專利名稱：修復鹽堿地生態保水劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及生態環境保護和化工生產領域，它是涉及一種鹽堿地用保水劑及其制備方法。
背景技術：
鹽堿化土壤是植物生長過程中最常遇到的自然逆境之一，土壤的堿潰化嚴重限制了植物的生長，造成大片良田產量下降，逐漸成為棄地；草原牧草產量降低，草場載畜量減少。由于鹽堿土的有機質含量少，理化性狀差，蓄水保肥能力低，鹽堿地生態植被修復時加入保水劑可完成保水蓄墑、促進土壤團粒結構形成和降低水蒸發量，防止次生鹽堿化的作用。目前，已有的保水劑種類很多，主要以淀粉系列和合成聚合物類為主，應用于鹽堿地生態植被修復存在以下幾個問題(I)生產成本較高，保水劑價格居高不下；(2)淀粉接枝共聚生產的保水劑耐鹽堿性差、凝膠強度低、使用壽命短，合成聚合物類保水劑耐鹽性差、不能被生物降解，易造成土壤板結。市場缺乏適合鹽堿地地理環境條件下專用保水劑。
發明內容
本發明目的在于避免現有技術的不足，提供一種能夠有效恢復鹽堿地生態性能的保水劑及其制備方法。為實現上述目的，本發明采取的技術方案為一種修復鹽堿地生態的保水劑，所述的保水劑是由以下重量份數的物質組成
改性玉米皮18% 35%
工業級丙烯酸20% 40%
工業級丙烯酰胺6% 28%中和劑8% 22%水溶性催化劑4% 20%工業級純凈水O. 02 5%交聯劑20% 42%穩定劑O. 3% 3%目數為1200 1800目超細改性膨潤土粉O. 5 8%山梨糖醇甘油三硬質酸脂O. 6% 2%。
所述的水溶性催化劑為過硫酸鉀或過氧化氫或過硫酸銨。
所述的交聯劑為丙三醇或環氧氯丙烷或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。所述的穩定劑為聚乙二醇或聚氧化丙烷或聚氧化乙烯壬苯醚。所述改性玉米皮的制作步驟是I)首先將玉米皮使用數控立式連續汽爆機汽爆玉米皮，蒸汽爆破條件為玉米皮密度140-160 Kg/m3、保壓時間60-240S、壓力為O. 8-2. 8MPa玉米皮；2)在反應釜中加入經步驟I)處理后的玉米皮，加水調為玉米皮含量為15-25%的漿液，然后，緩慢加入25-35%的氫氧化鈉溶液進行堿化，此時，玉米皮與氫氧化鈉質量比為 I O. 6-1. 2 ；3)在35_45°C恒溫攪拌20-40分鐘后加入氯乙酸醚化，此時，玉米皮與氯乙酸質量比為 I : O. 6-1. 2 ；4)升溫至60-70°C，同時保持恒溫攪拌60-90分鐘，用乙醇洗滌，洗滌之后干燥并粉碎，制得所述的玉米皮改性玉米皮。所述工業級丙烯酸的分子式為CH2 = CHC00H,丙烯酸的含量大于99%。所述工業級丙烯酰胺的分子式為CH2 = CHCONH2,丙烯酰胺的含量大于98%。所述的中和劑是指含量大于99%的工業離子膜法粒堿。所述的工業級純凈水中無鈣鎂離子。本發明還提供一種修復鹽堿地生態的保水劑的制備方法，步驟如下I)先將工業級丙烯酸加入中和混合器，加入純凈水混合配制成濃度為50 70% 的溶液，然后加入中和反應器內，進行攪拌，在攪拌狀態下將中和劑加入中合反應器內，控制反應的溫度小于60°C，制成中和度為70% 90%的丙烯酸鈉溶液；2)將丙烯酰胺加入混合器，加入純凈水混合配制成濃度50 70%的溶液；3)將改性玉米皮加入混合器，加入純凈水混合配制成濃度為10 40 %的溶液，依次加入丙烯酸鈉溶液，丙烯酰胺溶液，水溶性催化劑，交聯劑，穩定劑，超細改性膨潤土粉， 分散劑，攪拌均勻并控制溫度在32 35°C。4)將攪拌均勻的混合物料放置在滾筒式高溫干燥切片兩用機上，進行聚合、接枝、 干燥切片，控制聚合，接枝溫度85 125°C ；5)將步驟4)中處理過的物料放入滾筒式干燥機中，控制溫度在95 110°C，對物料進行進一步的干燥脫水。6)將步驟5)中干燥好的物料用粉碎機粉碎成50 80目的粉末，即得到所述的保水劑。本發明中所述改性玉米皮是生產保水劑的重要原料，為蒸汽爆破處理后羧甲基化玉米皮改性玉米皮。所述丙烯酸是生產保水劑的重要原料，它是有機酸。所述丙烯酰胺是生產保水劑的重要原料。所述中和劑離子膜法粒堿起中和作用。所述水溶性催化劑過硫酸鉀或過硫酸銨，起催化作用。所述工業純凈水在系統中起溶劑作用。所述交聯劑丙三醇或環氧氯丙烷或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，起交聯作用。所述穩定劑起穩定粒子作用，防止分子間局部過快反應。所述超細改性膨潤土粉和聚丙烯酸鈉和聚丙烯酰胺起接枝作用。