CN102838995B - 一种环境友好型复合保水剂及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环境友好营养型复合保水剂，它包括吸附无机肥的黄土、植物废料、干牲畜粪便和丙烯酸聚合体，其中，所述吸附无机肥的黄土、植物废料和干牲畜粪便被分散在丙烯酸聚合体内。先将丙烯酸单体进行预聚合，再加入营养成分混合，可以避免各种营养成分参与丙烯酸的聚合交联反应，保持原有的营养成分，同时，将各营养成分均匀分散在丙烯酸聚合体内，使之结合成一整体，不会分离，使用更方便，在保水的同时也为植物均匀提供足够的生长所需营养成分，特点适合于干旱少雨的地方使用，如我国北方荒漠化地区种植欧李钙、文冠果等经济类树木，成果率高且不烂根，该保水剂凝胶强度180～210g/cm²，吸水量250～450g/g。

Description

一种环境友好型复合保水剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于植物培养领域，具体涉及一种环境友好营养型复合保水剂及其制备和使用方法。

背景技术

中国荒漠化土地面积为262.2万平方公里，占国土面积的27.4%，近4亿人口受到荒漠化的影响。中国荒漠化土地中，以大风造成的风蚀荒漠化面积最大，占了160.7万平方公里。据统计，70年代以来仅土地沙化面积扩大速度，每年就有2460平方公里。

土地的沙化给大风起沙制造了物质源泉。因此中国北方地区沙尘暴（强沙尘暴俗称“黑风”。因为进入沙尘暴之中常伸手不见五指）发生越来越频繁，且强度大，范围广。1993年5月5日新疆、甘肃、宁夏先后发生强沙尘暴，造成116人死亡或失踪，264人受伤，损失牲畜几万头，农作物受灾面积33.7万公顷，直接经济损失5.4亿元。1998年4月15-21日，自西向东发生了一场席卷中国干旱、半干旱和亚湿润地区的强沙尘暴，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、河北和山西西部。4月16日飘浮在高空的尘土在京津和长江下游以北地区沉降，形成大面积浮尘天气。其中北京、济南等地因浮尘与降雨云系相遇，于是“泥雨”从天而降。宁夏银川因连续下沙子，飞机停飞，人们连呼吸都觉得困难。

治理荒漠化土地主要的手段是植树种草，逐步进行生态环境修复，但荒漠化现象一般发生在干旱、半干旱及亚湿润干旱区，该类常年降雨量不足250 mm，这就使得植树种草这一简单过程在该类地区实现的困难度很高。为了解决这一问题，保水剂应用而生。

最初，保水剂是以工业原料丙烯类化合物聚合而成的高分子材料，该类材料的优点是吸水量大，保水性能好，但缺点是不易降解，易造成土壤板结，凝胶强度低，成本高，并且高吸水量在植物种植过程中易造成根系腐烂，因此推广应用受到了很大的限制。探索制备环境友好，成本低廉，吸水量适当的荒漠化环境修复用保水剂成为了该领域的热点。

发明内容

本发明的目的是解决现有保水剂成本高、不易降解、凝胶强度低且营养不足的缺点，提供一种环境友好营养型复合保水剂及其制备和使用方法。

本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：

一种环境友好营养型复合保水剂，它包括吸附无机肥的黄土、植物废料、干牲畜粪便和丙烯酸聚合体，其中，所述吸附无机肥的黄土、植物废料和干牲畜粪便被分散在丙烯酸聚合体内。

进一步，所述吸附无机肥的黄土、植物废料和干牲畜粪的用量分别为丙烯酸聚合体质量的10%～50%。

进一步，所述植物废料为高粱秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、豆秆、花生秸秆、水稻秸秆、马铃薯秸秆、玉米棒芯、马铃薯废渣和豆渣中的至少一种。

