CN113980184A - 一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 - Google Patents
一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113980184A CN113980184A CN202111311122.9A CN202111311122A CN113980184A CN 113980184 A CN113980184 A CN 113980184A CN 202111311122 A CN202111311122 A CN 202111311122A CN 113980184 A CN113980184 A CN 113980184A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- burdock
- carboxymethyl
- cellulose
- absorbent resin
- super absorbent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 235000003130 Arctium lappa Nutrition 0.000 title claims abstract description 173
- 235000008078 Arctium minus Nutrition 0.000 title claims abstract description 171
- 239000011347 resin Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 75
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 240000005528 Arctium lappa Species 0.000 title description 144
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 96
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 96
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 92
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims abstract description 82
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 79
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 26
- FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M sodium chloroacetate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)CCl FDRCDNZGSXJAFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 23
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- 241000208843 Arctium Species 0.000 claims abstract 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 147
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 102
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical group [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 22
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical group [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 22
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 claims description 22
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 21
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical group C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 17
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 8
- 239000011837 N,N-methylenebisacrylamide Substances 0.000 claims description 5
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 37
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 31
- 239000000047 product Substances 0.000 description 31
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 29
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 26
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 13
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 13
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 13
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 5
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 5
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 206010068319 Oropharyngeal pain Diseases 0.000 description 3
- 201000007100 Pharyngitis Diseases 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000007952 growth promoter Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- XOJVHLIYNSOZOO-SWOBOCGESA-N Arctiin Chemical compound C1=C(OC)C(OC)=CC=C1C[C@@H]1[C@@H](CC=2C=C(OC)C(O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)=CC=2)C(=O)OC1 XOJVHLIYNSOZOO-SWOBOCGESA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 description 2