所述分散劑山梨糖醇甘油三硬酸脂起分散高分子離子作用，另一個作用是起到防粘結作用。本發明有益效果與合成類、淀粉類高吸水性樹脂相比，纖維素高吸水性樹脂的吸水量稍低，其耐鹽性好，其PH值易調節，抗生物降解的性能較好，具有重要的環保意義和經濟價值。玉米皮纖維素含量較高，以玉米皮為原料接枝丙烯酸制備纖維素保水劑不僅可以加工廢棄物高值化，而且可以解決目前保水劑在鹽堿地生態植被修復中不可降解、價格較高和耐鹽性較差的問題。本發明生產出的保水劑成本低、可降解、耐鹽堿性好，有效持續性強，它是纖維素、 化學高分子化合物與非金屬礦物質制成的多功能復合、結合型保水劑。本發明主要具有以下優點I、反應效率較高目前纖維素接枝聚合制備保水劑反應效率較低，主要影響因素有兩個(I)纖維素分子鏈趨于平行排列而形成結晶性的原纖結構，羥基幾乎全部包含于氫鍵中，造成纖維素羥基活化較為困難，直接利用玉米皮制備保水劑時反應效率較低。(2)纖維素接枝聚合反應為非均相反應，傳質、傳熱不均勻，反應效率較低。因此本發明一方面通過蒸汽爆破處理玉米皮破壞纖維素內容氫鍵，使纖維素露出更多的活性羥基，提高玉米皮纖維素反應效率。另一方面將玉米皮纖維素醚化改性為羧甲基纖維素后可溶于水，使接枝反應在均相溶液狀態下進行，有效提高接枝反應速度和反應效率。應用本方法以玉米皮改性玉米皮為原料制備保水劑接枝效率為84% -92%。2、保水劑成本低隨著石油價格上漲，丙烯酸、丙烯酰胺等產品價格不斷提高，造成保水劑成本較高。本發明在玉米皮經蒸汽爆破預處理后，纖維素可活化羥基增多基礎上優化工藝條件，生產工藝中加大玉米皮改性玉米皮和超細改性膨潤土粉用量，降低丙烯酸和丙烯酰胺用量， 有效降低了生產成本。3、鹽堿地生態植被修復中應用效果較好纖維素吸水性樹脂本身其耐鹽性較好，而本方法制備保水劑時將玉米皮中纖維素引入非離子型酰胺基，增強耐鹽堿能力，保水劑O. 9%氯化鈉吸水倍率為160 312g/g，在中度鹽堿地土壤吸水率倍數為246 438g/g，使用后土壤含水量提高9. 2 16. 4%，有效保持了土壤水分，降低蒸發量，減少灌溉次數，防止次生鹽堿化作用，同時促進土壤團粒結構的形成，土壤容重較對照降低8 12. 50%，毛管孔隙度增加6 11. 8%，氮流失量減少 13. 8 % 43. 12 %，鉀流失量減少11. 8 % 32. 6 %。草種發芽率提高17 %，覆蓋度達到90 % 以上，灌木成活率90%以上。
圖I為本發明的工藝圖。
具體實施例方式以下對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。實施例I :一種修復鹽堿地生態的保水劑，所述的保水劑是由以下重量份數的物質組成改性玉米皮18% 35%工業級丙烯酸20% 40%工業級丙烯酰胺6% 28%中和劑8% 22%水溶性催化劑O. 02 5%工業級純凈水20% 42%交聯劑O. 3% 3%穩定劑O. 5 8%目數為1200 1800目超細改性膨潤土粉4% 20%山梨糖醇甘油三硬質酸脂O. 6% 2%。所述的水溶性催化劑為過硫酸鉀或過氧化氫或過硫酸銨。所述的交聯劑為丙三醇或環氧氯丙烷或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。所述的穩定劑為聚乙二醇或聚氧化丙烷或聚氧化乙烯壬苯醚。所述工業級丙烯酸的分子式為CH2 = CHC00H，丙烯酸的含量大于99 %。工業級丙烯酰胺的分子式為=CH2 = CHCONH2，丙烯酰胺的含量大于98%。所述的中和劑是指含量大于99%的工業離子膜法粒堿。所述的工業級純凈水中無鈣鎂離子。所述的改性玉米皮的制作步驟是I)首先將玉米皮使用連續汽爆機汽爆，蒸汽爆破條件為所述玉米皮密度為 140-160Kg/m3、保壓時間為 60-240S、壓力為 O. 8-2. 8MPa。2)在反應爸中加入經步驟I)處理后的玉米皮,加水調為玉米皮含量為15-25%的漿液，然后，緩慢加入25-35%的氫氧化鈉溶液進行堿化，此時，玉米皮與氫氧化鈉質量比為 I O. 6-1. 2 ；3)在35_45°C恒溫攪拌20-40分鐘后加入氯乙酸醚化，此時，玉米皮與氯乙酸質量比為 I : O. 6-1. 2 ；4)升溫至60-70°C，同時保持恒溫攪拌60_90分鐘，用乙醇洗滌，洗滌之后干燥并粉碎，制得所述的玉米皮改性玉米皮。實施例2-10 :與實施例I相同，不同的是，所述的保水劑是按照下表中的重量份數的物質組成的
權利要求
