CN100335592C - 高吸水环保型生态治沙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于固沙材料领域。高吸水环保型生态治沙材料，其特征在于它由水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂固状原料及水组成，固状原料各组份所占重量份为水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾∶农业废弃物∶预先萌芽的沙生灌木种子∶高吸水树脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，水固比＝0.45-0.55。本发明具有环保、治沙速度快的特点。

Description

高吸水环保型生态治沙材料及其制备方法

技术领域

本发明属于固沙材料领域，具体涉及一种集城市生活垃圾处理、农业废弃物处理、植被恢复为一体的多功能生态治沙材料及其制备方法。

背景技术

土地退化在近几十年来吸引了世界范围内国际组织、许多国家政府、研究机构、土地管理部门和公众的广泛注意。土地退化亦称土地荒漠化，是指人类不合理的经济活动与脆弱的生态互相作用造成的土地生产力下降直至土地资源丧失，地表呈现类似荒漠化景观的土地资源衰退演变过程。造成土地退化的直接原因有，一方面退化土地的生态系统本身比较脆弱，抗干扰能力、稳定性和自我调节能力差；另一方面的原因则是不合理的人类活动，如毁林开荒、陡坡开垦、过度放牧等。我国是受土地荒漠化危害最为严重的国家之一，全国荒漠化土地面积达246.2万km²，占国土总面积的27.3％，而且荒漠化土地正在以每年2460km²的速度高速扩张。荒漠化每年给国家造成的直接经济损失高达540亿元。尤其是西部地区土地的沙化，不仅成为阻碍地区发展的主要因素，使当地的农牧民面临生存的挑战，而且以沙尘暴的形式波及到首都北京及东南沿海一些城市，甚至飘扬过海，影响到了邻国，成为国际性的生态环境问题。

解决土地荒漠化的根本在于治沙，目前国内外通常采用的方法有：生物治沙、工程治沙和化学治沙。然而各种治沙方法均存在这样或那样的问题，如生物固沙虽然具有经济、持久、有效、稳定的特点，但可供使用的树种少、成活率低、见效慢；工程治沙采用工程技术机械地防风固沙，最为普遍的是沙障，这种方法可以在一定程度上阻挡沙丘移动达到阻沙固沙的目的，但其防护高度有限、不能形成绿色覆盖，时效短。化学治沙是利用化学材料与工艺在沙丘或沙地表面建造固结层以控制流沙和扬沙，但由于其成本高，不能形成绿色覆盖，存在二次污染，也未得到广泛应用。因此，探索一种快速、时效长、见效快、能形成绿色覆盖、没有二次污染、又能提高成活率的治沙方法已迫在眉睫。

发明内容

针对当前土地沙漠化的严峻形势以及由城市生活垃圾和农业废弃物的处理等问题带来的环境污染，本发明的目的在于提供一种环保、治沙速度快的高吸水环保型生态治沙材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：高吸水环保型生态治沙材料，其特征在于它由水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂固状原料及水组成，固状原料各组份所占重量份为水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾∶农业废弃物∶预先萌芽的沙生灌木种子∶高吸水树脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，水固重量比＝0.45-0.55。

所述的水泥为32.5#普通硅酸盐水泥、42.5普通水泥或52.5普通水泥。

所述的肥料化的城市生活垃圾，是指经过堆肥、机械粉碎、微生物分解等技术将生活垃圾转变为有机生物肥料(如专利CN00114599.1，“利用生活垃圾生产有机生物肥的生产工艺”，发明人：罗学贵)，或通过深加工，制成有机无机结合的氮磷钾复合肥。目前，国内已开办了多家利用生活垃圾生产生物肥料的工厂，且这种肥产品深受农民的欢迎，销路很广。

