RU2813290C2 - Способ получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв - Google Patents
Способ получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813290C2 RU2813290C2 RU2022121285A RU2022121285A RU2813290C2 RU 2813290 C2 RU2813290 C2 RU 2813290C2 RU 2022121285 A RU2022121285 A RU 2022121285A RU 2022121285 A RU2022121285 A RU 2022121285A RU 2813290 C2 RU2813290 C2 RU 2813290C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymerization
- mixture
- nanocomposite
- monomers
- hydrogel
- Prior art date
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 15
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 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 9
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 3-methylbut-2-enamide Chemical compound CC(C)=CC(N)=O WHNPOQXWAMXPTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene Chemical group C=CCCC=C PYGSKMBEVAICCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims abstract description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 12
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 9
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 8
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 3
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- -1 silver ions Chemical class 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000746 allylic group Chemical group 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001775 anti-pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical class 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 239000006259 organic additive Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Способ получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв основан на протекании инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в водной среде при перемешивании. Полимеризации подвергают смесь мономеров: акриламид, диметилакриламид и акриловую кислоту. Акриловая кислота предварительно нейтрализована водным раствором гидроксида калия и гидроксида аммония. В качестве инициатора полимеризации в смесь вводят окислительно-восстановительную систему: персульфат аммония и тетраэтилендиамин. Полимеризацию ведут в присутствии глауконита, в смесь мономеров дополнительно вводят диаллилкрахмал. Процесс осуществляется при перемешивании со скоростью 300-400 об/мин и при температуре 25-35°С. Технический результат – получение нанокомпозитного гидрогеля с повышенными сорбционными характеристиками водных растворов при температуре окружающей среды до 50°С. 1 ил., 5 табл., 7 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Изобретение может быть применено в области сельского хозяйства и растениеводства, а именно, в качестве способа улучшения водно-физического баланса почв при повышенных температурах почв, что достигается внесением в почву нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв.
Широкое использование гидрогелей - сорбентов влаги в сельском хозяйстве и агротехнике предполагает поиск наиболее эффективных способов получения этих материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Известен способ получения полиакриламидных гидрогелей путем непрерывной фронтальной полимеризации исходной смеси, содержащей: смесь акриламида и акрилата натрия; N,N'-метилен бис-акриламид; инициатор - персульфат калия, наноразмерный бентонит, воду [RU 2681212 C1 C08F 2/10, C08F 120/56, B82Y 99/00, опубл. 05.03.2019]. Использование технологии фронтальной полимеризации в непрерывных условиях подачи исходных компонентов позволило регулировать физико-химические, механические и эксплуатационные свойства синтезируемого полиакриламидного гидрогеля в зависимости от предъявляемых требований. Установлена возможность получения гидрогелей со способностью поглощать влагу и активные вещества от 5000 мл на один грамм сухого гидрогеля, предназначенные для применения в сельском хозяйстве в качестве аккумуляторов воды и различных органических добавок.
Основным недостатком данного способа получения полимерного акриламидного гидрогеля является достаточно сложное аппаратурное оформление технологической цепочки синтеза.
Известен гидрогелевый препарат для противопатогенной защиты почвы, представляющий собой редкосшитый гидрофильный акриловый сополимер и содержащий в полимерной матрице наполнитель в виде мелкоизмельченного торфа и ионы серебра. Изобретение позволяет осуществить эффективное подавление роста патогенных микроорганизмов, включая фитофтороз [RU 2726561 C1, A01N 59/00, опубл. 14.07.2020]. Получаемый препарат способен поглощать от 450 до 650 грамм воды на 1 грамм его сухого веса, что облегчает доступ корням растений к действующему веществу композиции (Ag), увеличивает влагоудерживающую способность почвы, улучшает ее структуру, минеральное корневое питание и др. Отличительной особенностью является отсутствие потерь серебра при подготовке к внесению в почву, больший срок действия и простота его транспортировки и подготовки к внесению в почву (набухание в течение 1-3 часов в пресной воде).
