CN109644823A - 一种生态海绵土及其制备方法与应用 - Google Patents

一种生态海绵土及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：木薯渣或甘蔗渣10‑50份、椰糠10‑50份、污泥1‑50份、聚胺酯发泡组合料2‑20份及水1‑50份。本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法及应用，本发明通过农业废弃物再利用制成生态环保型栽培基质，具有不生虫，不发霉，结构固定，不分散，可自然降解，比重轻、开孔率高、亲水保水性能好、力学性能佳等优点，可应用于无土栽培、立体绿化、边坡修复、园林园艺及生态修复等方面。

Description

一种生态海绵土及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及植物栽培基质技术领域，尤其涉及一种生态海绵土及其制备方法与应用。
背景技术
随着城镇化进程的加快农业种植土地供应日益减少，水源及农药化肥污染日益严重，环境保护及农业开发面临着十分严峻的形势。主要体现在以下几个方面：(1)农业种植土地逐渐减少：据统计目前我国约有6亿的乡村人口，人均种植面积少，据统计人均耕地面积1.4亩,不到世界平均水平的30％，随着城镇化水平的提高，人均种植面页将会减少；(2)水源日益减少且污染严重：传统土地栽培农业立体化种植成本高，单位面积产出效益低，无法形成规模化立体化种植效应，提高单位面积收益；从上到下全部填充土或基质，花盆下面配有盆托，需经常浇水、施肥，不仅浪费水和肥料，还存在费心、费工、不干净卫生等管理上的诸多不足；(3)农药化肥使用过度：我国耕地面积约占全世界的9％，一年平均肥料使用量约为5000万吨(折合纯肥量)，约占全世界肥料消耗量的35％，不同区域的利用效率存在较大差别，不仅导致肥料资源浪费，也带来严重的耕地污染隐患；(4)单位面积种植效益低：传统土地栽培农业立体化种植成本高，单位面积产出效益低，无法形成规模化立体化种植效应，提高单位面积收益；(5)传统栽培维护成本高：传统的土栽方法需要不断关注植物的生长环境，浇水、施肥且要求种植维护人员具有一定的专业知识，随着人工成本的上涨，维护成本也水涨船高。
因而，急需寻找一种可代替土壤的无土栽培基质，以促进农业的高效发展。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种生态海绵土及其制备方法，其通过农业废弃物再利用制成生态环保型栽培基质，具有不生虫，不发霉，结构固定，不分散，可自然降解，比重也比传统的绿化产品轻、开孔率高、亲水保水性能好、力学性能佳等优点。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：木薯渣或甘蔗渣10-50份、椰糠10-50份、污泥1-50份、聚胺酯发泡组合料2-20份及水1-50份。
较佳地，所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇30-35份、异氰酸酯25-30份、催化剂1-5份、泡沫稳定剂3-8份及水1-5份。
较佳地，所述催化剂为2,2-二吗啉基二乙基醚。
较佳地，所述泡沫稳定剂为聚醚改性聚硅氧烷。
本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每3-5天翻堆一次；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌5-50s后倒入模具中，发泡2-30min，即得所述生态海绵土。
较佳地，所述发酵剂由质量比为1-2：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为芽孢杆菌和/或大豆根瘤菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为3-10天。
较佳地，所述发泡的温度为25-35℃。
较佳地，所述高温蒸汽消毒除味的温度为105-125℃。
本发明还提供了一种生态海绵土的应用，所述生态海绵土在无土栽培、立体绿化、屋顶绿化、城市绿化、室内绿化、智能绿化、边坡修复、园林园艺及生态修复的应用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明的生态海绵土轻巧、卫生，可代替土壤，让绿植长在墙体、屋顶、阳台、室内；以木薯渣、甘蔗渣等农业废弃物再利用制成生态环保型栽培基质，其既美观，又注重环保，是一种新型绿化“艺术品”；
(2)本发明的生态海绵土透气性好，且无毒无味，并提供植物所需要的肥料和水分，适应各种植物的栽培；其具有优异的植物根部适应性；因其特殊蜂窝状孔洞架构，可有效解决水分、养分与空气的协调供应问题，是“会呼吸”的多孔土，满足植物生长需要；
(3)本发明的生态海绵土干密度为200-250kg/m3，轻巧但不会像土壤一样会有尘土飞散，其容重比可达550-650％，吸水后呈现仿土壤的弹性体结构，是质轻洁净的“绅士土”；具有较好排水性能，为普通土壤雨水渗透速率的十几倍，是名副其实的“排洪能手”，满足野外绿化作业需求；
(4)本发明的生态海绵土没有异味，且本身不会产生病虫草害，大大降低病害风险，可大大延长浇灌维护周期，即使遇到长假或恶劣天气也不影响植物正常生长，是货真价实的“保水卫士”；预埋足够的有机肥料及无机缓释材料，吸水均匀平稳，只需定期浇水或滴灌便可维持植物生长，不受地域、停电、停水、节假等因素制约，极大降低管理维护成本。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
实施例1
一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：木薯渣35份、椰糠20份、污泥40份、聚胺酯发泡组合料15份及水20份；所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇30份、异氰酸酯25份、2,2-二吗啉基二乙基醚3份、聚醚改性聚硅氧烷5份及水3份。
本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每3天翻堆一次；发酵剂由质量比为1.5：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为芽孢杆菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为8天；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；高温蒸汽消毒除味的温度为115℃；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌35s后倒入模具中，在30℃的条件下发泡25min，即得所述生态海绵土。
本实施例海绵土的干密度为225kg/m3，容重比为560％，pH为6.9，EC值为0.75dS/m，CEC值为0.62mmol/g，吸水率为68％，室温24h后的持水率为10.5％。
实施例2
一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：木薯渣10份、椰糠10份、污泥1份、聚胺酯发泡组合料1份及水1份；所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇35份、异氰酸酯25份、2,2-二吗啉基二乙基醚5份、聚醚改性聚硅氧烷3份及水5份。
