CN107794053A - 固沙抑尘剂及固沙抑尘方法、沙漠改良方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种固沙抑尘剂及固沙抑尘方法、沙漠改良方法。本发明的固沙抑尘剂，包括两种组分，组分A为水玻璃、淀粉、表面活性剂和水，组分B为酸溶液固化中和剂。本发明提供的固沙抑尘剂和固沙抑尘方法、沙漠改良方法具有快速固结、中性、耐温、有效期长的特点，能够形成一层坚韧的固化层，该固化层既能起到防止风力吹蚀、固沙抑尘的效果，又能保持地下水分，还能够提供植被生长所需的营养，可以改良沙漠环境。

Description

固沙抑尘剂及固沙抑尘方法、沙漠改良方法
技术领域
本发明涉及一种固沙抑尘剂，特别涉及一种固沙抑尘方法和沙漠改良方法。
背景技术
一些沙漠化地区缺乏植被保护，沙土扬尘现象较为严重。近年的研究和实践表明，化学抑尘方法是固沙抑尘中比较有效的方法。
目前，固沙抑尘剂的研制和应用发展很快，品种繁多，主要有高分子聚合物类，无机粘合剂类。属于高分子聚合物类的有羧甲基淀粉、三聚氰胺脲醛树脂、羧甲基纤维素、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、聚醚二元醇、聚乙烯醇、氧化淀粉接枝丙烯酸丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯三元共聚物等；属于无机粘合剂类有氯化钙、氯化镁、水玻璃、硅酸钠、生石灰等。由于沙漠表面温度很高，据报道可达65℃以上，而高分子聚合物类固沙抑尘剂耐温性差，很快分解就会失去作用，使用寿命较短；无机粘合剂类不能提供植被所需营养，且碱性抑尘剂破坏地表酸碱值，破坏植被生长。
发明内容
本发明提供了一种固沙抑尘剂及固沙抑尘方法、沙漠改良方法。
本发明的固沙抑尘剂，包括两种组分，组分A为水玻璃、淀粉、表面活性剂和水，组分B为酸溶液固化中和剂。
在组分A中，所述水玻璃占组分A总质量的10％-40％，优选25％-35％；所述淀粉占组分A总质量的5％-15％，优选10％-15％；所述表面活性剂占组分A总质量的1％-3％，优选2％-2.5％；余量为水。
所述水玻璃的模数优选在1.5-3.5之间，最优选在2-3.5之间。
所述淀粉优选玉米淀粉、马铃薯淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉和小麦淀粉中的一种或多种，最优选玉米淀粉。
所述表面活性剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂中的一种或多种，所述阴离子表面活性剂可以选用有机羧酸类、有机磺酸类和有机硫酸类阴离子表面活性剂中的一种或多种，例如可以选用脂肪酸钠、烷基酚醚羧酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、木质素磺酸盐、对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的一种或多种；所述阳离子表面活性剂可以选用有机胺类、季铵盐类和有机杂环类阳离子表面活性剂中的一种或多种，例如可以选用十六烷三甲基氯化铵、十六烷基三甲基季铵溴化物和十八烷基二甲基苄基季铵氯化物中的一种或多种；所述非离子表面活性剂可以选用聚氧乙烯类、多元醇类、聚醚类和烷醇酰胺类非离子表面活性剂中的一种或多种，例如可以选用聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或多种；所述两性表面活性剂可以选用甜菜碱类、氨基酸类和咪唑啉类表面活性剂中的一种或多种，例如可以选用烷基乙氧基磺基甜菜碱、烷基羟丙基磺基甜菜碱、烷基氨基丙酸和烷基咪唑啉中的一种或多种。所述表面活性剂优选阴离子表面活性剂，最优选烷基苯磺酸钠。
组分B中所述酸溶液固化中和剂优选HCl、醋酸、草酸、水杨酸、二氧化碳和丙烯酸中的一种或多种酸的水溶液，最优选HCl的水溶液(盐酸)。
组分B中所述酸溶液固化中和剂的质量浓度为2％-15％，优选2％-5％。
组分B中所述酸溶液固化中和剂中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％，优选4％-8％。
本发明还提供了一种固沙抑尘方法，包括：将前面所述的组分A中水玻璃、淀粉、表面活性剂和水的均匀混合物喷洒在沙层上，形成混合药剂层，然后将前面所述的组分B酸溶液固化中和剂喷洒到混合药剂层上。
所述的酸溶液固化中和剂与所述混合药剂层接触后马上发生反应，短时间内就能形成抑尘防沙固化层。所述组分A的用量优选1L/m2-3L/m2，组分B中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％，优选4％-8％。
本发明还提供了一种沙漠改良方法，包括：将前面所述的组分A中水玻璃、淀粉、表面活性剂和水的均匀混合物喷洒在沙层上，形成混合药剂层，然后将前面所述的组分B酸溶液固化中和剂喷洒到混合药剂层上；所述的酸溶液固化中和剂与所述混合药剂层接触后形成抑尘防沙固化层；在所述抑尘防沙固化层上种植植物。其中所述组分A的用量优选1L/m2-3L/m2，组分B中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％，优选4％-8％。
本发明提供的固沙抑尘剂和固沙抑尘方法、沙漠改良方法具有快速固结、中性、耐温、有效期长的特点，能够形成一层坚韧的固化层，该固化层既能起到防止风力吹蚀、固沙抑尘的效果，又能保持地下水分，还能够提供植被生长所需的营养，可以改良沙漠环境。由本发明的固沙抑尘剂所形成的固化层中不仅具有硅酸盐形成的刚性网状支架，还存在淀粉类物质的韧性连结效应和表面活性剂对颗粒物表面的吸附作用，能够形成一个坚韧而又有营养的固化层牢牢附着在颗粒物表面，起到抑尘防沙效果。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明，但本发明并不限于此。
