CN106188430A - 一种高分子土壤修复剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子土壤修复剂的制备方法，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却后加入交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀；将绿豆全粉加入三口烧瓶中，加入蒸馏水，在恒温水浴中搅拌糊化，用氢氧化钠溶液调节混合液pH，并通入氮气，加入过硫酸钾，加入配置好的混合液，搅拌变稠后立即将反应液倒入托盘中，在恒温水浴中反应，将得到的凝胶进行切割、真空干燥、筛选和包装得到产品。本发明方法得到的产品利用农业上绿豆粉为原料，具有大量亲水基团，可快速大量吸水、盐水和生理液体，分子结构稳定，具有超强离子吸附性能。

Description

一种高分子土壤修复剂的制备方法

技术领域

本发明涉及农业污染治理技术领域，具体是一种高分子土壤修复剂的制备方法。

背景技术

土壤是环境的四大要素之一，在自然生态系统中具有不可替代的作用。我国土壤的污染问题日益凸现，特别是随着工业化、城市化和农业高度集约化的发展，染料、化工、矿产开发。冶炼以及加工等工业排放的废气、废水、废渣，农用化肥、农药的污染越来越严重，导致越来越多的农田土壤质量下降，其中可交换态的重金属直接为农作物所吸收、富集，直接威胁到人体健康。土壤污染不仅改变了土壤理化性质，使土壤变坏，而且污染物质阻碍或抑制土壤微生物的区系组成与生命活动，影响土壤营养物质的转化和能量交换，导致作物减产、种子退化、农副产品质量下降，使土壤降低或丧失生产能力，造成土壤资源的破坏，破坏了农田生态系统的结构和功能，使农业生态环境循环系统恶化或中断。

砷污染的人为来源主要为农业和工业产生，农业中砷污染来源主要来自以砷化物为主要成分的农药和化肥。含砷农药和化肥以及除草剂等被直接使用而进入土壤。工业生产、有色金属矿(砷矿及砷半生矿)的开采及冶炼中含砷污染物通过废水、废渣的排放，流入土壤中。

目前国内涉及盐碱地改良和土壤修复技术大致有两类，一是向盐碱土壤注入硫酸的酸碱综合理论；一是离子置换理论。这两种盐碱地改良方法功能单一，不能综合完整的修复盐碱地和受损土壤。

通过化学方法来修复土壤的，主要是基于重金属螯合剂，如壳聚糖，来使得土壤中的可交换态的重金属转变为稳定态的重金属，降低农作物对重金属的吸收量，从而起到治理土壤重金属污染的效果。

中国专利(授权公告号CN100562379C)公开了一种处理砷污染土壤的方法，将砷污染土壤加热到200～700℃，然后与钙化合物和水混合；或者先将砷污染土壤与钙化合物混合，在200～700℃加热，然后将加热后的混合物与水混合。该方法处理后的土壤浸出毒性很低，但是耗能高，而且处理过程中可能产生二次污染。

中国专利(申请发布号CN101695711A)公开了一种土壤砷的化学固定材料及用途，该化学固定材料由纳米二氧化钛、铁粉、锯末组成，对土壤砷的吸附能力较强；但是，纳米二氧化钛不容易制备、性质不稳定，而且成本高，因而不易大规模使用。

因此必须对现有的技术进行改进以及突破，寻找一种成本低、无污染且易于生产的新材料，以满足目前土壤污染的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分子土壤修复剂的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

绿豆中含有丰富的蛋白质，生绿豆水浸磨成的生绿豆浆蛋白含量颇高，内服可保护胃肠粘膜；绿豆蛋白、鞣质和黄酮类化合物可与有机磷农药、汞、砷、铅化合物结合形成沉淀物，使之减少或失去毒性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高分子土壤修复剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将120～150g丙烯酸溶解于50～100ml去离子水中，配制丙烯酸水溶液；

(2)将50～60g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，配制氢氧化钠溶液；

(3)在室温下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却至室温；

(4)向混合液中加入0.04～0.05g的交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和8～10g的交联剂甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀，得到单体与交联剂的混合液；

(5)将10～20g绿豆全粉加入到装有搅拌器的三口烧瓶中，加入100～150g蒸馏水，在80～90℃恒温水浴中搅拌糊化15～30min；

(6)用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至7.0～8.0，并通入氮气15～30min，加入0.1～0.2g过硫酸钾，搅拌10min，；

(7)加入0.2～0.4g配置好的单体和交联剂混合液，搅拌至反应混合液变稠，立即将反应液倒入托盘中，在60～70℃的恒温水浴中反应1h，得聚合物凝胶；

(8)取出凝胶进行切割，并在70～90℃温度下进行真空干燥，粉碎后过60～80目标准筛，最后包装得到产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的制备方法可应用于规模生产，开拓了绿豆的利用价值，具有造价低的优点，生产控制简单；

