CN114128658B - 一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，它涉及一种人工鱼巢的材料改性。它要解决现有人工鱼巢材料存在人工材料亲水性较差，天然植物材料有气味、比表面积小和易腐烂的问题。方法：一、椰丝清洗后脱水；二、脱水椰丝依次进行有机抽提、脱水、碱抽提、脱水和揉搓磨解，得改性椰丝。本发明中用于人工鱼巢的改性椰丝材，鱼卵附着效果好，鱼卵每亩附着量提高了25％～35％；有效改善水生环境，悬挂人工鱼巢10日后水体CODMn降低了12％；使用时间长，使用周期从2～3年提高到了4～10年。本发明制备工艺简单稳定，过程绿色环保成本低，实现了椰丝纤维的资源化利用，适合推广使用。本发明中改性椰丝材料适用于人工鱼巢的制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种人工鱼巢的材料改性。
背景技术
近年来，渔业资源增殖和栖息地修复是我国现阶段水生生态修复的重要内容之一。由于产卵类型和繁殖生态习性的差异，最优的资源恢复方式不尽相同。鲤、鲫等产黏性卵的鱼类是江河鱼类的重要类群，在生态系统中的作用不容忽视。自然状况下，繁殖季节鱼类会自深水区集中到近岸浅水植被茂盛的水域进行产卵繁殖，产出的鱼卵黏附在水草上孵化出膜。由于水草减少，产黏性卵鱼类产卵场面积减小或丧失，因此需要人工干预对其资源进行增殖恢复。
悬挂式人工鱼巢是目前最常见的增殖技术之一，为产黏性卵鱼类产卵提供所需的附着介质。建造悬挂式人工鱼巢的材料多种多样，有聚乙烯、锦纶等人工材料和棕榈纤维、水草等天然植物。
人工鱼巢材料一般应同时具有比表面积较大、环境相容性好、不会对水生环境产生污染等特点，但目前使用的这些材料，在不同角度存在着问题。如聚乙烯、锦纶等人工材料亲水性较差，鱼类产卵偏好性显著低于天然植物基质；棕榈纤维使用效果较好，但其有一定气味且成束状或片状，单位质量的比表面积较低；其他水草等植物叶片捆扎而成的鱼巢，长期浸泡在水体中植物叶片容易腐烂而丧失粘附鱼卵的功能而需要经常更换。
发明内容
本发明目的是解决现有人工鱼巢材料存在人工材料亲水性较差，天然植物材料有气味、比表面积小和易腐烂的问题，而提供一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法。
一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，它按以下步骤实现：
一、预处理：农业废弃物椰丝经清洗后，依次通过脱水机和螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水椰丝；
二、抽提及揉搓磨解：将上述脱水椰丝置于1#预浸器中再加无水乙醇进行有机抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，得固体椰丝，再放入2#预浸器中，然后加入质量分数为1～5％的KOH溶液进行碱抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，然后进行揉搓磨解，获得改性椰丝，即完成用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备。
本发明的优点在于：
1)鱼卵附着效果好
本发明中改性椰丝材料，由于进行了有机抽提改性和扩大比表面积和提高材料柔软度的揉搓磨解改性，提高了材料的水生相容性，扩大了材料比表面积和亲水性，并且没有特殊气味，使得鱼类产卵接受度提高，粘沉性鱼卵着床率改善，鱼卵附着效果提高。与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，模拟养殖环境鲤鱼卵每亩附着量提高了25％～35％。
2)水生环境改善
本发明中改性椰丝材料，由于进行了热碱抽提改性，极大降低了材料热水抽出物含量，降低了人工鱼巢使用中对环境的污染，同时对环境中的污染物具有吸附作用。与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，模拟养殖环境悬挂人工鱼巢10日后水体CODMn降低了12％。
3)使用时间长
本发明中改性椰丝材料，所选用的是具有高木素含量特点的椰丝原料，纤丝刚性好，且组成纤丝的是完整的维管组织，纤丝外层包裹有完整的胞间层物质，且材料制备过程中没有对其生物结构进行破坏性改性，使得材料保持了天然原料高抗拉强度的特点，保证了使用时间。经计算，与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，人工养殖环境使用周期从2～3年提高到了4～10年。
4)生产过程绿色环保
本发明中改性椰丝材料制备方法，有机抽提液经蒸馏后可全部回收；水溶物和有机固体废物用于生产沼气转换为生物能源，沼渣制备有机质还田，沼液好氧除臭后灌溉，减少了农田用水量，改性材料制备全程无废弃物产生。
