[发明专利]一种土壤保水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种土壤保水剂的制备方法。

背景技术

合理高效利用有限的水资源是农业生产中必须注重的一个关键问题，在干旱少雨、土地贫瘠、植被稀疏的地区，缺水更是限制农业发展的主要因素。土壤保水剂由于其特殊的化学成分、物理结构和吸水性能，在农田抗旱保水、保苗增产及花木生产等方面具有广阔的应用前景。

根据合成材料不同，保水剂可分为合成树脂类保水剂、淀粉类保水剂和纤维素类保水剂等3种类型。其中合成树脂类保水剂吸水、保水能力强，但可降解性差；淀粉类保水剂吸水后凝胶强度低，耐霉性差；纤维素类保水剂吸盐性能好，且pH值易调节，可生物降解，但是其吸水率低、持水时间短，不过纤维素基保水剂仍然是环保性最佳的绿色保水剂。

随着沼气工程的迅猛发展，作为发酵残留物的沼渣资源也越来越丰富。利用沼渣中的纤维素进行接枝改性制备土壤保水剂，是实现废弃物资源化高效利用的一种新方法。

在废弃物资源化利用的同时制备出吸水率高且持水时间长的新型纤维素基保水剂对土壤保水技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前纤维素基保水剂存在吸水率低且持水性差的缺陷，提供了一种土壤保水剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种土壤保水剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将玉米秸秆沼渣和氢氧化钠溶液混合后加热煮沸，待自然冷却至室温后过滤，分离得到滤渣，将滤渣、乙二胺和高碘酸钠溶液混合后加热升温，搅拌反应后再次过滤，分离得到滤饼，备用；

（2）称取新鲜嫩生姜放入压榨机中压榨得到姜汁，将姜汁装入不锈钢托盘中，放入冰箱预冷，得到预冷姜汁；

（3）将水牛奶和备用滤饼按等质量比混合后加热煮沸，得到混合液，待其自然冷却至70～80℃时再将混合液兑入上述预冷姜汁中，静置5～8min待其凝固，得到凝胶状混合物；

（4）将上述凝胶状混合物研磨后得到保水剂粗品，将保水剂粗品和硅烷偶联剂KH550溶液混合后超声振荡浸渍并过滤分离得到浸渍滤渣，干燥至恒重，得到预处理保水剂粗品；

（5）将上述预处理保水剂粗品和丙烯腈混合后倒入N，N-二甲基甲酰胺中，再加入过氧化苯甲酰，在氮气保护状态下加热升温，保温搅拌反应，待反应结束后离心处理，分离得到离心沉淀；

（6）将上述离心沉淀用无水乙醇冲洗后，将冲洗后的离心沉淀和氢氧化钠溶液混合后加热升温，搅拌皂化反应后过滤，分离得到皂化滤渣，最后将皂化滤渣干燥，所得干燥产物即为土壤保水剂。

步骤（1）中所述的玉米秸秆沼渣和氢氧化钠溶液的质量比为1：10，氢氧化钠溶液的质量分数为20%，加热煮沸处理时间为1～2h，滤渣、乙二胺和高碘酸钠溶液的质量比为6：1：20，高碘酸钠溶液的质量分数为10%，加热升温的温度为75～85℃，搅拌反应时间为1～2h。

步骤（2）中所述的预冷温度为4～6℃，预冷时间为20～30min。

步骤（3）中所述的混合液和预冷姜汁的质量比为5:1。

步骤（4）中所述的保水剂粗品和硅烷偶联剂KH550溶液的质量比为1:10，硅烷偶联剂KH550溶液的质量分数为5%，超声振荡浸渍的功率为200～300W，超声振荡浸渍的频率为25～35kHz，超声振荡浸渍时间为1～2h。

步骤（5）中所述的预处理保水剂粗品和丙烯腈的质量比为2:25，N，N-二甲基甲酰胺的质量为预处理保水剂粗品和丙烯腈两者总质量的5～8倍，过氧化苯甲酰的加入量为保水剂粗品质量的2%，加热升温的温度为60～65℃，保温搅拌反应时间为4～6h。

步骤（6）中所述的冲洗后的离心沉淀和氢氧化钠溶液的质量比为1:10，氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L，加热升温的温度为75～85℃，搅拌皂化反应时间为1～2h。

本发明的有益效果是：

（1）本发明首先将富含纤维成分的玉米秸秆沼渣和碱液混合煮沸，通过煮制去除碱溶性木质素成分，并且在热力作用下使纤维解纤，降低了纤维的结晶度，增加其塑性，再在乙二胺和高碘酸钠的作用下使纤维内部的羟基暴露出来，同时将部分羟基氧化成亲水性的羧基和醛基，增加了纤维表面亲水性羧基和醛基数量，达到提高纤维素基保水剂吸水率的目的；