Основными недостатками данного способа получения полимерного акрилового гидрогеля являются дороговизна и недостаточное влагосодержание набухшего гидрогеля.
Для придания влагосорбентам высокой сорбционной емкости чаще всего используют нейтрализацию применяемых при синтезе мономеров, при этом степень нейтрализации должна варьироваться в пределах 0,7 - 0,9. Нейтрализацию кислот осуществляют, чаще всего, перед проведением полимеризации. Так, в патенте [JP 56-147809, МПК C08F, опубл. 17.11.81, заявл. 18.04.80. N 55-51953, РЖХ. 1983. 3С 358П] для получения супервлагоабсорбента со степенью водопоглощения 4000 г/г, мономеры, представляющие собой смесь акриловой и метакриловой кислот, были предварительно нейтрализованы щелочами различных металлов (натрия, калия, лития) и ионами аммония.
В патенте [US 4698404, МПК C08F, опубл. 06.10.87 г., заявл. 16.03.86 г. ИСМ. N.13. 1988. С.40] описан способ получения супервлагоабсорбента, где в качестве нейтрализующего агента, была использована смесь, состоящая из щелочей натрия, калия или аммония.
Введение минерал-содержащих (глинистых) наполнителей в нанокомпозитный влагосорбент позволят повысить сорбционную емкость и придать требуемые физико-механические и термические характеристики материала.
Наиболее близкое техническое решение к заявляемому изобретению нанокомпозитного влагопоглощающего материала для сельского хозяйства описано в патенте [RU 2623769 C1, B01J 20/26, B01J 20/12, С09К 17/48, опубл. 27.01.2016]. В нем описывается состав нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Нанокомпозитный сорбент представляет собой порошок полимерного минералсодержащего композита, полученного на основе производных акриловой кислоты, частично нейтрализованных смесью щелочей (степень нейтрализации 0,7-0,9), и минерального наполнителя - бентонита, полученного радикальной полимеризацией в водной среде. Соотношение полимерная матрица: бентонит варьируется от 1:0,05 до 1:1 массовых долей. В качестве сшивающего агента выступает винильное производное целлюлозы с массовой долей 0,01-1 мас. % от массы мономеров в исходной смеси, окислительно-восстановительная система персульфат аммония - тетраэтилэтилендиамин выступает инициатором полимеризации.
В данном способе перемешивание компонентов и проведение полимеризации мономера совмещается в одну стадию, что, с одной стороны, упрощает способ получения конечного продукта, с другой стороны, как указано, время индукционного периода составляет от 5 мин до 1 часа.
Однако полимеризация начинается практически сразу после введения инициатора, и увеличение вязкости реакционной массы за счет образования полимерной структуры не позволяет получать агрегативно устойчивые растворы полимерных композитов. Кроме того, высокая температура синтеза препятствует проведению регулируемой полимеризации, снижая выход продукта и степень конверсии.
Подобный нанокомпозитный материал оптимален для применения для засушливых почв, является не токсичным для окружающей среды, работающий в температурном интервале от минус 30°С до плюс 50°С не менее 4 сезонов без существенного изменения эксплуатационных характеристик, улучшает водно-физический баланс почв при повышенных температурах, при этом влагоемкость почв повышается на 50-90%, увеличивается аэрация почвы. К недостаткам данного нанокомпозитного материала можно отнести агрегативную неустойчивость, неравномерное распределение наполнителя и, соответственно, наличие гетерогенной структуры.
Однако современная агротехника требует создания новых композиционных материалов, обладающих более высокой степенью водопоглощения и более высокой резистентностью к циклам набухание-высушивание.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании способа получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв, способного работать (удерживать влагу в прикорневой зоне, увеличивать всхожесть, повышать количество и качество растений к моменту уборки и т.п.) в условиях засушливых зон.
Технический результат достигается получением нанокомпозитного гидрогеля с повышенными сорбционными характеристиками водных растворов при температуре окружающей среды до 50°С.