除非特别说明，以下所述的百分比均为质量百分比。
采用无侧限压缩仪(YYW-Ⅱ型，河北虹宇仪器厂)测定由固沙抑尘剂所形成的固化层的抗压强度，具体的测量方法是：1)取完全干燥的固化层，利用细锯切割为直径4厘米的试样；2)将试样放在无侧限压缩仪的底座上；3)转动手轮，使底座缓慢上升，试样与加压板刚好接触，将测力计读数调整为零；4)转动手柄，使升降设备上升进行试验，轴向应变小于3％时，每隔0.4mm读数一次轴向应变，等于、大于3％时，每隔0.8mm读数一次；5)当测力计读数出现峰值时，继续进行3％～5％的应变后停止试验；6)以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制轴向应力与轴向应变关系曲线，取曲线上最大轴向应力作为无侧限抗压强度，当曲线上峰值不明显时，取轴向应变15％所对应的轴向应力作为无侧限抗压强度。
实施例1
固沙抑尘剂的组分A为：模数为3.1-3.4的水玻璃，占组分A总质量的30％；玉米淀粉，占组分A总质量的10％；十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，占组分A总质量的2％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为稀盐酸溶液，其质量浓度为5％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的8％。
将组分A以2L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，该固化层能够起到固沙抑尘及营养植被的作用，且耐风蚀性能强，有效期长，草种子可在固化层上生长。
若要固化层不易被风蚀和其它外力破坏，固化层需要具备一定的强度，固化层强度越大，防风抑尘效果越好。取喷洒在目标沙层上已经完全干燥的固化层，置于无侧限压缩仪上测其抗压强度，测得固化层的抗压强度为0.7MPa。
实施例2
固沙抑尘剂的组分A为：模数为3.5-3.7的水玻璃，占组分A总质量的10％；马铃薯淀粉，占组分A总质量的5％；十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，占组分A总质量的1％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为稀盐酸溶液，其质量浓度为3％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的2％。
将组分A以3L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，该固化层能够起到固沙抑尘及营养植被的作用，且耐风蚀性能强，有效期长，草种子可在固化层上生长。
取喷洒在目标沙层上已经完全干燥的固化层，置于无侧限压缩仪上测其抗压强度，测得固化层的抗压强度为0.5MPa。
实施例3
固沙抑尘剂的组分A为：模数为2.6-2.9的水玻璃，占组分A总质量的40％；小麦淀粉，占组分A总质量的15％；木质素磺酸钠表面活性剂(工业品，图们市华威友邦化工有限公司)，占组分A总质量的3％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为稀盐酸溶液，其质量浓度为5％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的10％。
将组分A以1L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，该固化层能够起到固沙抑尘及营养植被的作用，且耐风蚀性能强，有效期长，草种子可在固化层上生长。
取喷洒在目标沙层上已经完全干燥的固化层，置于无侧限压缩仪上测其抗压强度，测得固化层的抗压强度为0.5MPa。
实施例4
固沙抑尘剂的组分A为：模数为2.2-2.5的水玻璃，占组分A总质量的20％；玉米淀粉，占组分A总质量的10％；对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠表面活性剂(工业品，上海金锦乐实业有限公司)，占组分A总质量的1％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为稀盐酸溶液，其质量浓度为10％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的5％。
将组分A以1.5L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，该固化层能够起到固沙抑尘及营养植被的作用，且耐风蚀性能强，有效期长，草种子可在固化层上生长。
取喷洒在目标沙层上已经完全干燥的固化层，置于无侧限压缩仪上测其抗压强度，测得固化层的抗压强度为0.4MPa。
实施例5
固沙抑尘剂的组分A为：模数为3.1-3.4的水玻璃，占组分A总质量的25％；玉米淀粉，占组分A总质量的10％；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂(工业品，杭州萧山三江精细化工有限公司)，占组分A总质量的2％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为丙烯酸溶液，其质量浓度为8％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的6％。
将组分A以2L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，该固化层能够起到固沙抑尘及营养植被的作用，且耐风蚀性能强，有效期长，草种子可在固化层上生长。
若要固化层不易被风蚀和其它外力破坏，固化层需要具备一定的强度，固化层强度越大，防风抑尘效果越好。取喷洒在目标沙层上已经完全干燥的固化层，置于无侧限压缩仪上测其抗压强度，测得固化层的抗压强度为0.6MPa。