本发明选择储量大、价格低廉、纤丝刚性强、拉伸强度大的椰丝作为原料，采用脱胶、软化等化学处理技术手段，结合机械磨解过程，制备具有良好环境相容性、溶出物少、比表面积大等特点的人工鱼巢材料，并形成稳定的制备工艺技术，方法简单，成本低，既在一定程度上实现了椰丝纤维的资源化利用，又较好的实现了保护水生环境的目的，适合推广使用。
本发明中改性椰丝材料适用于人工鱼巢的制作。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，它按以下步骤实现：
一、预处理：农业废弃物椰丝经清洗后，依次通过脱水机和螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水椰丝；
二、抽提及揉搓磨解：将上述脱水椰丝置于1#预浸器中再加无水乙醇进行有机抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，得固体椰丝，再放入2#预浸器中，然后加入质量分数为1～5％的KOH溶液进行碱抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，然后进行揉搓磨解，获得改性椰丝，即完成用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备。
本实施方式中有机抽提后进行脱水，脱出的高浓废液，其综合pH值为6.5-7.5，经蒸馏塔回收无水乙醇；蒸馏后浓废液与清洗后产生的固体废渣一起混合生产沼气，产生的沼气作为锅炉燃料，沼液经好氧曝气除味后用于灌溉，沼渣经堆肥腐熟制备有机质。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述农业废弃物椰丝的参数要求：含水量小于20％，椰糠含量小于15％，纤丝分散率90％～95％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤一中所述清洗采用洗草机或低浓水力碎浆机。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤一中所述脱水机采用斜螺旋斜螺旋脱水机或水平脱水螺旋输送机重力脱水机。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤一和二中所述螺旋脱水机均采用双螺旋挤浆机、单螺旋挤浆机、双辊挤浆机或高浓挤压脱水机。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤二中所述有机抽提的时间为10～40min，抽提温度为60～90℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤二中脱水椰丝与无水乙醇的质量体积比为1g:(0.5～2)mL。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤二中固体椰丝与KOH溶液的质量体积比为1g:(1～2)mL。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，步骤二中所述碱抽提的时间为20～60min，抽提温度80～95℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，步骤二中所述揉搓磨解：采用高浓盘磨机、盘式疏解机或高浓揉搓机；磨浆浓度为10～30％，磨盘间隙0.2～1.0mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，它按以下步骤实现：
一、预处理：农业废弃物椰丝经清洗后，依次通过脱水机和螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水椰丝；
二、抽提及揉搓磨解：将上述脱水椰丝置于1#预浸器中再加无水乙醇进行有机抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，得固体椰丝，再放入2#预浸器中，然后加入质量分数为1～5％的KOH溶液进行碱抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，然后进行揉搓磨解，获得改性椰丝，即完成用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备。
本实施例步骤一中所述农业废弃物椰丝的参数要求：含水量小于20％，椰糠含量小于15％，纤丝分散率95％。
本实施例步骤一中所述清洗采用洗草机。
本实施例步骤一中所述脱水机采用斜螺旋斜螺旋脱水机。
本实施例步骤一和二中所述螺旋脱水机均采用双螺旋挤浆机。
本实施例步骤二中所述有机抽提的时间为30min，抽提温度为70℃。
本实施例步骤二中脱水椰丝与无水乙醇的质量体积比为1g:2mL。