1. 一種修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的保水劑是由以下重量份數的物質組成的改性玉米皮18% 35% ；工業級丙烯酸20% 40% ；工業級丙烯酰胺6% 28% ；中和劑8% 22% ；水溶性催化劑O. 02 5% ;工業級純凈水20% 42% ；交聯劑O. 3% 3% ；穩定劑O. 5 8% ;目數為1200 1800目超細改性膨潤土粉4% 20%山梨糖醇甘油三硬質酸脂O. 6% 2%。
2.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的水溶性催化劑為過硫酸鉀或過氧化氫或過硫酸銨。
3.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的交聯劑為丙三醇或環氧氯丙烷或N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
4.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的穩定劑為聚乙二醇或聚氧化丙烷或聚氧化乙烯壬苯醚。
5.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，改性玉米皮的制作步驟是1)首先將玉米皮使用數控立式連續汽爆機汽爆玉米皮，蒸汽爆破條件為玉米皮密度 140-160Kg/m3、保壓時間 60-240S、壓力為 O. 8-2. 8MPa 玉米皮；2)在反應釜中加入經步驟I)處理后的玉米皮，加水調為玉米皮含量為15-25%的漿液，然后，緩慢加入25-35%的氫氧化鈉溶液進行堿解，此時，玉米皮與氫氧化鈉質量比為 I O. 6-1. 2 ；3)在35-45°C恒溫攪拌20-40分鐘后加入氯乙酸醚化，此時，玉米皮與氯乙酸質量比為 I O. 6-1. 2 ；4)升溫至60-70°C，同時保持恒溫攪拌60-90分鐘，用乙醇洗滌，洗滌之后干燥并粉碎， 制得所述的玉米皮改性玉米皮。
6.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述工業級丙烯酸的分子式為CH2 = CHC00H，丙烯酸的含量大于99%。
7.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，工業級丙烯酰胺的分子式為CH2 = CHCONH2，丙烯酰胺的含量大于98%。
8.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的中和劑是指含量大于99%的工業離子膜法粒堿。
9.如權利要求I所述的修復鹽堿地生態的保水劑，其特征在于，所述的工業級純凈水是無鈣鎂離子的純凈水。
10.一種修復鹽堿地生態的保水劑的制備方法，其特征在于，步驟如下I)先將工業級丙烯酸加入中和混合器，加入純凈水混合配制成濃度為50 70%的溶液，然后加入中和反應器內，進行攪拌，在攪拌狀態下將中和劑加入中合反應器內，控制反應的溫度小于60°C，制成中和度為70% 90%的丙烯酸鈉溶液；2)將丙烯酰胺加入混合器，加入純凈水混合配制成濃度50 70%的溶液；3)將改性玉米皮加入混合器，加入純凈水混合配制成濃度為10 40%的溶液，依次加入丙烯酸鈉溶液，丙烯酰胺溶液，水溶性催化劑，交聯劑，穩定劑，超細改性膨潤土粉，分散劑，攪拌均勻并控制溫度在32 35°C。4)將攪拌均勻的混合物料放置在滾筒式高溫干燥切片兩用機上，進行聚合、接枝、干燥切片，控制聚合，接枝溫度85 125°C ；5)將步驟4)中處理過的物料放入滾筒式干燥機中，控制溫度在95 110°C，對物料進行進一步的干燥脫水。6)將步驟5)中干燥好的物料用粉碎機粉碎成50 80目的粉末，即得到所述的保水劑。
全文摘要
本發明涉及生態環境保護和化工生產領域，它是涉及一種鹽堿地用保水劑及其制備方法。所述的保水劑是由以下重量份數的物質組成的改性玉米皮、工業級丙烯酸、工業級丙烯酰胺、中和劑、水溶性催化劑、工業級純凈水、交聯劑、穩定劑、目數為1200～1800目超細改性膨潤土粉、山梨糖醇甘油三硬質酸脂組成。本發明還包括這種保水劑的制備方法。本發明的優點是反應效率高、成本低、鹽堿地生態植被修復中應用效果好。
文檔編號C09K17/32GK102604644SQ201210045999
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者禹軍, 秦偉志, 竇永位, 郝軍元 申請人:甘肅源崗農林開發有限公司