进一步，所述干牲畜粪便为干牛粪、干羊粪、干鸡粪、干猪粪和干兔粪中的至少一种。

进一步，所述无机肥为钾肥、氮肥和磷肥中的至少一种。

上述环境友好型复合保水剂的制备方法：

（1）将无机肥溶于水中，加入黄土，搅拌，过滤，滤渣干燥，粉碎得到吸附无机肥的黄土；

（2）将丙烯酸单体加入反应釜中，加碱中和，再加水搅拌均匀，再依次加入交联剂和引发剂，升温至80～85℃，反应0.5～1.0h，得到丙烯酸预聚体；

（3）向步骤（2）得到丙烯酸预聚体中加入经过粉碎的植物废料和干牲畜粪便，以及吸附无机肥的黄土，搅拌均匀，得到凝胶，造粒，干燥得到环境友好营养型复合保水剂。

进一步，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

进一步，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺与戊二醛的混合物，两者的质量比为1:1～5:1。

进一步，所述引发剂为过硫酸钾。

步骤（2）中按丙烯酸单体的中和度为60%～80%加入碱，交联剂按丙烯酸单体质量的0.05～0.09%加入，引发剂按丙烯酸单体质量的0.2～0.35%加入。

本发明所述中和度是指参与中和反应的丙烯酸单体占加入丙烯酸单体总量的质量百分比。

植物废料粉碎后的细度为40～80目；干牲畜粪便粉碎后的细度为40～80目。

上述环境友好营养型复合保水剂的使用方法：将环境友好营养型复合保水剂加入生根粉水溶液中，达到吸水饱和后，取出，埋置于植物根部。

本发明先将丙烯酸单体进行预聚合得到丙烯酸预聚体，再将丙烯酸预聚体与营养成分（植物废料、干牲畜粪便、吸附无机肥的黄土）混合，在混合过程中，丙烯酸预聚体进一步完成聚合反应得到丙烯酸聚合体，而营养成分则被均匀分散在丙烯酸聚合体内，采用该制备方法的好处在于：可以避免各种营养成分参与丙烯酸的聚合交联反应，保持原有的营养成分，同时，将各营养成分均匀分散在丙烯酸聚合体内，使之结合成一整体，不会分离开，使用更方便，在保水的同时也为植物均匀提供足够的生长所需营养成分，特点适合于干旱少雨的地方使用，如我国北方荒漠化地区种植欧李钙、文冠果等经济类树木，成果率高且不烂根。

本发明用黄土吸附无机肥，由于黄土具有强吸附性，能对无机肥料起到缓释作用。

本发明所用的钾肥、氮肥和磷肥采用市售产品即可，如硫酸钾、磷酸二铵、磷酸一铵、氯化钾、尿素等，实际中可根据种植的植物品种进行选用，主要用于补足植物生长所需的氮、磷、钾。

本发明环境友好营养型复合保水剂是将植物废料、干牲畜粪便、吸附无机肥的黄土与有机聚合体结合为一体的，与现有纯有机高分子材料的保水剂相比，本发明的复合保水剂更容易降解，即保水又供应营养，成本更低，凝胶强度180～210 g/cm²，保水能力：吸水量 250～450g/g，35℃下，5个月后其含水量达198～269g/g。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

高粱秸秆粉碎过80目筛，干牛粪粉碎过80目筛，备用；

将1g尿素溶于50mL水中，加入5g黄土，搅拌0.5h，过滤，干燥，粉碎过80目筛，得到富含尿素的黄土；

将15g丙烯酸单体加入反应釜中，加NaOH溶液，中和度为60%，加0.5L蒸馏水搅拌均匀，再依次加入0.0075g交联剂（N,N-亚甲基双丙烯酰胺与戊二醛质量比为1:1的混合物）和0.03g引发剂过硫酸钾，升温至80℃，反应1h，得到约15g丙烯酸预聚体；