- 206010017553 Furuncle Diseases 0.000 description 2
- 241000209035 Ilex Species 0.000 description 2
- 235000003332 Ilex aquifolium Nutrition 0.000 description 2
- 235000002296 Ilex sandwicensis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002294 Ilex volkensiana Nutrition 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- -1 N, N-methylene Chemical group 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 201000009240 nasopharyngitis Diseases 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 239000012966 redox initiator Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 2,4-Hexadienoic acid, potassium salt (1:1), (2E,4E)- Chemical compound [K+].CC=CC=CC([O-])=O CHHHXKFHOYLYRE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000208838 Asteraceae Species 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000045232 Canavalia ensiformis Species 0.000 description 1
- 206010007247 Carbuncle Diseases 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 description 1
- 201000004624 Dermatitis Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 240000001080 Grifola frondosa Species 0.000 description 1
- 235000007710 Grifola frondosa Nutrition 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 241000257303 Hymenoptera Species 0.000 description 1
- 206010021531 Impetigo Diseases 0.000 description 1
- 208000005647 Mumps Diseases 0.000 description 1
- 235000010617 Phaseolus lunatus Nutrition 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010668 atopic eczema Diseases 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000077 insect repellent Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 208000010805 mumps infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010241 potassium sorbate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004302 potassium sorbate Substances 0.000 description 1
- 229940069338 potassium sorbate Drugs 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 201000004647 tinea pedis Diseases 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
- C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F4/00—Polymerisation catalysts
- C08F4/40—Redox systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
- C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
- C09K17/20—Vinyl polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2101/00—Agricultural use
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2105/00—Erosion prevention
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，包括以下步骤：S1、将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素；S2、将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合，搅拌均匀后加入氧化剂、还原剂和交联剂，进行搅拌反应；待温度达到40‑45℃时停止搅拌，并在沸水浴中保温，即得含氮高吸水树脂。本发明以丙烯酸和丙烯酰胺为共聚单体，添加羧甲基牛蒡渣纤维素，中和剂，交联剂、氧化剂和还原剂，采用一锅法制备含氮高吸水树脂，其吸水率为900‑1475g/g。
Description
技术领域
本发明涉及用于农业、林业和沙漠绿化行业等领域的高吸水树脂的制备方法，具体涉及一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，以丙烯酸和丙烯酰胺为共聚单体，氢氧化钠为中和剂，N,N-亚甲基上丙烯酰胺为交联剂、过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂，采用一锅法制备含氮高吸水树脂，其吸水率为900-1475g/g。
背景技术
高吸水树脂是一种含有大量-OH、-COOH、-COO Na、-CONH2等强亲水基团，经适度交联具有三维网状结构的新型功能高分子材料，因其吸水后的树脂具有凝胶的基本性能，通常也被称作水凝胶。它能够吸收并保持自身质量数百倍乃至数千倍的水分，不溶于水也不溶于有机溶剂。而普通吸水或吸湿材料，如脱脂棉、海绵、琼脂、硅胶、氯化钙和活性炭等，只能吸收自身质量几倍至几十倍的水，且保水能力很差，加压后大部分的水分流失，因此其开发应用受到了很大的限制。随着全球气候干旱的加剧、工业需求量的剧增和纸尿裤卫生巾市场需求量的加大，高吸水树脂的市场需求量日益增加，现已广泛应用于食品加工、日用化工、工业生产、环境保护、医疗卫生和农业生产等领域。