Техническим результатом изобретения является получение нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв, основанное на протекании инициированной радикальной полимеризации в присутствии минерального наполнителя в водной среде, при этом температура синтеза составляет 25 - 35°С и в качестве инициатора используют окислительно-восстановительную систему: персульфат аммония (ПСА) - тетраэтилендиамин. Основой получения нанокомпозитного гидрогеля являются акриловые производные и минерал-содержащий наполнитель - глауконит в соотношении гидрогель: глауконит от 1:0,05 до 1:1. Радикальная полимеризация осуществляется в водной среде, при температуре 25 - 35°С.
Краткое описание фигур
На прилагаемой к описанию фигуре дано:
Фигура 1 - зависимость суммарной конверсии мономеров от концентрации инициатора.
Предлагаемый нанокомпозитный гидрогель, обладающий повышенным значением влагопоглощения (до 1900 г/г в дистиллированной воде) имеет степень нейтрализации акриловой кислоты 70 - 90% звеньев. Нейтрализацию акриловой кислоты, используемой в качестве одного из сомономеров при синтезе нанокомпозитного полимерного гидрогеля, осуществляют на стадии синтеза смесью водных растворов гидроксида калия и аммония, взятых в равных массовых соотношениях. Наличие дополнительно ионов калия и аммония в нанокомпозитном гидрогеле дают дополнительно питательные вещества растениям, что имеет большое практическое значение в сельском хозяйстве и растениеводстве.
Агрегативная устойчивость получаемых водно-минеральных суспензий в зависимости от способа их получения (от 3 до 15 дней) дает возможность получения более равномерного распределения частиц по всему объему полимерной матрицы влагоабсорбента.
Введение минерал-содержащей суспензии при получении нанокомпозитного сорбента состоит в том, что сначала получают минерал-содержащую суспензию при перемешивании в течение 15-25 минут со скоростью вращения 800 - 1000 об/мин, а затем в полученную водно-минеральную суспензию добавляют остальные реагенты. Введение предварительного перемешивания минерал-содержащей суспензии в предлагаемом способе получения нанокомпозитного влагопоглощающего гидрогеля позволяет получать более равномерное распределение наночастиц минерала в объеме полимерной матрицы.
Предлагаемый способ получения нанокомпозитного гидрогеля заключается в применении в качестве радикального инициатора окислительно-восстановительной системы (ОВС): персульфат аммония (ПСО) - тетраэтилендиамин, что позволяет существенно упростить процесс его создания, так как использование ОВС приводит к проведению процесса полимеризации при более низкой температуре синтеза, что ведет к проведению контролируемой и регулируемой полимеризации, и, как следствие, получения продукта с высоким выходом и степенью конверсии. В результате использования предлагаемой системы не наблюдается резких перепадов температур в процессе синтеза, достигается повышение степени нейтрализации мономеров-кислот до 0,7 - 0,9; понижение температуры синтеза до 25-35°С, что также способствует получению более равномерной структуры полимерной сетки, а, следовательно, к улучшенным физико-химическим и эксплуатационным характеристикам получаемого влагоабсорбента: степени набухания в дистиллированной воде от 380 до 1900 г/г; способности выдерживать при температуре 50°С не менее двенадцати циклов набухание - сушка при незначительной потере эксплуатационных характеристик материала.
В дальнейшем, полученный нанокомпозитный гидрогель высушивают при температуре 25-30°С, измельчают на маленькие кусочки с помощью шредера или другим подобным образом, если необходимо. После этого, в случае необходимости, высушенный и измельченный нанокомпозитный гидрогель сортируют по фракциям.
Физико-химические и эксплуатационные свойства нанокомпозитного гидрогеля были изучены в зависимости от условий синтеза:
- изменение массы образца при воздействии дистиллированной воды и физиологического раствора в различном температурном диапазоне;
влагоудерживающая способность почв с различной долей полимерного нанокомпозита;
- определение количества циклов «набухание - сушка» и анализ изменения свойств гидрогеля;
- количество остаточных мономеров и доля золь-фракции.
