CN106800935A - 一种高固结力可降解固沙剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高固结力可降解固沙剂的制备方法，属于固沙剂制备技术领域。本发明先以江蓠为原料制得干燥江蓠胶，随后将环氧氯丙烷与三乙胺混合加热，待静置分层后收集得改性液，再将干燥江蓠胶与氯化钠溶液等碱化后用双氧水活化处理，再与改性液加热过滤，收集滤饼干燥碾磨得固结粉末，再将羧甲基纤维素钠与去离子水混合调节pH后与固结粉末、过硫酸钾等反应，将所得混合液与将无水乙醇与混合陈化，过滤并收集滤饼洗涤干燥，最后经碾磨过筛，即可得高固结力可降解固沙剂，本发明制得的高固结力可降解固沙剂有效解决了现有固沙剂固沙效果差、固结层强度低，且进入沙层后不易自然降解，易造成二次污染的问题，具有较好的使用效果。

Description

一种高固结力可降解固沙剂的制备方法

技术领域

本发明公开了一种高固结力可降解固沙剂的制备方法，属于固沙剂制备技术领域。

背景技术

近年来，我国沙漠荒漠面积扩大，土地沙化加剧，沙尘暴频发，已给国民经济发展带来严重危害，沙漠化已是当前人类面临的重大全球性生态环境问题，困扰着人类社会的生存和发展，而我国是受沙漠化严重危害的国家之一。不断加剧的沙尘暴和沙化土地的扩展更使得生态环境雪上加霜，吞噬着中华民族的生存空间，给国民经济和社会发展造成了极大的危害。同时在沙漠及荒漠接壤地带还常伴有强风流沙、地表干旱和水土流失等系列生态问题。由此引发的一系列农林业问题，严重阻碍了绿化植物和农作物的生长发育，浪费了大量土地资源和宝贵水资源。

现有的防沙治沙措施主要分为机械、生物和化学三种。在各种防沙措施中，生物治沙是一种治根治本的防护措施，但其对地域环境要求较为严格；机械防沙成本高，施工麻烦；而化学固沙具有成本低、见效快、适应性强的优点，近几年得到了越来越多的重视、应用和发展。在化学固沙剂的种类中，目前应用较广的主要有有乳化沥青溶液固沙剂，聚乙烯醇为主要成分的固沙剂和木质素磺酸盐改性系列溶液固沙剂等。但是，现有的这些化学固沙剂虽然具有一定固沙作用，固沙效果不明显，固结层强度较低，易为外力所破坏，同时由于现有固沙剂大部分为高分子材料，进入沙层后不易自然降解，易造成二次污染的问题。因此，寻求一种环保、固沙效果好、固结层强度高的固沙剂成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有的固沙剂存在固沙效果较差，固结层强度较低，易为外力所破坏，同时由于现有固沙剂不易自然降解，易造成二次污染的缺陷，提供了一种通过提取江蓠胶碱化形成天然的致密结构，通过致密结构表面的活性基团羟基与环氧结构的阳离子接枝形成长链，与羧甲基纤维素钠接枝，提高纤维素钠水溶液粘度，同时使其接枝成致密的网状结构，形成高强度高密度粘结性固沙剂，使用时在沙层表面形成保护膜，使水分难以挥发，增强固沙效果的方法，本发明先将江蓠干燥粉碎后与碳酸钠溶液混合加热并过滤，将滤液浓缩后与无水乙醇陈化处理，收集滤饼干燥得干燥江蓠胶，随后将环氧氯丙烷与三乙胺混合加热，待静置分层后收集上层液相得改性液，再将干燥江蓠胶与氯化钠溶液等碱化处理后用双氧水活化处理，再与改性液加热过滤，收集滤饼干燥碾磨得固结粉末，再将羧甲基纤维素钠与去离子水混合调节pH后与固结粉末、过硫酸钾等反应，将所得混合液与将无水乙醇与混合陈化处理，过滤并收集滤饼洗涤干燥，最后经碾磨过筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂，本发明制得的高固结力可降解固沙剂有效解决了现有固沙剂固沙效果差、固结层强度低，且进入沙层后不易自然降解，易造成二次污染的问题，具有较好的使用效果。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）选取新鲜江蓠并置于75～80℃下干燥3～5h，收集干燥江蓠并研磨过40～50目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温1～2h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化6～8h后，过滤并收集滤饼，在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥江蓠胶；