牛蒡渣为中药牛蒡子和牛蒡根熬制汤药后的中药渣，是为菊科牛蒡属植物牛蒡的果实(牛蒡子)和根。分布于东北、西北、中南、西南及河北、山西、山东、江苏、安徽、浙江、江西、广西等地。果实具有疏散风热，宣肺透疹，散结解毒之功效；根具有清热解毒，疏风利咽之功效。果实常用于风热感冒，头痛，咽喉肿痛，流行性腮腺炎，疹出不透，痈疖疮疡；根常用于风热感冒，咳嗽，咽喉肿痛，疮疖肿毒，脚癣，湿疹。牛蒡亩产3000--7000斤左右，分年前种植和年后种植，牛蒡除用作中药外也属于经济作物。
我国目前牛蒡主要产区为山东和江苏地区，其余地区尚未闻有大规模种植基地，而随着它的市场需求加大，目前的产量远远无法满足市场需求。尤其是山东地区的大多出海外，很少在国内销售，随着人对其营养价值和药用价值了解，它的需求量会剧增，价格也会上涨，所以种植前景广阔。
进入21世纪后，对高吸水树脂的研究侧重于降低成本、提高凝胶强度、提高吸水量、提高产物耐盐性、拓展其应用领域等的研究，这些主要通过开发新的合成工艺、改变引发剂种类、改变原料、改变交联剂以及添加其它助剂等方面实现。牛蒡食用后的渣目前没有特别好的解决措施，扔掉或晒干燃烧，但牛蒡渣中含有大量微量元素和氮钾等元素，扔掉和燃烧确实可惜，如果将其化学修饰后制备高吸水树脂，将是未来一种高效高价值的利用途径。
我们查阅大量文献和专利发现，目前并未有人将牛蒡渣制备成高吸水树脂，其相关工艺尚未见诸报道。用牛蒡渣制备肥料的相关专利能够查阅到，例如公开号为CN201410278015.4的专利中公开了一种含天然驱虫成分的缓释复合肥料，该肥料由以下重量份的原料制得：1250-2000目硅藻土10-15、山梨酸钾10-12、磷酸二氢铵16-19、氯化镁4-5、焦磷酸钠10-12、腐熟农家肥22-23、干豆豉细粉6-8、苦丁叶茎4-6、灰毛豆茎叶5-6、牛蒡渣粉4-5、辛烯基琥珀酸铝淀粉1-3、过硫酸钾1-2、丙烯酰胺10-12、负离子粉1-2、麦饭石粉2-4、聚硅酸硫酸铁6-8、助剂4-5；本发明复合肥配方原料来源广泛，养分多元，苦丁叶茎、灰毛豆茎叶浆料中含有天然的驱虫成分，能防止虫蚁对肥料的啮咬，在工艺上利用硅藻土和含有负离子粉的缓释包膜剂对养分形成双重包覆，养分不易流失，肥效更为持久。又比如专利CN 202010829563.7，公开了一种牛蒡根渣多孔吸附材料及其制备方法和使用方法，方法包括如下步骤：步骤1：牛蒡根渣前处理，步骤2：高内向皮克林乳液的制备，步骤3：多孔吸附材料的制备。该发明使用提取菊糖后的牛蒡根渣为原料，结合高压微射流均质处理制备界面稳定剂，形成性质稳定的高内相皮克林乳液，并进一步通过酶法/化学交联强化凝胶结构，去除溶剂后得到多孔吸附材料。由以上两个专利可知，它们选择的牛蒡渣只是其中某一个用量较低的组分，并且处理步骤繁琐、制作成本很高，而本专利使用的牛蒡渣全部粉碎化学修饰，具有成本低、全部利用、无污染、产值高、工艺简单等优点，明显有助于高价值全部利用牛蒡渣，为牛蒡渣全量高值化利用提供新的技术路线。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，包括以下步骤：
S1、将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素；
S2、将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合，搅拌均匀后加入氧化剂、还原剂和交联剂，进行搅拌反应；待温度达到40-45℃时停止搅拌，并在沸水浴中保温，即得含氮高吸水树脂。
优选地，步骤S1中，所述将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应的具体步骤为：将粉碎到粒径100目以下的牛蒡渣粉末加入到质量浓度为2％-4％的碱溶液中浸泡3-5h，然后加入质量浓度为20％碱溶液，进行碱化反应。
优选地，所述碱化反应的温度为30-40℃、反应时间1.5-3h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液；所述牛蒡渣粉末与质量浓度为1.5％-3％的碱溶液、质量浓度为20％的碱溶液的质量体积比(g/ml)为1:40:5-10。
优选地，步骤S1中，所述牛蒡渣粉末与氯乙酸钠的质量比为1:0.9-1.8；所述醚化反应的温度为70-80℃、反应时间1.5-3h；
制备的所述羧甲基牛蒡渣纤维素的最大取代度为0.40。
优选地，步骤S2中，所述羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体、中和剂的质量比是1：3-10：0.21-7.28。
优选地，步骤S2中，所述共聚单体为丙烯酸和丙烯酰胺；丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3-10：0.5-5；
所述中和剂为氢氧化钠；
所述将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合的具体步骤为：将中和剂与丙烯酸混合使丙烯酸的中和度为30-80％，然后加入羧甲基牛蒡渣纤维素和丙烯酰胺混合。
优选地，步骤S2中，所述氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述羧甲基牛蒡渣纤维素与氧化剂、还原剂、交联剂的质量比为1：0.035-0.055：0.028-0.044：0.016-0.03。
优选地，所述氧化剂和还原剂的质量比为1:0.8。
优选地，步骤S2中，所述搅拌反应的时间为1-2小时；所述沸水浴保温时间为2-2.5小时。
优选地，所述丙烯酸为除去阻聚剂的丙烯酸。
本发明方法采用的聚合方式为水溶液中自由基聚合，不添加任何有机溶剂,且过量的亚硫酸氢钠起抗氧剂作用，不需额外添加抗氧剂。
本发明方法制备的高吸水树脂吸水率测试粒径为10-20目。
本发明整个合成过程采用一锅法制备，通氮气除氧，聚合温度为40-45℃。
本发明制备的高吸水树脂具有提供氮元素为植物生长增加肥效和促进细胞原生质流动、提高细胞活力、加速植株生长发育、促根壮苗、保花保果、提高产量等作用。
采用的丙烯酰胺为其氮肥来源，且可高效缓释不伤植物根系。
本发明还提供了一种含氮高吸水树脂，包括以下质量比的各组分：羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体、中和剂、氧化剂、还原剂、交联剂的质量比为1：3-10：0.21-7.28：0.035-0.055：0.028-0.044：0.016-0.03。
优选地，所述羧甲基牛蒡渣纤维素的制备方法包括以下步骤：
将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素。
优选地，所述将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应的具体步骤为：将粉碎到粒径100目以下的牛蒡渣粉末加入到质量浓度为2％-4％的碱溶液中浸泡3-5h，然后加入质量浓度为20％碱溶液，进行碱化反应。
优选地，所述碱化反应的温度为30-40℃、反应时间1.5-3h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液；所述牛蒡渣粉末与质量浓度为1.5％-3％的碱溶液、质量浓度为20％的碱溶液的质量体积比为1:40:5-10。
优选地，步骤S1中，所述牛蒡渣粉末与氯乙酸钠的质量比为1:0.9-1.8；所述醚化反应的温度为70-80℃、反应时间1.5-3h；