2.生产过程中无三废(废料、废气、废水)产生，对环境无污染、安全环保；

3.本发明方法得到的产品利用农业上绿豆粉为原料，与聚丙烯酸盐通过交联、聚合等方式，形成具有低交联亲水性的三维空间网络结构的高分子，具有大量亲水基团，可以快速大量吸水、盐水和生理液体，同时分子结构稳定，具有超强离子吸附性能，可与众多重金属如铅、铬、镉、砷等产生螯合反应，将可交换态的重金属转变为稳定态，从而有效的降低农作物对重金属的吸收量，起到治理土壤重金属污染的效果；修复剂本身是一种可生物降解的有机材料，在自然环境中可以被微生物或细菌降解，不会对环境造成二次污染；

4.本发明得到的土壤修复剂还具有良好的吸水性能，对于土壤具有良好的保水、保墒性能，且保水性能可持续多年；它还可以改善土壤的团粒结构，增加土壤的透气性和透水性，使土壤中的热传导率降低，缩小土壤昼夜温差；

5.同时还能促进种子发芽，提高发芽率，吸收肥料、农药，防止肥料、农药以及水土流失，并使肥料、农业、水缓慢放出，提高肥料、农药的效果，及大大增强抗旱能力，节肥率30％，提高地温2～4℃，增产率约在10～15％。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的.实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高分子土壤修复剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将150g丙烯酸溶解于100ml去离子水中，配制丙烯酸水溶液；

(2)将60g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，配制氢氧化钠溶液；

(3)在室温下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却至室温；

(4)向混合液中加入0.05g的交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和10g的交联剂甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀，得到单体与交联剂的混合液；

(5)将20g绿豆全粉加入到装有搅拌器的三口烧瓶中，加入100蒸馏水，在90℃恒温水浴中搅拌糊化15min；

(6)用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至8.0，并通入氮气15min，加入0.1g过硫酸钾，搅拌10min，；

(7)加入0.4g配置好的单体和交联剂混合液，搅拌至反应混合液变稠，立即将反应液倒入托盘中，在60℃的恒温水浴中反应1h，得聚合物凝胶；

(8)取出凝胶进行切割，并在80℃温度下进行真空干燥，粉碎后过80目标准筛，最后包装得到产品。

实施例2

一种高分子土壤修复剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将120g丙烯酸溶解于50ml去离子水中，配制丙烯酸水溶液；

(2)将60g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，配制氢氧化钠溶液；

(3)在室温下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却至室温；

(4)向混合液中加入0.04g的交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和8g的交联剂甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀，得到单体与交联剂的混合液；

(5)将20g绿豆全粉加入到装有搅拌器的三口烧瓶中，加入100g蒸馏水，在80℃恒温水浴中搅拌糊化20min；

(6)用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至7.0～8.0，并通入氮气30min，加入0.2g过硫酸钾，搅拌10min，；

(7)加入0.2g配置好的单体和交联剂混合液，搅拌至反应混合液变稠，立即将反应液倒入托盘中，在65℃的恒温水浴中反应1h，得聚合物凝胶；

(8)取出凝胶进行切割，并在70℃温度下进行真空干燥，粉碎后过60目标准筛，最后包装得到产品。

实施例3

一种高分子土壤修复剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将120g丙烯酸溶解于100ml去离子水中，配制丙烯酸水溶液；

(2)将60g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，配制氢氧化钠溶液；

(3)在室温下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却至室温；

(4)向混合液中加入0.04g的交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和10g的交联剂甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀，得到单体与交联剂的混合液；

(5)将15g绿豆全粉加入到装有搅拌器的三口烧瓶中，加入100g蒸馏水，在80℃恒温水浴中搅拌糊化30min；

(6)用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至7.5，并通入氮气20min，加入0.15g过硫酸钾，搅拌10min，；

(7)加入0.4g配置好的单体和交联剂混合液，搅拌至反应混合液变稠，立即将反应液倒入托盘中，在60℃的恒温水浴中反应1h，得聚合物凝胶；

(8)取出凝胶进行切割，并在90℃温度下进行真空干燥，粉碎后过80目标准筛，最后包装得到产品。

Claims (1)

1.一种高分子土壤修复剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将120～150g丙烯酸溶解于50～100ml去离子水中，配制丙烯酸水溶液；

(2)将50～60g氢氧化钠溶解于150ml去离子水中，配制氢氧化钠溶液；

(3)在室温下，将氢氧化钠溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液至丙烯酸水溶液中至中和度为80％，冷却至室温；

(4)向混合液中加入0.04～0.05g的交联剂N-N′亚甲基双丙烯酰胺和8～10g的交联剂甲基丙烯羟乙脂，搅拌均匀，得到单体与交联剂的混合液；

(5)将10～20g绿豆全粉加入到装有搅拌器的三口烧瓶中，加入100～150g蒸馏水，在80～90℃恒温水浴中搅拌糊化15～30min；

(6)用氢氧化钠溶液调节混合液的pH至7.0～8.0，并通入氮气15～30min，加入0.1～0.2g过硫酸钾，搅拌10min，；

(7)加入0.2～0.4g配置好的单体和交联剂混合液，搅拌至反应混合液变稠，立即将反应液倒入托盘中，在60～70℃的恒温水浴中反应1h，得聚合物凝胶；

(8)取出凝胶进行切割，并在70～90℃温度下进行真空干燥，粉碎后过60～80目标准筛，最后包装得到产品。