專利名稱：：一種復合水分蒸發抑制劑的制備方法
技術領域：
：本發明涉及水資源保護領域，更具體的說，是一種釆用溶液法制備抑制大面積水體水分蒸發的復合液膜的方法。技術背景水資源是生命的源泉，是生態系統不可缺少的要素，同土地、能源等構成人類經濟與社會發展的基本條件。隨著人口與經濟的增長，世界水資源的需求量不斷增加，水環境也不斷惡化，水資源緊缺已成為共同關注的全球性問題。1997年l月，聯合國在《對世界淡水資源的全面評價》的報告中指出缺水問題將嚴重地制約21世紀經濟和社會發展，并可能導致國家間的沖突。我國是一個水資源短缺、水旱災害頻繁的國家，如果按水資源總量考慮，水資源總量居世界第六位，但是我國人口眾多，若按人均水資源量計算，人均占有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，在世界排第110位，被聯合國列為13個貧水國家之一。據統計，我國目前缺水總量估計為400億立方米，每年受旱面積200萬-260萬平方千米，影響糧食產量150億至200億千克，影響工業產值2000多億元，全國還有7000萬人飲水困難。可見我國水資源非常貧乏，依靠科技進步，運用綠色化學，保護水資源，合理使用、開發水資源和改善水環境生態已是保護環境，可持續發展的當務之急。此外，我國水資源分布很不均衡，南北分配相差懸殊，干旱、半干旱地區所占比例超過國土總面積的一半。并且，我國水資源時空分布很不均衡夏季汛期，徑流量約占全年的40%,而其余時間又往往缺水；長江流域及江南地區徑流量約占全國81%,而北方及西部干旱地區不足20%。南方人均年徑流量是北方的4.4倍，畝均徑流量是北方的9.1倍。在干旱、半干旱地區，光熱資源比較豐富，但水資源相應貧乏，僅占全國總量的1A0左右，因此水土供需關系極不平衡。在干旱缺水地區，水體的水分蒸發量是當地降水量的數倍到數十倍，少數地區甚至高達數百倍(如新疆自治區及甘肅省河西走廊)，湖泊、水庫、水稻耕田等大面積水體的蒸發，尤其是在干旱地區造成了水資源的巨大損失。對于抑制大面積水體的蒸發損失，最可行的方法是在水體表面鋪展水分蒸發抑制劑。水分蒸發抑制劑，是一種具有很高生物安全性的表面活性劑，可在水體表面自發地鋪展形成不溶性分子膜，改變水面直接裸露于空氣中的狀態，有效抑制水分蒸發。鋪展不溶性分子膜的水面，不妨礙二氧化碳、氧氣以及陽光的透過，因此，不影響水生動植物的生長繁殖。水分蒸發抑制劑的研究是利用人們對表面活性劑分子結構深入研究的成果，并以單分子表面膜理論為基礎，將表面活性劑加入需要防止水分蒸發的體系中，在體系表面形成一層不溶分子膜，盡可能地占據水體系有限的蒸發空間，使水面有效蒸發面積減少，從而達到防止水分蒸發的效果，有效抑制大面積水分蒸發。水分蒸發抑制劑能夠顯著減少大面積水體的蒸發損失，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。然而，國內外研究僅僅停留在實驗室階段，在實際環境中，風速、溫度、雜質等因素對水分蒸發抑制劑的干擾顯著，會導致其性能不穩定，甚至失去抑制水分蒸發效果。由于這些問題沒有得到合理解決，阻礙了水分蒸發抑制劑的推廣應用。目前，國內外研究的水分蒸發抑制劑的抗環境因素干擾能力差，阻礙了水分蒸發抑制劑的推廣應用。復合表面活性劑的引入是水分蒸發抑制劑公認的發展方向，即將表面活性劑復配，以達到理想的抑制水分蒸發的效果。表面活性劑復合體系雖然早已獲得了應用，但基于對復合體系物理、化學性質的研究，開發具有優良效果和特殊效能的復合體系，卻是一個嶄新的課題。復配是一種表面活性劑與其它表面活性劑，或者無機電解質、有機極性化合物以及高聚物的復配，可以產生協同效應，也稱協合作用或增效作用，其溶液的物理化學性質會發生明顯的變化，其表面活性由于各個組分的性能，其性質甚至是原組分所不具有的，或者加入較大量的輔助成份而選用較少量的主要成分，以其表面活性達到優良的水平或得到優良的經濟效益。