本实施例步骤二中固体椰丝与KOH溶液的质量体积比为1g:1.5mL。
本实施例步骤二中所述碱抽提的时间为40min，抽提温度85℃。
本实施例步骤二中所述揉搓磨解：采用高浓盘磨机、盘式疏解机或高浓揉搓机；磨浆浓度为20％，磨盘间隙0.5mm。
本实施例中有机抽提后进行脱水，脱出的高浓废液，其综合pH值为6.5-7.5，经蒸馏塔回收无水乙醇；蒸馏后浓废液与清洗后产生的固体废渣一起混合生产沼气，产生的沼气作为锅炉燃料，沼液经好氧曝气除味后用于灌溉，沼渣经堆肥腐熟制备有机质。
本实施例制备所得改性椰丝，具有纤丝长度均匀、水生环境相容性好、水溶物少、比表面积大等特点，其纤丝平均长度为50～130mm，苯醇抽出物含量小于1.0％，热水抽出物含量小于2％，木素含量小于15％，叩解度大于15°SR。
本实施例制备所得改性椰丝的效果：
1)鱼卵附着效果好
本实施例所得改性椰丝材料，由于进行了有机抽提改性和扩大比表面积和提高材料柔软度的揉搓磨解改性，提高了材料的水生相容性，扩大了材料比表面积和亲水性，并且没有特殊气味，使得鱼类产卵接受度提高，粘沉性鱼卵着床率改善，鱼卵附着效果提高。与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，模拟养殖环境鲤鱼卵每亩附着量提高了35％。
2)水生环境改善
本实施例所得改性椰丝材料，由于进行了热碱抽提改性，极大降低了材料热水抽出物含量，降低了人工鱼巢使用中对环境的污染，同时对环境中的污染物具有吸附作用。与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，模拟养殖环境悬挂人工鱼巢10日后水体CODMn降低了12％。
3)使用时间长
本实施例所得改性椰丝材料，所选用的是具有高木素含量特点的椰丝原料，纤丝刚性好，且组成纤丝的是完整的维管组织，纤丝外层包裹有完整的胞间层物质，且材料制备过程中没有对其生物结构进行破坏性改性，使得材料保持了天然原料高抗拉强度的特点，保证了使用时间。经计算，与同结构稻草把悬挂鱼巢相比，人工养殖环境使用周期从2～3年提高到了4～10年。
4)生产过程绿色环保
本实施例所得改性椰丝材料制备方法，有机抽提液经蒸馏后可全部回收；水溶物和有机固体废物用于生产沼气转换为生物能源，沼渣制备有机质还田，沼液好氧除臭后灌溉，减少了农田用水量，改性材料制备全程无废弃物产生。
Claims (6)
1.一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、预处理：农业废弃物椰丝经清洗后，依次通过脱水机和螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水椰丝；
步骤一中所述农业废弃物椰丝的参数要求：含水量小于20％，椰糠含量小于15％，纤丝分散率90％～95％；
二、抽提及揉搓磨解：将上述脱水椰丝置于1#预浸器中再加无水乙醇进行有机抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，得固体椰丝，再放入2#预浸器中，然后加入质量分数为1～5％的KOH溶液进行碱抽提，结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，然后进行揉搓磨解，获得改性椰丝，即完成用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备；
步骤二中所述有机抽提的时间为10～40min，抽提温度为60～90℃；
步骤二中所述碱抽提的时间为20～60min，抽提温度80～95℃；
步骤二中所述揉搓磨解：采用高浓盘磨机、盘式疏解机或高浓揉搓机；磨浆浓度为10～30％，磨盘间隙0.2～1.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述清洗采用洗草机或低浓水力碎浆机。
3.根据权利要求1所述的一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述脱水机采用斜螺旋脱水机或水平脱水螺旋输送机重力脱水机。
4.根据权利要求1所述的一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于：步骤一和二中所述螺旋脱水机均采用双螺旋挤浆机、单螺旋挤浆机、双辊挤浆机或高浓挤压脱水机。
5.根据权利要求1所述的一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于：步骤二中脱水椰丝与无水乙醇的质量体积比为1g:(0.5～2)mL。
6.根据权利要求1所述的一种用于人工鱼巢的改性椰丝材料的制备方法，其特征在于：步骤二中固体椰丝与KOH溶液的质量体积比为1g:(1～2)mL。
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