对比例1
固沙抑尘剂的组分A为：模数为2.6-2.9的水玻璃，占组分A总质量的40％；木质素磺酸钠表面活性剂(工业品，图们市华威友邦化工有限公司)，占组分A总质量的3％；余量为水。将各物质按比例混合均匀，待用。
组分B酸溶液固化中和剂为稀盐酸溶液，其质量浓度为5％，组分B中HCl的质量为组分A中水玻璃质量的10％。
将组分A以1L/m2的用量喷洒在目标沙层上，随后，将组分B稀盐酸溶液均匀喷洒到混合药剂层上，两者接触后马上发生反应，短时间内形成抑尘防沙固化层，但固化层为脆性固化层，在无侧限压缩仪上测得固化层的抗压强度为0.3MPa，耐风蚀性能差，有效期短，草种子不能在固化层上生长。
对比例2
将氯化钙粉与粉尘或沙子按一定比例混合后，将水玻璃按一定量洒在其表面。此方法是利用氯化物与水玻璃之间的相互作用形成的沉淀物来起到保湿和覆盖的作用。在相对湿度很低的沙漠地区，沉淀物失水后容易粉化，形成颗粒污染物，不能起到抑尘固沙的效果。
对比例3
按照2007年在《化工新型材料》上发表的文章《氧化淀粉接枝水溶性固沙抑尘剂的性能研究》中所公开的方法制备了氧化淀粉接枝水溶性固沙抑尘剂，将该固沙抑尘剂溶于水中，喷洒在粉尘或沙子表面，干燥后可以在短期内起到抑尘防沙的作用，在相对湿度较低的沙漠地区会很快地失去吸水抑尘效果。

Claims (14)

1.一种固沙抑尘剂，包括两种组分，组分A为水玻璃、淀粉、表面活性剂和水，组分B为酸溶液固化中和剂。
2.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，在组分A中，所述水玻璃占组分A总质量的10％-40％；所述淀粉占组分A总质量的5％-15％；所述表面活性剂占组分A总质量的1％-3％；余量为水。
3.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，所述水玻璃的模数在1.5-3.5之间。
4.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、土豆淀粉、绿豆淀粉和小麦淀粉中的一种或多种。
5.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂中的一种或多种。
6.按照权利要求5所述的固沙抑尘剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为有机羧酸类、有机磺酸类和有机硫酸类阴离子表面活性剂中的一种或多种；所述阳离子表面活性剂可以选用有机胺类、季铵盐类和有机杂环类阳离子表面活性剂中的一种或多种；所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯类、多元醇类、聚醚类和烷醇酰胺类非离子表面活性剂中的一种或多种；所述两性表面活性剂为甜菜碱类、氨基酸类和咪唑啉类表面活性剂中的一种或多种。
7.按照权利要求5所述的固沙抑尘剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为脂肪酸钠、烷基酚醚羧酸盐、烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、木质素磺酸盐、对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸盐、烷基甘油醚磺酸盐、脂肪醇硫酸酯盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的一种或多种；所述阳离子表面活性剂为十六烷三甲基氯化铵、十六烷基三甲基季铵溴化物和十八烷基二甲基苄基季铵氯化物中的一种或多种；所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或多种；所述两性表面活性剂为烷基乙氧基磺基甜菜碱、烷基羟丙基磺基甜菜碱、烷基氨基丙酸和烷基咪唑啉中的一种或多种。
8.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，组分B中所述酸溶液固化中和剂为HCl、醋酸、草酸、水杨酸、二氧化碳和丙烯酸中的一种或多种酸的水溶液。
9.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，组分B中所述酸溶液固化中和剂的质量浓度为2％-15％。
10.按照权利要求1所述的固沙抑尘剂，其特征在于，组分B中所述酸溶液固化中和剂中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％。
11.一种固沙抑尘方法，包括：将权利要求1-10之一所述组分A中水玻璃、淀粉、表面活性剂和水的均匀混合物喷洒在沙层上，形成混合药剂层，然后将权利要求1-10之一所述组分B的酸溶液固化中和剂喷洒到混合药剂层上。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述组分A的用量为1L/m2-3L/m2，组分B中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％。
13.一种沙漠改良方法，包括：将权利要求1-10之一所述组分A中水玻璃、淀粉、表面活性剂和水的均匀混合物喷洒在沙层上，形成混合药剂层，然后将权利要求1-10之一所述组分B的酸溶液固化中和剂喷洒到混合药剂层上；所述的酸溶液固化中和剂与所述混合药剂层接触后形成抑尘防沙固化层；在所述抑尘防沙固化层上种植植物。
14.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述组分A的用量为1L/m2-3L/m2，组分B中的含酸量为组分A中水玻璃质量的2％-10％。
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