發明內容本發明公開了一種制備復合水分蒸發抑制劑方法，即用長碳鏈脂肪醇與短鏈醇復配，將其配制成復合體系。本發明制備的復合水分蒸發抑制體系，在有效抑制水體表面水分蒸發損失的基礎上，具有一定的抗環境干擾和自修復能力，并且其抑制水分蒸發率隨時間的延長衰減小，穩定性好。復合水分蒸發抑制體系的提出，有利于將水分蒸發抑制劑在自然環境中真正得到應用。并且，其制備工藝簡單，可現場配制，對于解決干旱地區缺水問題、降低水資源損失具有重大意義。實驗方法稱取0-1.25克偶碳醇、0-0.625克奇碳醇和0-0.625克的短鏈醇，充分溶解于50克鋪展溶劑中，即得水分蒸發抑制劑。偶碳醇可以選用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，奇碳醇可以選用十三醇、十五醇、十七醇和十九醇，短鏈醇可以選用正丙醇、正丁醇和正戊醇。偶碳醇和奇碳醇的質量比可以為5:i、4:i、3:i、2:i和l:i，長鏈醇(偶碳醇和奇碳醇的質量總和)和短鏈醇的質量比可以為5:i、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇與正丁醇復配，最佳質量比為3:1。鋪展溶劑可以選用乙醇、乙醚、苯、石油醚(30-60。C)和石油醚(60-90。C)，，最佳鋪展溶劑為乙醚和石油醚(30-60°C)。水分蒸發抑制率的測試方法采用稱重法，用水分蒸發抑制率作為評價所研究體系抑制效能的指標。計算公式如下-式中W產Wf原畫Wf后；W^Wd原-Wd后Wd:有膜水分蒸發量，g;Wf:無膜水分蒸發量，g實例1稱取1.25克十六醇充分溶解于50克乙醚中，即可制得水份蒸發抑制劑。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100cr^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升抑制劑，另一個瓷盤不加，于30'C下放置72小時后，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，并通過公式計算鋪展了抑制劑體系的水分蒸發抑制率。結果表明，體系的水分蒸發抑制率僅為7%，說明十六醇的乙醇溶液體系的抑制水分蒸發效果較差。實例2稱取1.25克十六醇充分溶解于50克乙醚中，即可制得水份蒸發抑制劑。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100ci^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升抑制劑，另一個瓷盤不加，于30。C下放置72小時后，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，并通過公式計算鋪展了抑制劑體系的水分蒸發抑制率。結果表明，體系的水分蒸發抑制率為25.1%，十六醇乙醚溶液的抑制效率要高于實例1中的十六醇乙醇溶液。實例3稱取0.9375克十六醇和0.3125克正丁醇充分溶解于50克乙醚中，即得水份蒸發抑制劑。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100cr^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升抑制劑，另一個瓷盤不加，于3(TC下放置96小時后，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，并通過公式計算鋪展了抑制劑體系的水分蒸發抑制率。結果表明，鋪展抑制劑的瓷盤水分蒸發量明顯下降，體系的水分蒸發抑制率達48.5%。實例4稱取0.7031克十六醇、0.3125克十五醇和0.2344克正丁醇充分溶解于50克石油醚(30-6(TC)中，即得水份蒸發抑制劑。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100ct^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升水份蒸發抑制劑，另一個瓷盤不加，于3(TC下放置72小時后，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，并通過公式計算鋪展了乳液的體系的水分蒸發抑制率。