（2）按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热25～30min，随后静置3～5h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取10～15g上述制备的干燥江蓠胶、50～60mL质量分数0.5%氯化钠溶液、100～120mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在65～70℃下水浴碱化处理3～5h；

（3）待碱化完成后，对烧杯中滴加3～5mL质量分数15%双氧水活化处理1～2min，待活化完成后，再向烧杯中添加40～50mL上述制备的改性液，在65～70℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在85～90℃下干燥3～5h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；

（4）按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在65～75℃下水浴加热3～5h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应3～5h；

（5）待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化6～8h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，再在65～70℃干燥6～8h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。

本发明的应用方法是：首先按质量比1:50～1:60，将本发明制得的高固结力可降解固沙剂与水搅拌混合3～5min，随后用农用飞机将混合均匀的固沙混合液喷洒在沙土表面，混合液喷洒量为2～4L/m²，待喷洒完成后，保持固沙剂湿润，并每天对沙面进行一次机械洒水，洒水量为1～3L/m²，持续洒水20～25天后停止浇水即可。经检测，本发明制得的固沙剂具有较好的固沙效果，喷洒在沙面形成的固结层厚度达1.2～1.4cm，在8～9级风力的作用下，风吹3～5h沙土表面无明显变化，耐磨蚀率为0.016～0.022g/min·m²，未出现风蚀现象，同时本发明固沙剂所形成的的固结层强度较高，抗压强度达3.6～5.2MPa，沙土表面固结层经日光暴晒、风吹雨淋8～10个月无变化，仍能保持表面基本完好，能有效防止植物种子、幼苗周围的沙土被风吹散，还能有效减少沙土中水分的蒸发，为植物种子、幼苗生长提供稳定的基础，且本发明固沙剂具有较好的生物降解性，喷洒的沙层中，可在12～24个月后自行降解，绿色环保，不会对环境造成二次污染。

本发明的有益效果是：

（1）本发明制得的高固结力可降解固沙剂固沙效果较好，同时还具有较好的保水吸水性能，且本发明固沙剂喷洒后可生物降解，不会造成二次污染问题；

（2）本发明制得的高固结力可降解固沙剂能在沙土表面可以形成致密的固结层，具有较好的抗风蚀性能，较高的抗压强度，且固结层不易被外力破坏，具有较好的使用前景。

具体实施方式

首先选取新鲜江蓠并置于75～80℃下干燥3～5h，收集干燥江蓠并研磨过40～50目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温1～2h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化6～8h后，过滤并收集滤饼，在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥江蓠胶；随后按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热25～30min，随后静置3～5h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取10～15g上述制备的干燥江蓠胶、50～60mL质量分数0.5%氯化钠溶液、100～120mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在65～70℃下水浴碱化处理3～5h；待碱化完成后，对烧杯中滴加3～5mL质量分数15%双氧水活化处理1～2min，待活化完成后，再向烧杯中添加40～50mL上述制备的改性液，在65～70℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在85～90℃下干燥3～5h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；再按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在65～75℃下水浴加热3～5h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应3～5h；最后待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化6～8h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，再在65～70℃干燥6～8h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。