制备的所述羧甲基牛蒡渣纤维素的最大取代度为0.40。
优选地，所述共聚单体为丙烯酸和丙烯酰胺；丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3-10：0.5-5；
所述中和剂为氢氧化钠，所述氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明基于牛蒡渣制备的含氮高吸水树脂主要应用于农、林、花卉业，具有非常高的吸水率(吸水率为900-1475g/g)，可以用于水土保持；同时该高吸水树脂还可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气性，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面有很大的作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是牛蒡渣制备羧甲基牛蒡渣纤维素的工艺流程图；
图2是羧甲基牛蒡渣纤维素制备高吸水树脂的工艺流程图；
图3是母体羧甲基牛蒡渣纤维素与共聚单体的质量比对高吸水树脂吸水率的影响曲线；
图4是共聚单体中丙烯酸与丙烯酰胺质量比对高吸水树脂吸水率的影响曲线；
图5丙烯酸中和度对含植物生长促进剂的高吸水树脂吸水率的影响曲线；
图6是交联剂用量对含植物生长促进剂的高吸水树脂吸水率的影响曲线；
图7是引发剂(固定过硫酸钾与亚硫酸氢钠质量比1:0.8)总用量对含植物生长促进剂的高吸水树脂吸水率的影响曲线；
图8是制备的牛蒡渣含氮高吸水树脂烘干粉碎后的样品照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法的工艺流程图如图1和图2所示，具体步骤如下：
S1、将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素(羧甲基牛蒡渣纤维素的制备工艺流程如图1所示)；
S2、将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合，搅拌均匀后加入氧化剂、还原剂和交联剂，进行搅拌反应；待温度达到40-45℃时停止搅拌，并在沸水浴中保温，即得含氮高吸水树脂(含氮高吸水树脂的制备工艺流程如图2所示，所制备的含氮高吸水树脂的样品照片如图8所示)。
步骤S1中，所述将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应的具体步骤为：将粉碎到粒径100目以下的牛蒡渣粉末加入到质量浓度为2％-4％的碱溶液中浸泡3-5h，然后加入质量浓度为20％碱溶液，进行碱化反应。
所述碱化反应的温度为30-40℃、反应时间1.5-3h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液；所述牛蒡渣粉末与质量浓度为1.5％-3％的碱溶液、质量浓度为20％的碱溶液的质量体积比为1:40:5-10。
步骤S1中，所述牛蒡渣粉末与氯乙酸钠的质量比为1:0.9-1.8；所述醚化反应的温度为70-80℃、反应时间1.5-3h；
制备的所述羧甲基牛蒡渣纤维素的最大取代度为0.40。
步骤S2中，所述羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体、中和剂的质量比是1：3-10：0.21-7.28。
步骤S2中，所述共聚单体为丙烯酸和丙烯酰胺；丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3-10：0.5-5；
所述中和剂为氢氧化钠；
所述将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合的具体步骤为：将中和剂与丙烯酸混合使丙烯酸的中和度为30-80％，然后加入羧甲基牛蒡渣纤维素和丙烯酰胺混合。
进一步优选羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体的质量比为1:3-1:7；丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3:1-8:1。
步骤S2中，所述氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述羧甲基牛蒡渣纤维素与氧化剂、还原剂、交联剂的质量比为1：0.035-0.055：0.028-0.044：0.016-0.03。
所述氧化剂和还原剂的质量比为1:0.8。
所述交联剂用量为共聚单体总质量的0.53％-1.5％；所述氧化剂和还原剂总用量为共聚单体总质量的0.72％-3％。
步骤S2中，所述搅拌反应的时间为1-2小时；所述沸水浴保温时间为2-2.5小时。
所述丙烯酸为除去阻聚剂的丙烯酸。
所述制备方法中，用到的去离子水总量为配制氢氧化钠溶液、溶解羧甲基牛蒡渣纤维素、丙烯酰胺、过硫酸钾、亚硫酸氢钠、N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺所需去离子水的总和。羧甲基牛蒡渣纤维素与去离子水总量的质量比为1：60-100。
本发明的优点是：
1)充分利用牛蒡渣中高含量的纤维素和其他微量元素，且羧甲基纤维素制备过程中一锅法制备，不用溶剂洗涤，降低成本，产率高；
2)该产品加工中间产物羧甲基纤维素可用于油田油水分离、非食用增稠剂等，具有较高附加值；
3)制备的高吸水树脂最大吸水率可超过1400g/g，远超市场商品(一般低于600g/g)，具有较大市场竞争力；
4)该产品以牛蒡渣为原料，使其最高吸水率出现在丙烯酸中和度60％-70％，可以显著降低产品成本；
5)由于牛蒡羧甲基纤维素具有较好的溶解性，在冷水中就能溶解，免去了传统制备高吸水树脂使用淀粉为原料时淀粉糊化的繁琐步骤，使得合成工艺简单；
6)本方法使用的引发剂是过硫酸钾和亚硫酸氢钠形成的氧化还原引发剂，能显著降低引发温度，且引发反应缓和，既防止聚合过程中发生爆聚，降低了对设备的要求，又节约成本。
在其他操作条件不变的情况下，本发明考察了不同羧甲基牛蒡渣纤维素与共聚单体的质量比(即图3中的母体与单体质量比)对吸水率的影响，结果如图3所示：当母体与单体质量比为1:5时，吸水率达到最高。本发明还考察了不同共聚单体中丙烯酸与丙烯酰胺质量比对吸水率的影响，结果如图4所示：当两者比例为5:1时，吸水率达到最高。本发明还考察了丙烯酸中和度对吸水率的影响，结果如图5所示：当丙烯酸中和度为70％时，吸水率达到最高。本发明还考察了交联剂用量(80mg、90mg、100mg、110mg、120mg,相对5g羧甲基牛蒡渣纤维素)对吸水率的影响，结果如图6所示：当交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为100mg时，吸水率达到最高。本发明还考察了氧化剂和还原剂总用量(即引发剂总用量，相对5g羧甲基牛蒡渣纤维素,氧化剂和还原剂比例为1:0.8)对吸水率的影响，结果如图7所示：当引发剂用量为0.36g时，吸水率达到最高。因此，本发明最佳制备条件为：羧甲基牛蒡渣纤维素与共聚单体的质量比为1:5，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为5:1，丙烯酸中和度为70％，与5g羧甲基牛蒡渣纤维素用量相比，交联剂用量比例为0.02，氧化剂和还原剂用量比例为0.04:0.032。
