶化学固沙等，固沙效果普遍良好，但由于成本高、生物降解困难，特别是难以与植被固沙措施相结合，未能大面积推广应用。目前比较成熟的“草方格”治沙措施已应用于西北的治沙工程，但此方法工程投资大，周期长，一般要45年才能形成有效“ 沙结皮”。天然纤维中麻纤维在治沙方面应用也较广泛，由于麻织物较硬挺，穿着有刺痒因此将麻纤维用于沙漠治理方面将会得到有效的利用。麻纤维具有卓越的强度与耐久性能，良好的悬垂性能，并且麻纤维是环保的可生物降解的。周丹丹博士在其博士论文中就研究了聚乳酸纤维材料在沙漠治理中的应用问题。与草方格沙障及沙柳沙障相比，PLA沙障同样具有很好的防护效益。三者相比，PLA沙障材料成本较高，但运输、施工费用均较低，理论推导认为其使用寿命也很长，基本上没有维护费用产生。综合分析PLA沙障的优缺点、PLA纤维材料的生产状况及目前的防沙治沙现状，PLA沙障具有很大的发展潜力及广阔的推广应用前景。荒漠化问题是世界特别是我国最主要的生态环境问题之一，党和政府高度重视荒漠化防治问题，这是全面建设和谐社会，促进经济与生态协调发展的前题。近年来国家和各级地方政府采取了一系列措施进行以荒漠化治理为中心的生态环境建设，这为PLA沙障的推广应用提供了广阔的市场。参考文献1 刘运娟. 聚乳酸(PLA)纤维的研究进展J. 山东纺织经济. 2008(04) 2 Ghose Mrinal K, Sen P K.Environmentally safe design of tailing dams for the management of iron ore tailings in Indian 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