实例1

首先选取新鲜江蓠并置于75℃下干燥3h，收集干燥江蓠并研磨过40目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温1h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在65℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化6h后，过滤并收集滤饼，在65℃下干燥6h，制备得干燥江蓠胶；随后按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于65℃下水浴加热25min，随后静置3h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取10g上述制备的干燥江蓠胶、50mL质量分数0.5%氯化钠溶液、100mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在65℃下水浴碱化处理3h；待碱化完成后，对烧杯中滴加3mL质量分数15%双氧水活化处理1min，待活化完成后，再向烧杯中添加40mL上述制备的改性液，在65℃下水浴加热10min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在85℃下干燥3h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；再按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在65℃下水浴加热3h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应3h；最后待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化6h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3次后，再在65℃干燥6h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。

本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:50，将本发明制得的高固结力可降解固沙剂与水搅拌混合3min，随后用农用飞机将混合均匀的固沙混合液喷洒在沙土表面，混合液喷洒量为2L/m²，待喷洒完成后，保持固沙剂湿润，并每天对沙面进行一次机械洒水，洒水量为1L/m²，持续洒水20天后停止浇水即可。经检测，本发明制得的固沙剂具有较好的固沙效果，喷洒在沙面形成的固结层厚度达1.2cm，在8级风力的作用下，风吹3h沙土表面无明显变化，耐磨蚀率为0.016g/min·m²，未出现风蚀现象，同时本发明固沙剂所形成的的固结层强度较高，抗压强度达3.6MPa，沙土表面固结层经日光暴晒、风吹雨淋8个月无变化，仍能保持表面基本完好，能有效防止植物种子、幼苗周围的沙土被风吹散，还能有效减少沙土中水分的蒸发，为植物种子、幼苗生长提供稳定的基础，且本发明固沙剂具有较好的生物降解性，喷洒的沙层中，可在12个月后自行降解，绿色环保，不会对环境造成二次污染。

实例2

首先选取新鲜江蓠并置于78℃下干燥4h，收集干燥江蓠并研磨过45目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温1h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在68℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化7h后，过滤并收集滤饼，在68℃下干燥7h，制备得干燥江蓠胶；随后按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于68℃下水浴加热28min，随后静置4h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取13g上述制备的干燥江蓠胶、55mL质量分数0.5%氯化钠溶液、110mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在68℃下水浴碱化处理4h；待碱化完成后，对烧杯中滴加4mL质量分数15%双氧水活化处理1min，待活化完成后，再向烧杯中添加45mL上述制备的改性液，在68℃下水浴加热13min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在88℃下干燥4h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；再按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在70℃下水浴加热4h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应4h；最后待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化7h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤4次后，再在68℃干燥7h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。

本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:55，将本发明制得的高固结力可降解固沙剂与水搅拌混合4min，随后用农用飞机将混合均匀的固沙混合液喷洒在沙土表面，混合液喷洒量为3L/m²，待喷洒完成后，保持固沙剂湿润，并每天对沙面进行一次机械洒水，洒水量为2L/m²，持续洒水23天后停止浇水即可。经检测，本发明制得的固沙剂具有较好的固沙效果，喷洒在沙面形成的固结层厚度达1.3cm，在8级风力的作用下，风吹4h沙土表面无明显变化，耐磨蚀率为0.019g/min·m²，未出现风蚀现象，同时本发明固沙剂所形成的的固结层强度较高，抗压强度达4.4MPa，沙土表面固结层经日光暴晒、风吹雨淋9个月无变化，仍能保持表面基本完好，能有效防止植物种子、幼苗周围的沙土被风吹散，还能有效减少沙土中水分的蒸发，为植物种子、幼苗生长提供稳定的基础，且本发明固沙剂具有较好的生物降解性，喷洒的沙层中，可在18个月后自行降解，绿色环保，不会对环境造成二次污染。