下面将对本申请的实施例作详细说明，本实施例在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为2％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠25mL进行碱化反应2h，在75℃时与7.5g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.30。
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺4g溶于60mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％w/v的NaOH溶液25mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为45％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入200mg过硫酸钾、160mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为910g/g。
实施例2
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为2.5％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠25mL进行碱化反应2h，在75℃时与7.5g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.32；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺4g溶于60mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液25mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为45％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入200mg过硫酸钾、160mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为950g/g。
实施例3
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为2.5％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠25mL进行碱化反应2h，在75℃时与7.5g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.32；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺5g溶于60mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液25mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为45％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入225mg过硫酸钾、180mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为975g/g。
实施例4
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为2.5％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠25mL进行碱化反应2h，在75℃时与7.5g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.32；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺2.5g溶于60mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液30.5mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为55％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入225mg过硫酸钾、180mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为985g/g。
实施例5
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为3％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠30mL进行碱化反应2h，在75℃时与8g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.34；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺2.5g溶于60mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液28mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为50％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入225mg过硫酸钾、180mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1045g/g。
实施例6
在首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为3.5％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠32mL进行碱化反应2h，在75℃时与8g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.35；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺3.33g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液33.3mL中和20g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为60％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入250mg过硫酸钾、200mg亚硫酸氢钠、90mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1120g/g。
实施例7
在首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠40mL进行碱化反应2h，在75℃时与8g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.38；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺10g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入275mg过硫酸钾、220mg亚硫酸氢钠、100mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1165g/g。
实施例8
