功能型农林保水剂的制备、性能研究与应用

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong585
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当下,采矿区的私挖滥采不仅对矿产资源造成严重浪费,而且对当地植被造成严重破坏,造成水土流失,导致生态环境恶化。农林保水剂既能高效吸水,又能缓释水分,帮助苗木度过干旱、干热季节,提高造林成活率,促进植被恢复,保护生态环境,施用农林保水剂是一条低成本、高效率的造林方法。保水剂即是高吸水树脂,是一种吸水倍率比较高的功能高分子材料,它具有多次吸收水分、释放水分并且自身无毒无害的特性,因此农林业上人们把它比喻为“微型水库”。本文以丙烯酸、丙烯酰胺为原料,分别添加腐植酸钾、碱性木质素制备不同种类的农林保水剂,并对保水剂进行了吸水倍率、吸水速率、释水速率等参数的测试分析,也从微观上研究了它们之间的不同,取得了一定的成效,研究内容如下:(1)以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和腐植酸钾(HA-K)为原料,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用溶液聚合法,制备腐植酸基农林保水剂,通过加入腐植酸钾来降低成本,同时提高农林保水剂的性能以及增强土壤肥力,达到保水增肥的目的。通过红外光谱、热重分析、X-射线衍射和扫描电镜对农林保水剂进行表征。实验表明:以单体丙烯酸质量为基准,腐植酸钾用量为3%,引发剂用量为0.3%,交联剂用量为0.03%,丙烯酰胺用量为20%,中和度(摩尔浓度比)为70%,反应温度为40℃,反应时间为2h,在该条件下共聚合成的农林保水剂的吸去离子水和0.9%盐水的倍率分别为821g/g和81g/g,并且其保水性能较好,为腐植酸类保水剂的合成工艺提供了参考。(2)研究了一种复合型碱性木质素改性高吸水树脂的制备方法,旨在综合利用工业废渣、变废为宝、美化环境以及解决在土壤中的耐盐性、制备成本较高的问题。同样地,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,加入碱性木质素(AL),以过硫酸钾(KPS)为引发剂,以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用溶液聚合法,制备木质素基农林保水剂。结果如下:以丙烯酸质量为基准,当碱性木质素与丙烯酸溶液质量比为2%、丙烯酰胺与丙烯酸溶液质量比为20%、引发剂与丙烯酸溶液质量比为0.2%、交联剂与丙烯酸溶液质量比为0.07%、以摩尔浓度比计,中和度为80%,温度为60℃,反应时间为2h,制得树脂在去离子水中的吸水率为550g/g,在0.9%Na Cl溶液中的吸水率为50g/g,所得复合型碱性木质素改性高吸水树脂吸水性能最佳。(3)为了提高保水剂的释水性能,研究了在保水剂接枝聚合的时候,加入不同的发泡剂(如碳酸钠、环己烷等),扩大保水剂的孔径,改善保水剂的释水性。实验表明,与没有加入发泡剂的保水剂对比,加入了发泡剂的保水剂的释水性能均有显著的提升,释水速率提高了20%~30%。(4)将不同种类型的保水剂进行应用研究。设置保水剂与土壤份数比分别为0:1000、1:1000、2:1000、3:1000放入相同大小的烧杯,加入相同质量的水,润湿土壤,放入5粒绿豆,每隔5天记录绿豆的发芽生长情况,结果表明:保水剂与土壤分数比为3:1000时,绿豆生长情况较好。
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