結果表明，鋪展抑制劑的瓷盤水分蒸發量明顯下降，體系的水分蒸發抑制率達45%，低于實例3。應用性能對比下面這個表是十六醇的乙醚溶液體系與十六醇/正丁醇復合體系，在相同的條件下性能的對比，實驗時間均為96h，膜表面濃度為8.0X10—2g/m2，探討溫度變化對水分蒸發抑制率的影響。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從上表可看出，溫度的變化對十六醇乙醚溶液體系的性能影響顯著，隨著溫度的變化抑制率波動很大，當溫度達到4crc時，體系幾乎完全喪失抑制效果。當溫度介于2035匸時，隨溫度變化，十六醇/正丁醇復合體系顯示出較好的抑制水分蒸發效果，當溫度達到40。C時，體系依舊具有一定的抑制率，顯示出比十六醇乙醚溶液體系更好的抗溫度千擾能力。時間是影響體系抑制水分蒸發效果的重要因素，隨著時間的延長，空氣中很多雜質(如灰塵)會侵入抑制劑在氣液界面形成的表面膜，并在膜分子層中構成一些水分子蒸發的孔道，造成膜結構松散，直接影響表面膜的性能。下面這個表是十六醇的乙醚溶液體系與十六醇/正丁醇復合體系，在相同的條件下性能的對比，實驗溫度為25°C，探討時間的變化對體系水分蒸發抑制率的影響。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上表可以看出，復合體系的抑制率要遠遠高于十六醇溶液體系。并且，十六醇溶液體系超過140小時后抑制率下降為零，而復合體系超過250小時，體系的抑制率依舊超過40%，顯示出比十六醇溶液體系更好的抗雜質干擾能力。本發明制備的復合水分蒸體劑，可大幅度提升水體表面蒸發的抑制率，并且該體系隨時間的延長衰減小，穩定性好，具有較好的抗溫度干擾能力、抗雜質干擾能力和自修復能力。本發明制備工藝簡單，可現場配制，制備的水分蒸發抑制劑在水資源保護領域中有廣闊的應用前景，對于解決干旱地區缺水問題、減少水資源損失具有重大意義，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。權利要求1.一種復合水分蒸發抑制劑的制備方法的制備方法，具體操作如下長鏈脂肪醇(偶碳醇和奇碳醇)與短鏈醇復配為分子膜基材，選擇適當的鋪展溶劑，室溫溶解，制備穩定的溶液，即得水分蒸發抑制劑。2、如權利要求1所述的一種復合水分蒸發抑制劑的制備方法，其分子膜基材的特征是偶碳醇可以選用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，奇碳醇可以選用十三醇、十五醇、十七醇和十九醇，短鏈醇可以選用正丙醇、正丁醇和正戊醇。偶碳醇和奇碳醇的質量比可以為5:i、4:i、3:i、2:i和i:i，長鏈醇(偶碳醇和奇碳醇的質量總和)和短鏈醇的質量比可以為5:i、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇與正丁醇復配，最佳質量比為3:i。3、如權利要求i所述的一種復合水分蒸發抑制劑的制備方法，其鋪展溶劑可以為乙醇、乙醚、苯、石油醚(30-6(TC)和石油醚(60-90°C)，最佳鋪展溶劑為乙醚和石油醚(30-60°C)。全文摘要本發明采用復配技術制備了一種復合水分蒸發抑制劑。其工藝特點在于長鏈脂肪醇與短鏈醇復配為分子膜基材，選擇適當的鋪展溶劑，室溫溶解，制備穩定的溶液，即得水分蒸發抑制劑。通過以上方法得到的水分蒸發抑制劑，可在水面自發地鋪展形成不溶性分子膜，具有較好的抗溫度干擾能力、抗雜質干擾能力和自修復能力，并且其抑制水分蒸發效率隨時間的延長衰減小，穩定性好。本發明制備工藝簡單，可現場配制，制備的水分蒸發抑制劑在水資源保護領域中有廣闊的應用前景，對于解決干旱地區缺水問題、減少水資源損失具有重大意義，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。文檔編號C09K3/00GK101235266SQ20071005667公開日2008年8月6日申請日期2007年1月31日優先權日2007年1月31日發明者燕吳,蕊肖,衣守志申請人:天津科技大學