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠40mL进行碱化反应2h，在75℃时与8g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.38；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺7.5g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入200mg过硫酸钾、160mg亚硫酸氢钠、80mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1365g/g。
实施例9
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠50mL进行碱化反应2h，在75℃时与9g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.40；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺7.5g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入175mg过硫酸钾、140mg亚硫酸氢钠、85mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1415g/g。
实施例10
在首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠50mL进行碱化反应2h，在75℃时与9g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.40；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺6g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入200mg过硫酸钾、160mg亚硫酸氢钠、115mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1285g/g。
实施例11
在首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠50mL进行碱化反应2h，在75℃时与9g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.40；
将羧甲基牛蒡渣纤维素5g和丙烯酰胺6g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入225mg过硫酸钾、180mg亚硫酸氢钠、120mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1160g/g。
实施例12
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠50mL进行碱化反应2h，在75℃时与9g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡纤维素。制备的羧甲基牛蒡纤维素取代度为0.40；
将羧甲基牛蒡纤维素5g和丙烯酰胺5g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液58.3mL中和30g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入200mg过硫酸钾、160mg亚硫酸氢钠、90mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1320g/g。
实施例13
首先准确称量粒径低于100目的牛蒡渣粉末5g，然后用质量分数为4％氢氧化钠溶液200mL浸泡3h使纤维素链充分溶胀伸展，然后在35℃时加入20％的氢氧化钠50mL进行碱化反应2h，在75℃时与9g氯乙酸钠醚化反应2h，不经任何洗涤处理，一锅法制备得到羧甲基牛蒡渣纤维素。制备的羧甲基牛蒡渣纤维素取代度为0.40；
将羧甲基牛蒡渣纤维素6g和丙烯酰胺5g溶于50mL去离子水中，搅拌均匀得溶液A；将丙烯酸倒入中性氧化铝色谱柱除去阻聚剂，在冰水浴冷却下，用质量浓度为20％的NaOH溶液48.6mL中和25g除去阻聚剂的丙烯酸，得到丙烯酸及其钠盐溶液(丙烯酸的中和度为70％)。将中和后的丙烯酸及其钠盐与上述的溶液A混合搅拌得到均一的混合溶液，然后依次加入240mg过硫酸钾、192mg亚硫酸氢钠、120mg N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌1.5小时；然后在氮气的保护下，水浴加热并搅拌，温度达到40℃-45℃溶液变粘稠时停止搅拌，在沸水浴中保温2小时，然后停止通氮气，将产品取出，剪切成小块，在70℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎，即得高吸水树脂。该高吸水树脂吸水率为1475g/g。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素；
S2、将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合，搅拌均匀后加入氧化剂、还原剂和交联剂，进行搅拌反应；待温度达到40-45℃时停止搅拌，并在沸水浴中保温，即得含氮高吸水树脂。
2.根据权利要求1所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤S1中，所述将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应的具体步骤为：将粉碎到粒径100目以下的牛蒡渣粉末加入到质量浓度为2％-4％的碱溶液中浸泡3-5h，然后加入质量浓度为20％碱溶液，进行碱化反应。
3.根据权利要求2所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，所述碱化反应的温度为30-40℃、反应时间1.5-3h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液；所述牛蒡渣粉末与质量浓度为1.5％-3％的碱溶液、质量浓度为20％的碱溶液的质量体积比为1:40:5-10。
4.根据权利要求1所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤S1中，所述牛蒡渣粉末与氯乙酸钠的质量比为1:0.9-1.8；所述醚化反应的温度为70-80℃、反应时间1.5-3h；
制备的所述羧甲基牛蒡渣纤维素的最大取代度为0.40。
5.根据权利要求1所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤S2中，所述羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体、中和剂的质量比是1：3-10：0.21-7.28。
6.根据权利要求1或5所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤S2中，所述共聚单体为丙烯酸和丙烯酰胺；丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为3-10：0.5-5；
所述中和剂为氢氧化钠；
