具有節水調溫固沙功能的黏土基固沙材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種黏土基固沙材料，尤其涉及一種具有節水、調溫、固沙功能的黏土 基固沙材料，屬于治沙固沙領域。
【背景技術】
[0002] 土地沙漠化是一個世界性的生態環境問題。據聯合國環境規劃署（UNEP)統計，全 球已經受到和預計會受到荒漠化影響的地區占全球土地面積的35%。我國是世界上荒漠化 嚴重的國家之一。全國沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調研結果表明，我國荒漠化土地 面積為262. 2萬平方公里，占國土面積的27. 4%，近4億人口受到荒漠化的危害，每年因荒漠 化危害造成的直接經濟損失達1200億元，生態，社會和經濟均受到了嚴重的影響。
[0003] 解決沙漠地區生態恢復重建問題，首要問題是解決沙粒的移動問題。在不同的地 區，流沙區的治理措施不同，但主要有工程固沙、生物固沙、化學固沙3種。對比實際效果發 現，大部分工程固沙(如使用尼龍方格）和化學固沙(如使用水玻璃）是失敗的，并會對沙區 環境帶來嚴重的二次污染。近年來，隨著人們環保意識的提高，采用植物固沙為主、工程措 施固沙(使用環境友好材料）為輔的固沙方法被大量推廣。其次，恢復植被重建。植被的生 存，離不開營養和水分，但流沙恰好提供不了這兩類物質，因此，如何長久有效的為固沙植 物提供營養和水分，是生態恢復建設的重要條件。另外，沙漠晝夜溫差大，溫度驟升驟降現 象對沙區植物的存活也有重要的影響。所以，開發一種綠色環保的固沙劑顯得尤為重要。
[0004] 目前，固沙劑的研宄較為廣泛，報道最多的就是化學固沙劑，例如內交聯型可生物 降解水性聚氨酯固沙劑，淀粉接枝丙烯酸/醋酸乙烯酯固沙劑，高分子有機固沙劑，生物質 廢棄物與化學試劑結合制備的固沙劑，無機鹽類固沙劑等。化學固沙劑的主要優點是制備 方便，耐候性好，但其缺點也是致命的，大部分化學固沙劑在流沙表面噴灑后，造成沙生植 物大面積死亡，雨水的通過性也不好，更重要的是一旦沙面被破壞后，留在沙漠中的化學固 沙劑會對環境造成二次污染，很難降解清理。
[0005] 在眾多的固沙劑中，淀粉基固沙劑、生物質廢棄物基固沙劑及黏土基固沙劑是完 全環保可降解的，也可以給沙生植物提供生長的營養，但淀粉基固沙劑要用到大量的淀粉， 會造成成本的提高，也對糧食的供應造成了潛在的危險。生物質廢棄物及黏土基固沙劑從 根本上可以解決這兩個問題，是近年來固沙劑領域的研宄熱點。
[0006] 中國專利（CN 102229804 A)中提到了一種黏土基固沙材料，該黏土基復合固沙材 料以黏土、水玻璃、路易斯酸、有機高分子等為原料，按一定的比例混合，加水配制成一定濃 度的溶液后，噴灑到沙的表面，在露天環境讓其自然干燥，形成固結皮；或先將黏土和沙子 按一定的比例混合均勻，堆放成格子，再在其表面噴灑由水玻璃，路易斯酸、有機高分子和 水配成的溶液，在露天環境讓其自然干燥，形成固結皮，制備成防沙固沙薪土格。該發明的 缺點是原料中大量使用了水玻璃及有機高分子材料，這樣的固沙劑對環境仍然會造成二次 危害。中國專利（CN 103289017 A)以黏土為主要原料，接枝共聚丙烯酰胺類、生物膠得到的 固沙劑，雖然該發明提到了保水保溫的效果，但是大量使用聚丙烯酰胺提高了材料的成本， 降低了材料的降解能力。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種具有節水調溫固沙功能的 黏土基固沙材料。
[0008] 一、黏土基固沙材料 本發明具有節水調溫固沙功能的黏土基固沙材料，是以黏土、生物質廢棄物、動物骨 頭、動物糞便、珍珠巖、氫氧化鉀、磷酸、乳酸、天然乳化劑、纖維素為原料制備而成。其具體 原料配比和制備工藝如下： 原料配比：以重量份計 黏土 60~85份，生物質廢棄物15~8份，動物骨頭5~2份，動物糞便5~1份，珍珠巖2~1 份，乳酸3~1份，氫氧化鉀3~0. 3份，磷酸1~0. 1，天然乳化劑1~0. 6份，纖維素5~1份。
[0009] 制備工藝： (1) 將生物質廢棄物、動物糞便干燥，粉碎，過400目篩后混合，并用水配置成質量分數 為55~80%的懸浮液；加入氫氧化鉀后，在55~100°C下活化5~15h，再加入磷酸中和，得到活 化的生物質廢棄物和動物糞便懸浮液； (2) 將動物骨頭粉碎、過400目篩后用水配置成質量分數為2~10%的懸浮液，并在 35~100°C下活化2~5h，得到活化的動物骨頭凝膠狀固體； (3) 將活化的生物質廢棄物和動物糞便懸浮液，活化的動物骨頭凝膠狀固體，黏土，珍 珠巖粉末，乳酸，纖維素及天然乳化劑混合后高速攪拌(攪拌速度是800~1500r/min，時間是 l~3h)，然后加水配置成質量分數為10~30%的乳液，即得本發明的固沙材料。
[0010] 其中黏土為黃土，紅土，白土，黑土，坡縷石，蒙脫土，高嶺土等；其粒徑在200目以 上。黏土的主要作用是形成黏土結皮的，并起到保溫作用，同時為植物提供營養。
[0011] 生物質廢棄物采用植物秸桿(玉米秸桿，水稻秸桿，花生秸桿，小麥秸桿，馬鈴薯秸 桿，高粱秸桿，谷物秸桿，向日葵秸桿，蕎麥秸桿，鋸末，樹葉)，馬鈴薯廢渣等。生物質廢棄物 主要是增強黏土結皮抗壓抗風蝕的作用，另外生物質廢棄物可以是黏土結皮內部疏松，增 加植物根部的透氣性。
[0012] 天然乳化劑可以是卵磷脂、羊毛脂、羊毛醇、羊毛酸、蜂蠟中的至少一種；天然乳化 劑的作用是分散水溶液中的各組分，使各組分能夠更加均勻的混合，并且使得固沙材料在 運輸使用過程中減少相分離。
[0013] 所述珍珠巖的粒徑在400~800目；珍珠巖主要是協同黏土，增加固沙材料的溫度 調控作用。
[0014] 纖維素可以甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素，羥乙基纖維素。纖維素在溶液狀態 時，起到潤滑的作用，使得溶液的噴灑更為順暢；在固沙材料結皮后，該材料在固體狀態能 夠提高黏土結皮的抗風蝕能力。
[0015] 動物骨頭可以是任何動物的骨骼，其作用主要是發揮天然膠黏劑的作用，添加該 物質后，結皮形成的時間能夠大大縮短，從而使得固沙材料的效率。
[0016] 動物糞便任何動物的糞便，其為植物提供天然營養元素的作用；另外該物質中含 有大量的微生物，能夠調控結皮的疏松程度，更利于植物的生長。結皮過于緊密，不利于植 物的生長。
[0017] 氫氧化鉀主要是對生物質廢棄物進行活化，使其能夠更好的