В Таблице 1 представлены результаты влияния скорости перемешивания на некоторые характеристики полученного нанокомпозитного гидрогеля. При низкой скорости (100-300 об/мин) перемешивания образуется неоднородный материал, характеризуемый невысокими значениями физико-механических, физико-химических и эксплуатационных характеристик.
Увеличение скорости перемешивания выше 400 об/мин, вероятнее всего, увеличивает долю активных центров, что уменьшает скорость реакции полимеризации и, как следствие, снижение степени набухания полимерной композиции.
Влияние доли инициатора - ПСА на суммарную конверсию мономеров представлено на Фигуре 1. Зависимости степени набухания в дистиллированной воде и в физиологическом растворе от степени нейтрализации акриловой кислоты и температура реакции представлены, соответственно, в Таблицах 2 и 3.
Оптимальным технологическим режимом является: температура синтеза - 30°С, степень нейтрализации акриловой кислоты равна 0,9, молярная концентрация инициатора - персульфата аммония 5 ммоль/л.
Результаты циклов «набухание-сушка» для полученного нанокомпозитного гидрогеля представлены в Таблице 4.
Проведены испытания нанокомпозитного гидрогеля в контейнерной культуре на томатах сорта «Ямал». Результаты испытаний (увеличение всхожести, количества плодов и их среднего веса с зависимости от количества внесенного нанокомпозитного гидрогеля) представлены в Таблице 5.
Более детально настоящее изобретение описывается конкретным примером.
Пример
В реакторе перемешивают 120 г глауконита в 250 мл воды в течение 15-25 мин со скоростью вращения 800 - 1000 об/мин до получения агрегативно устойчивой суспензии. Затем в реактор вводят акриламид массой 35 г, 42 г диметилакриламида и 800 г 60%-ного водного раствора акриловой кислоты, предварительно нейтрализованной водным раствором смеси гидроксидов калия и аммония. Для этого 370 мл акриловой кислоты обрабатывают 300 г водного раствора, содержащего 73 г гидроксида калия и 115 мл 20%-ного водного раствора аммиака. Далее, при постоянном перемешивании добавляют 0,8 г аллильного производного крахмала, например, диаллилкрахмал (0,1% от загрузки мономеров) и по 25 мл 2%-ных водных растворов персульфата аммония и тетраэтилендиамина. Перемешивание реакционной массы прекращают через 2-5 мин и полученную смесь нагревают до 30°С. Время реакции 3 ч. Далее, в зависимости от требований, полученный полимерный влагопоглощающий сорбент сушат при комнатной температуре (25-30°С) или в термостате (при температуре 50-80°С) и измельчают до необходимой дисперсности.
Таким образом, способ позволяет получить при температуре синтеза 25-35°С однородный и агрегативно устойчивый нанокомпозитный гидрогель для засушливых почв с высокими показателями влагоудержания при повышенных температурах (до 50°С) для улучшения водно-физического баланса и увеличения аэрации засушливых почв.
Claims (1)
- Способ получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв путем инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в водной среде при перемешивании, в котором полимеризации подвергают смесь мономеров, состоящую из акриламида, диметилакриламида и акриловой кислоты, предварительно нейтрализованной водным раствором гидроксида калия и гидроксида аммония, в качестве инициатора полимеризации в смесь вводят окислительно-восстановительную систему, состоящую из персульфата аммония и тетраэтилендиамина, отличающийся тем, что полимеризацию ведут в присутствии глауконита, в смесь мономеров дополнительно вводят диаллилкрахмал, процесс осуществляется при перемешивании со скоростью 300-400 об/мин и при температуре 25-35°С.