所述将羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体和中和剂混合的具体步骤为：将中和剂与丙烯酸混合使丙烯酸的中和度为30-80％，然后加入羧甲基牛蒡渣纤维素和丙烯酰胺混合。
7.根据权利要求1所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，步骤S2中，所述氧化剂为过硫酸钾，还原剂为亚硫酸氢钠，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述羧甲基牛蒡渣纤维素与氧化剂、还原剂、交联剂的质量比为1：0.035-0.055：0.028-0.044：0.016-0.03。
8.根据权利要求7所述的牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法，其特征在于，所述氧化剂和还原剂的质量比为1:0.8。
9.一种含氮高吸水树脂，其特征在于，包括以下质量比的各组分：羧甲基牛蒡渣纤维素、共聚单体、中和剂、氧化剂、还原剂、交联剂的质量比为1：3-10：0.21-7.28：0.035-0.055：0.028-0.044：0.016-0.03。
10.根据权利要求9所述的含氮高吸水树脂，其特征在于，所述羧甲基牛蒡渣纤维素的制备方法包括以下步骤：
将粉碎后的牛蒡渣粉末加入碱溶液中进行碱化反应，然后向反应液中加入氯乙酸钠进行醚化反应，得羧甲基牛蒡渣纤维素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111311122.9A CN113980184A (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111311122.9A CN113980184A (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113980184A true CN113980184A (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=79746984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111311122.9A Pending CN113980184A (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113980184A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104072669A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 内蒙古大学 | 羧甲基马铃薯渣接枝共聚制备高吸水树脂的方法 |
| CN104086708A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-08 | 内蒙古大学 | 羧甲基葵花盘制备含氮和钾高吸水树脂的方法 |
| CN104163895A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-11-26 | 内蒙古大学 | 以羧甲基甘蔗渣制备高吸水树脂的方法 |
| CN112108122A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-22 | 江苏省农业科学院 | 一种牛蒡根渣多孔吸附材料及其制备方法和使用方法 |
-
2021
- 2021-11-05 CN CN202111311122.9A patent/CN113980184A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104072669A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-01 | 内蒙古大学 | 羧甲基马铃薯渣接枝共聚制备高吸水树脂的方法 |
| CN104086708A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-10-08 | 内蒙古大学 | 羧甲基葵花盘制备含氮和钾高吸水树脂的方法 |
| CN104163895A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-11-26 | 内蒙古大学 | 以羧甲基甘蔗渣制备高吸水树脂的方法 |
| CN112108122A (zh) * | 2020-08-18 | 2020-12-22 | 江苏省农业科学院 | 一种牛蒡根渣多孔吸附材料及其制备方法和使用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 余木火, 中国纺织出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7459501B2 (en) | Superabsorbent polymers in agricultural applications | |
| CN102924182B (zh) | 一种环境友好型改土液体肥及其制备方法 | |
| CN105646081B (zh) | 液体复合肥、其制备方法及应用 | |
| CN110521324A (zh) | 一种甜玉米种子处理方法 | |
| CN108752531B (zh) | 硼酸单甘酯单丙烯酸酯高吸水性树脂及其制备方法 | |
| CN105347961A (zh) | 一种含聚γ-谷氨酸的大量元素水溶肥及其制备方法 | |
| CN100398625C (zh) | 土壤保水剂 | |
| CN111908972A (zh) | 一种缓释化肥及其制备方法 | |
| CN113980184A (zh) | 一种牛蒡渣制备含氮高吸水树脂的方法 | |
| CN102603421B (zh) | 一种保水型肥料 | |
| CN102659483B (zh) | 一种可用于果树的缓释肥料 | |
| CN112794775B (zh) | 一种微胶囊土壤调理剂及其制备方法 | |
| CN105985198A (zh) | 一种定期释放包膜氮肥及其制备方法 | |
| CN110845635B (zh) | 一种两性多糖吸水材料的制备方法 | |
| CN102807438A (zh) | 一种缓释型微量元素肥料的制备方法 | |
| CN113754496A (zh) | 缓释肥及其生产工艺 | |
| CN102603420B (zh) | 一种保水型肥料的制备方法 | |
| JP2022542300A (ja) | 環境に優しい保水性天然ポリマー及びその方法 | |
| CN108901729A (zh) | 一种高淀粉葛根种植的方法 | |
| CN102702444B (zh) | 一种缓释型微量元素肥料 | |
| CN110028615A (zh) | 一种基于制浆废液的超高吸水倍率水凝胶保水剂及其制备方法 | |
| CN102702443B (zh) | 一种适于防止病虫害的缓释微肥 | |
| CN114085322A (zh) | 一种高粱秸秆制备高吸水树脂的方法 | |
| CN102701854A (zh) | 一种可用于果树的缓释肥料的制备方法 | |
| CN102674983A (zh) | 一种适于防止病虫害的缓释微肥的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220128 |