本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每5天翻堆一次；发酵剂由质量比为1：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为芽孢杆菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为10天；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；高温蒸汽消毒除味的温度为105℃；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌5s后倒入模具中，在30℃的条件下发泡2min，即得所述生态海绵土。
本实施例海绵土的干密度为200kg/m3，容重比为550％，pH为6.6，EC值为0.82dS/m，CEC值为0.59mmol/g，吸水率为63％，室温24h后的持水率为6.9％。
实施例3
一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：甘蔗渣50份、椰糠50份、污泥50份、聚胺酯发泡组合料20份及水50份；所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇30份、异氰酸酯30份、2,2-二吗啉基二乙基醚1份、聚醚改性聚硅氧烷8份及水1份。
本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每3天翻堆一次；发酵剂由质量比为2：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为质量比为1：1的芽孢杆菌及大豆根瘤菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为10天；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；高温蒸汽消毒除味的温度为125℃；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌50s后倒入模具中，在25℃的条件下发泡30min，即得所述生态海绵土。
本实施例海绵土的干密度为250kg/m3，容重比为650％，pH为7.1，EC值为0.77dS/m，CEC值为0.52mmol/g，吸水率为55％，室温24h后的持水率为8.5％。
实施例4
一种生态海绵土，包括以下重量份的原料组成：甘蔗渣35份、椰糠20份、污泥40份、聚胺酯发泡组合料15份及水20份；所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇35份、异氰酸酯25份、2,2-二吗啉基二乙基醚3份、聚醚改性聚硅氧烷5份及水3份。
本发明还提供了一种生态海绵土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每3天翻堆一次；发酵剂由质量比为2：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为质量比为1：2的芽孢杆菌及大豆根瘤菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为10天；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；高温蒸汽消毒除味的温度为125℃；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌50s后倒入模具中，在25℃的条件下发泡30min，即得所述生态海绵土。
本实施例海绵土的干密度为200kg/m3，容重比为600％，pH为7.2，EC值为0.70dS/m，CEC值为0.57mmol/g，吸水率为50％，室温24h后的持水率为8.0％。
本发明的生态海绵土(1)实现了“轻种植、高保水、零散落”的栽培理想，为植物根系的生长提供一个良好的根际微环境；(2)满足了空间绿化对种植土壤的塑型和承重限制，解决了植物生长土壤出现沉降、板结、流失等问题，可对城市雨水进行有效的截留和滞流大大降低城市排洪压力有效减缓城市内涝；(3)属于生物炭类产品，低碳环保，不含土壤，不会像土壤一样会有尘土飞扬，没有病虫害，能吸附空气中的PM2.5、净化雾霾，具有多种环保功能；(4)通过本发明的制备方法及特定的模具，将其发泡固定成所需要的各种形状，可在横向垂直面或曲面上设计绿化，大大拓展了设计的自由度，更换植物也很方便，可以享受多种多样的植物配置，变换各种图案；(5)本发明的生态海绵土制作原材料环保，可以回收重复利用，且能适应各种不同栽培环境，同时也能适应沙漠化的土壤栽培。
本发明的生态海绵土通过农业废弃物再利用制成生态环保型栽培基质，具有不生虫，不发霉，结构固定，不分散，可自然降解，比重也比传统的绿化产品轻、开孔率高、亲水保水性能好、力学性能佳等优点，可应用于无土栽培、立体绿化、屋顶绿化、城市绿化、室内绿化、智能绿化、边坡修复、园林园艺、生态修复及生态治理等方面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生态海绵土，其特征在于：包括以下重量份的原料组成：木薯渣或甘蔗渣10-50份、椰糠10-50份、污泥1-50份、聚胺酯发泡组合料2-20份及水1-50份。
2.根据权利要求1所述的生态海绵土，其特征在于：所述聚胺酯发泡组合料由以下重量份的原料组成：聚醚多元醇30-35份、异氰酸酯25-30份、催化剂1-5份、泡沫稳定剂3-8份及水1-5份。
3.根据权利要求2所述的生态海绵土，其特征在于：所述催化剂为2,2-二吗啉基二乙基醚。
4.根据权利要求2所述的生态海绵土，其特征在于：所述泡沫稳定剂为聚醚改性聚硅氧烷。
5.根据权利要求1至4任一项所述的生态海绵土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照比例称取各原料，备用；
(2)将木薯渣或甘蔗渣、椰糠及污泥粉碎后，与发酵剂混合后堆垛腐熟发酵，每3-5天翻堆一次；
(3)发酵完成后，通过高温蒸汽消毒除味，再晒干粉碎，并混合均匀，得到混合物料；
(4)往混合物料中加入水及聚胺酯发泡组合料，高速搅拌5-50s后倒入模具中，发泡2-30min，即得所述生态海绵土。
6.根据权利要求5所述的生态海绵土的制备方法，其特征在于：所述发酵剂由质量比为1-2：1的生物菌和发酵菌组成，所述生物菌为芽孢杆菌和/或大豆根瘤菌，所述发酵菌为安琪酵母菌，发酵时间为3-10天。
7.根据权利要求5所述的生态海绵土的制备方法，其特征在于：所述发泡的温度为25-35℃。
8.根据权利要求5所述的生态海绵土的制备方法，其特征在于：所述高温蒸汽消毒除味的温度为105-125℃。
9.根据权利要求1至4任一项所述的生态海绵土的应用，其特征在于：所述生态海绵土在无土栽培、立体绿化、屋顶绿化、城市绿化、室内绿化、智能绿化、边坡修复、园林园艺及生态修复的应用。
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