所述的高吸水树脂是具有超强吸水能力的新型功能高分子材料，被广泛用于农业、工业和医疗卫生等方面。聚丙烯酸盐型吸水剂具有优良很的吸水和保水能力，高吸水聚丙烯酸钠是高吸水树脂的一个重要品种，由于产品吸水率高、不发霉，在近20年得到了快速的发展，已成为高吸水树脂产量中占绝对优势的品种，目前广泛应用于工业、农业、林业、医疗卫生、建筑、石油、日化、食品等领域。本治沙材料即选用聚丙烯酸钠作为吸水保水剂；聚丙烯酸钾也可以作为保水剂，它不仅可以避免钠离子的负效益，同时可为植物的生长提供营养元素。

所述的农业废弃物多种多样，按其成分分类主要包括植物纤维性废弃物(主要包括农作物秸杆、谷壳、果壳及甘蔗渣等农产品加工废弃物)和畜禽粪便两大类。植物纤维性废弃物可经过沤肥处理或直接铡成短小的截段(0.8-1.2寸)，作为治沙材料的生产原料。

所述的沙生灌木种子，应根据具体环境特点选择适宜的抗干旱、耐高温的沙生植物种子，如沙柳、柠条、沙棘、沙蒿等。为了保证种子发芽率，要筛选并进行事先的发芽率实验，为预防病虫害，种子可在施工前预先在农药中浸泡、萌芽，之后及时用于施工。

上述高吸水环保型生态治沙材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1).按重量份为水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾∶农业废弃物∶预先萌芽的沙生灌木种子∶高吸水树脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，选取固状原料；按水固重量比＝0.45-0.55选取水；2).先将水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂干拌均匀，再加水搅拌均匀，得高吸水环保型生态治沙材料浆体。将浆体装入混凝土搅拌车运送至沙丘，以平行条带状或井字状方格喷洒在沙丘表面，形成5-10mm厚的高吸水环保型生态治沙材料固沙层；形成人工铺设植被，施工后及时喷水或采取人工降雨。

与现存的各种治沙方法相比，本发明的特点主要在于：

在治沙材料中掺加高吸水物质膨润土和高吸水树脂(聚丙烯酸钠)，可以为植物提供赖以生存的基本元素——水，可以保持生态治沙材料吸收的水分免于迅速蒸发散失，为预先萌芽的沙生灌木种子迅速扎根生长提供水分的来源，而且种子经过预先繁育，在施工后根系会迅速扎入沙土中，幼苗可以快速在沙漠中生长，种子的成活率大大提高，治沙速度快；同时，由于城市生活垃圾中的肥效含量比较丰富，尤其是有机质更为突出，在一定条件下可成为良好的有机肥料，如对其分类收集，适当处理能够提高肥效，比化肥更适于植物在沙漠环境中生长；农作物秸秆由植物纤维组成，而植物纤维又含有大量的多糖和营养物质，为种子生长提供充足的营养，提高植物成活率，达到生态治沙的目的。因此，利用城市生活垃圾和农业废弃物，不仅可以为沙生植物的生长提供必要的养分，而且也在一定程度上解决了由这些废物引发的环境问题，从而达到环保而生态的治沙目的。

对此本发明治沙材料的性能进行了实验室初步研究，实验结果表明本发明治沙材料具有较高的强度(＞10MPa)、良好的吸水保水性能、耐水性、抗冻融性和耐风蚀性。

水泥中的碱不利于植物的生长，但由于该治沙材料中水泥用量不多，而且在其中加入城市生活垃圾和农业废弃物后，对水泥的碱有稀释的作用，所以在此种情况下可不考虑水泥碱的影响。

具体实施方式

实施例1：

对某一沙丘进行固沙施工，防止其继续迁移。分别将32.5#普通硅酸盐水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和聚丙烯酸钠按4∶12∶3∶0.5∶1∶0.04的比例先干拌均匀，再按0.5的水固重量比加入清洁水搅拌均匀，生产出高吸水环保型生态治沙材料浆体，将其装入混凝土搅拌车运送至指定沙丘，以平行条带状或井字状方格在沙丘表面喷洒该浆体，形成5-10mm厚的固沙层。施工后适时地对新铺设的植被进行喷水，为植物幼苗补充水分，之后对其进行有效的管理，就可形成绿色植被。