将3g高粱秸秆粉、1.5g干牛粪粉和1.5g吸附有尿素的黄土加入到上述丙烯酸预聚体中，搅拌1h，得到凝胶，造粒，干燥得到环境友好营养型复合保水剂。

实施例2

玉米秸秆粉碎过80目筛，玉米棒芯粉碎过40目筛，干羊粪粉碎过80目筛，备用；

将2g磷酸二铵溶于50mL水中，加入10g黄土，搅拌1.5h，过滤，滤渣干燥，粉碎过80目筛，得到吸附有磷酸二铵的黄土；

将15g丙烯酸单体加入反应釜中，加KOH溶液，中和度为80%，加0.6L水搅拌均匀，再依次加入0.0135g交联剂（N,N-亚甲基双丙烯酰胺与戊二醛质量比为5:1的混合物）和0.0525g引发剂过硫酸钾，升温至85℃，反应0.5h，得到约15g丙烯酸预聚体；

将4.5g玉米秸秆粉、3g玉米棒芯粉、2.25g干羊粪粉7.5g吸附有磷酸二铵的黄土加入到上述丙烯酸预聚体中，搅拌1.5h，得到凝胶，造粒，干燥得到环境友好营养型复合保水剂。

实施例3

小麦秸秆粉碎过80目筛，豆秆粉碎过60目筛，豆渣粉碎过60目筛，干鸡粪粉碎过40目筛，干猪粪粉碎过60目筛，备用；

将5g硫酸钾和3g尿素溶于0.8L水中，加入15g黄土，搅拌2h，过滤，滤渣干燥，粉碎过60目筛，得到吸附有硫酸钾和尿素的黄土；

将15g丙烯酸单体加入反应釜中，加NaOH溶液，中和度为70%，加0.7L水搅拌均匀，再依次加入0.0105g交联剂（N,N-亚甲基双丙烯酰胺与戊二醛质量比为3:1的混合物）和0.045g引发剂过硫酸钾，升温至85℃，反应1h，得到约15 g丙烯酸预聚体；

将1.5g小麦秸秆粉、1.5g豆秆粉、4g豆渣粉、6g干鸡粪粉、1.5g干猪粪粉、2g吸附有硫酸钾和尿素的黄土加入到上述丙烯酸预聚体中，搅拌2h，得到凝胶，造粒，干燥得到环境友好营养型复合保水剂。

本发明所得环境友好营养型复合保水剂的性能：凝胶强度180～210 g/cm2，保水能力：吸自来水量 250～450g/g，35℃下，5个月后其含水量达198～269g/g。

使用方法

将生根粉ABT3溶解于水中，配制成质量浓度为2～5%的溶液，再放入本发明的保水剂，等吸水平衡（达到饱和）后将保水剂放置于种植树木根部，使用量为每棵树20～30g（按干保水剂计）。本发明的保水剂特别适合于在荒漠化地区种植欧李钙，文冠果等经济类树木，成果率高且不烂根。

Claims (8)

1.一种环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述保水剂包括吸附无机肥的黄土、植物废料、干牲畜粪便和丙烯酸聚合体，其中，所述吸附无机肥的黄土、植物废料和干牲畜粪便被分散在丙烯酸聚合体内；

（1）将无机肥溶于水中，加入黄土，搅拌，过滤，滤渣干燥，粉碎得到吸附无机肥的黄土；

（2）将丙烯酸单体加入反应釜中，加碱中和，再加水搅拌均匀，再依次加入交联剂和引发剂，升温至80～85℃，反应0.5～1.0h，得到丙烯酸预聚体；

（3）向步骤（2）得到丙烯酸预聚体中加入经过粉碎的植物废料和干牲畜粪便，以及吸附无机肥的黄土，搅拌均匀，得到凝胶，造粒，干燥得到环境友好营养型复合保水剂。

2.根据权利要求1所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述吸附无机肥的黄土、植物废料和干牲畜粪的用量分别为丙烯酸聚合体质量的10%～50%。

3.根据权利要求1或2所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述植物废料为高粱秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、豆秆、花生秸秆、水稻秸秆、马铃薯秸秆、玉米棒芯、马铃薯废渣和豆渣中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述干牲畜粪便为干牛粪、干羊粪、干鸡粪、干猪粪和干兔粪中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述无机肥为钾肥、氮肥和磷肥中的至少一种。

6.根据权利要求1所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

7.根据权利要求1所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺与戊二醛的混合物。

8.根据权利要求1所述环境友好营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。