实例3

首先选取新鲜江蓠并置于80℃下干燥5h，收集干燥江蓠并研磨过50目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温2h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在70℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化8h后，过滤并收集滤饼，在70℃下干燥8h，制备得干燥江蓠胶；随后按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于70℃下水浴加热30min，随后静置5h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取15g上述制备的干燥江蓠胶、60mL质量分数0.5%氯化钠溶液、120mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在70℃下水浴碱化处理5h；待碱化完成后，对烧杯中滴加5mL质量分数15%双氧水活化处理2min，待活化完成后，再向烧杯中添加50mL上述制备的改性液，在70℃下水浴加热15min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在90℃下干燥5h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；再按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在75℃下水浴加热5h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应5h；最后待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化8h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤5次后，再在70℃干燥8h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。

本实例操作简便，使用时，首先按质量比1:60，将本发明制得的高固结力可降解固沙剂与水搅拌混合5min，随后用农用飞机将混合均匀的固沙混合液喷洒在沙土表面，混合液喷洒量为4L/m²，待喷洒完成后，保持固沙剂湿润，并每天对沙面进行一次机械洒水，洒水量为3L/m²，持续洒水25天后停止浇水即可。经检测，本发明制得的固沙剂具有较好的固沙效果，喷洒在沙面形成的固结层厚度达1.4cm，在9级风力的作用下，风吹5h沙土表面无明显变化，耐磨蚀率为0.022g/min·m²，未出现风蚀现象，同时本发明固沙剂所形成的的固结层强度较高，抗压强度达5.2MPa，沙土表面固结层经日光暴晒、风吹雨淋10个月无变化，仍能保持表面基本完好，能有效防止植物种子、幼苗周围的沙土被风吹散，还能有效减少沙土中水分的蒸发，为植物种子、幼苗生长提供稳定的基础，且本发明固沙剂具有较好的生物降解性，喷洒的沙层中，可在24个月后自行降解，绿色环保，不会对环境造成二次污染。

Claims (1)

1.一种高固结力可降解固沙剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）选取新鲜江蓠并置于75～80℃下干燥3～5h，收集干燥江蓠并研磨过40～50目筛，收集江蓠粉末并按质量比1:3，将江蓠粉末与质量分数15%碳酸钠溶液搅拌混合，加热至沸腾后保温1～2h，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤液，在65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/3，收集浓缩液并按体积比1:5，将浓缩液与无水乙醇搅拌混合，静置陈化6～8h后，过滤并收集滤饼，在65～70℃下干燥6～8h，制备得干燥江蓠胶；

（2）按质量比1:5，将环氧氯丙烷与三乙胺搅拌混合并置于65～70℃下水浴加热25～30min，随后静置3～5h，待其分层后收集上层液相，制备得改性液，再选取10～15g上述制备的干燥江蓠胶、50～60mL质量分数0.5%氯化钠溶液、100～120mL1mol/L氢氧化钠溶液置于烧杯中，搅拌混合并在65～70℃下水浴碱化处理3～5h；

（3）待碱化完成后，对烧杯中滴加3～5mL质量分数15%双氧水活化处理1～2min，待活化完成后，再向烧杯中添加40～50mL上述制备的改性液，在65～70℃下水浴加热10～15min，随后静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，在85～90℃下干燥3～5h，碾磨并过80目筛，收集得固结粉末；

（4）按质量比1:10，将羧甲基纤维素钠与去离子水搅拌混合并置于烧杯中，用质量分数10%氢氧化钠溶液调节溶液pH至8.0后，收集得碱性羧甲基纤维素钠溶液，按质量比1:3，将上述制备的固结粉末与碱性羧甲基纤维素钠溶液搅拌混合并置于三口烧瓶中，通氮气排除空气后，在65～75℃下水浴加热3～5h，待加热完成后，再对三口烧瓶添加固结粉末质量1%过硫酸钾，保温反应3～5h；

（5）待保温反应完后，静置冷却至室温，处理收集得混合液，随后按质量比1:3，将无水乙醇与混合液搅拌混合并静置陈化6～8h，过滤并收集滤饼，用无水乙醇洗涤3～5次后，再在65～70℃干燥6～8h，冷却至室温并研磨过80目筛，即可制备得一种高固结力可降解固沙剂。