实施例2：

对某一沙漠进行治理。将42.5普通水泥或52.5普通水泥1份、膨润土6份、肥料化的城市垃圾2.5份、农作物秸秆0.5份、预先萌芽的沙生灌木种子1份、聚丙烯酸钠0.022份混合，再按0.5的水固重量比加入清洁水，在混凝土搅拌车内拌合均匀，运送至指定地点，以平行条带状或井字状方格的布局喷洒于沙地表面，形成5-10mm厚的固沙层。施工后2天向新铺设的人工植被喷水，为植物幼苗补充水分，之后对其进行有效的管理，就可形成绿色植被。

实施例3：

高吸水环保型生态治沙材料的制备方法，步骤如下：1).按重量份为52.5普通水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾(经过堆肥、机械粉碎、微生物分解等技术将生活垃圾转变为有机生物肥料)∶农业废弃物(如畜禽粪便)∶预先萌芽的沙生灌木种子(如沙柳)∶高吸水树脂(如聚丙烯酸钠)＝3∶8∶2.8∶0.8∶1∶0.03，选取固状原料；按水固重量比＝0.45选取水；2).先将水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂干拌均匀，再加水搅拌均匀，得高吸水环保型生态治沙材料浆体。

对沙漠进行治理，将浆体装入混凝土搅拌车运送至沙漠，以平行条带状或井字状方格喷洒在沙丘表面，形成5-10mm厚的高吸水环保型生态治沙材料固沙层；形成人工铺设植被，施工后及时喷水或采取人工降雨，之后对其进行有效的管理，就可形成绿色植被。

实施例4：

高吸水环保型生态治沙材料的制备方法，步骤如下：1).按重量份为32.5#普通硅酸盐水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾(通过深加工，制成有机无机结合的氮磷钾复合肥)∶农业废弃物(如植物纤维性废弃物)∶预先萌芽的沙生灌木种子(如柠条或沙棘)∶高吸水树脂(如聚丙烯酸钾)＝2∶7∶2.6∶0.6∶1∶0.03，选取固状原料；按水固重量比＝0.55选取水；2).先将水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂干拌均匀，再加水搅拌均匀，得高吸水环保型生态治沙材料浆体。

对沙漠进行治理，将浆体装入混凝土搅拌车运送至沙漠，以平行条带状或井字状方格喷洒在沙漠表面，形成5-10mm厚的高吸水环保型生态治沙材料固沙层；形成人工铺设植被，施工后及时喷水或采取人工降雨，之后对其进行有效的管理，就可形成绿色植被。

Claims (2)

1.高吸水环保型生态治沙材料，其特征在于它由水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂固状原料及水组成，固状原料各组份所占重量份为水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾∶农业废弃物∶预先萌芽的沙生灌木种子∶高吸水树脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，水固重量比＝0.45-0.55；所述的高吸水树脂为聚丙烯酸盐；所述的肥料化的城市生活垃圾，是指经过堆肥、机械粉碎、微生物分解技术将生活垃圾转变为有机生物肥料，或通过深加工制成有机无机结合的氮磷钾复合肥。

2.如权利要求1所述的高吸水环保型生态治沙材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1).按重量份为水泥∶膨润土∶肥料化的城市生活垃圾∶农业废弃物∶预先萌芽的沙生灌木种子∶高吸水树脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，选取固状原料；按水固重量比＝0.45-0.55选取水；2).先将水泥、膨润土、肥料化的城市生活垃圾、农业废弃物、预先萌芽的沙生灌木种子和高吸水树脂干拌均匀，再加水搅拌均匀，得高吸水环保型生态治沙材料浆体。