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022121285A RU2022121285A (ru) | 2024-02-05 |
| RU2813290C2 true RU2813290C2 (ru) | 2024-02-09 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2189382C2 (ru) * | 1998-07-02 | 2002-09-20 | Благотворительный фонд "Возрождение садов на Руси" | Влагонабухающий почвенный кондиционер и способ его получения |
| CN101225009A (zh) * | 2008-01-29 | 2008-07-23 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 一种凝胶基保水缓释尿素肥料合成工艺及生产方法 |
| RU2622430C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-15 | Майя Валерьевна УСПЕНСКАЯ | Способ получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв |
| RU2623769C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Фирма "ХимЛаб" | Состав нанокомпозитного сорбента для засушливых почв |
| US20190031979A1 (en) * | 2016-01-29 | 2019-01-31 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Hydrogel material that may be used for the sequestration of organophosphorus compounds |
| EP3044163B1 (en) * | 2013-09-10 | 2021-07-07 | Espci Paristech | Nanoparticles for use in bioadhesion |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2189382C2 (ru) * | 1998-07-02 | 2002-09-20 | Благотворительный фонд "Возрождение садов на Руси" | Влагонабухающий почвенный кондиционер и способ его получения |
| CN101225009A (zh) * | 2008-01-29 | 2008-07-23 | 深圳市芭田生态工程股份有限公司 | 一种凝胶基保水缓释尿素肥料合成工艺及生产方法 |
| EP3044163B1 (en) * | 2013-09-10 | 2021-07-07 | Espci Paristech | Nanoparticles for use in bioadhesion |
| RU2622430C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-15 | Майя Валерьевна УСПЕНСКАЯ | Способ получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв |
| RU2623769C1 (ru) * | 2016-01-27 | 2017-06-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Фирма "ХимЛаб" | Состав нанокомпозитного сорбента для засушливых почв |
| US20190031979A1 (en) * | 2016-01-29 | 2019-01-31 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Hydrogel material that may be used for the sequestration of organophosphorus compounds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Song et al. | Hydrogel synthesis based on lignin/sodium alginate and application in agriculture | |
| CN100340584C (zh) | 高强度吸水材料的制备方法 | |
| Ibrahim et al. | Development of bio-based polymeric hydrogel: green, sustainable and low cost plant fertilizer packaging material | |
| CN103601832B (zh) | 一种炭基吸水剂及其制备方法 | |
| CN107417393B (zh) | 一种纤维素基多营养元素高分子缓控释肥的制备 | |
| CN108456528B (zh) | 一种复合保水剂及其制备方法 | |
| WO2006131213A1 (en) | Coated plant seeds and a method for coating seeds | |
| CN107266210B (zh) | 一种无机黏土基多营养元素高分子缓控释肥及其制备方法 | |
| CN110591722A (zh) | 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 | |
| CN110607177A (zh) | 一种用于盐碱地的土壤保水剂及制备方法 | |
| CN106749935B (zh) | 一种可降解型保水剂及其制备方法 | |
| CN105061698B (zh) | 一种稻壳炭基保水剂的制备方法 | |
| CN105131208B (zh) | 稻壳炭基保水剂的制备方法及稻壳炭基保水剂 | |
| RU2813290C2 (ru) | Способ получения нанокомпозитного гидрогеля для засушливых почв | |
| CN110437843A (zh) | 一种油页岩半焦基复合保水剂的制备方法 | |
| Lang et al. | Water retention and sustained release of magnesium-based biochar modified hydrogel composite materials | |
| CN108976344B (zh) | 一种淀粉基吸湿性树脂的制备方法 | |
| Hua et al. | Preparation and properties of superabsorbent containing starch and sodium humate | |
| CN1225490C (zh) | 一种接枝系吸水树脂的制备方法 | |
| Andani et al. | Synthesis and characterization of hydrogel NaCMC-g-poly (AA-co-AAm) modified by rice husk ash as macronutrient NPK slow-release fertilizer superabsorbent | |
| CN100412100C (zh) | 一种海藻型吸水保水材料及其制备方法 | |
| Situ et al. | Synthesis and application of super absorbent polymers synthesized with ammonia solution and diatomaceous earth with low toxic residues | |
| CN115772267A (zh) | 一种土壤改良剂及其制备方法 | |
| CN112973277B (zh) | 一种超支化型高分子聚合物滤垫的制备及其应用 | |
| CN104479075A (zh) | 基于有机改性4a沸石的淀粉基复合材料及其制备方法和应用 |