一种环保保水抗蒸发复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型环保保水抗蒸发复合材料，是由以下重量份的原料组成的：蒙脱土/琼脂糖复合材料20～40份，改性活性炭10～30份，腐植酸40～60份。是通过以下方法制备得到的：(1)蒙脱土的有机化改性处理；(2)将琼脂糖和改性蒙脱土进行插层复合形成蒙脱土/琼脂糖复合材料；(3)活性炭的改性处理；(4)将上述制备的蒙脱土/琼脂糖复合材料、改性活性炭、腐植酸混合，混匀，即得。本发明专利技术的复合材料，遇水后能形成保水薄膜，该保水薄膜在阻断土壤中水分渗透的同时，能允许植物的根系穿过，具有良好的保水阻水功效，可以作为保水阻水剂进行应用，阻水保水时间在280天以上。

【技术实现步骤摘要】
一种环保保水抗蒸发复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，及其制备方法，以及在沙漠化治理中作为保水阻水剂的应用。
技术介绍
全世界陆地面积为1.62亿平方千米，其中沙漠面积已占陆地总面积的20％，还有43％的土地正面临着沙漠化的威胁。在我国，沙漠化地区的面积占全国陆地总面积的17％。沙漠化严重破坏土地资源，使可供农牧的土地面积减少，土地滋生能力退化，植物量减少，土地载畜力下降，作物的单位面积产量降低。沙漠化已给许多国家和地区的农业、牧业和人民生活财产造成严重损失。沙漠化地区的环境恶劣，昼夜温差大、太阳辐射强，土壤严重缺水，且保水能力差，导致植物无法正常的生存。因此，研究出一种具有保水阻水功效的产品为沙漠或沙化的土地中的植物提供充足的水分和养料维持植物的生存，对沙漠化的治理具有非常重要的意义。现有技术中虽然有保水阻水剂(丙烯酰胺系列产品)，但存在以下几点不足：1.由石油及其衍生品提炼而成，对土壤造成污染，在土壤中分解时间长。2.保水剂、吸水树脂等产品的反应原液为剧毒物质，具有攻击神经的毒素，虽然经过反应后毒性降低，但对土壤微生物及植物都有抑制生长等负面作用。3.市面上所有的保水剂等化学保水产品，经过过年的沙漠实地试验，及众多专家论证，在土壤的湿度高于保水剂等化学吸水物质本身时，就会反吸水分，使其本身周围的水分迅速吸入，导致植物加速死亡。
技术实现思路
针对上述现有技术，针对当前沙漠治理过程中的保水阻水剂的有效性较差，以及传统的保水剂的化学成分能够对生态环境造成日益严重的污染等问题，本专利技术设计研发了一种具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，为高性能保水材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种新型环保保水抗蒸发复合材料，是由以下重量份的原料组成的：蒙脱土/琼脂糖复合材料20～40份，改性活性炭10～30份，腐植酸40～60份；其中，蒙脱土/琼脂糖复合材料是以蒙脱土与琼脂糖为原料制成的，蒙脱土与琼脂糖的质量比为1:12。所述新型环保保水抗蒸发复合材料是通过以下方法制备得到的：(1)蒙脱土的有机化改性处理：将钠基蒙脱土与水混合，搅拌使蒙脱土在水中均匀分散，得分散液，调节分散液的pH至5，加入甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷，70℃(可采取水浴加热的方式加热)反应1小时；反应后，反应液冷却至室温，减压抽滤得固体，干燥，研磨得改性蒙脱土，为白色粉末；所述钠基蒙脱土、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷三者的质量比为:20：1:0.7～1.2；优选的，所述水为去离子水；优选的，所述钠基蒙脱土与水的质量比为1:1.2～2.5，最优选1:2；优选的，搅拌使蒙脱土在水中均匀分散的具体方式为：用机械搅拌器以200r/min以上的转速搅拌1～1.5小时；优选的，用氢氧化钠溶液或盐酸调节pH，为常规方法；(2)将琼脂糖和改性蒙脱土进行插层复合形成蒙脱土/琼脂糖复合材料：将琼脂糖溶于温度在85℃以上的水中，然后加入上述制备的改性蒙脱土，保持温度在85℃以上超声分散2小时，在超声分散过程中发生插层复合反应；反应后，将反应液蒸发干燥，将所得固形物研磨为粉末，过200目筛，得蒙脱土/琼脂糖复合材料；优选的，所述水为去离子水；优选的，所述琼脂糖与水的质量比为20～50:7～10，最优选24:10；(3)活性炭的改性处理：将木质纤维素浸泡在温度85℃以上、质量分数为75％～85％的H3PO4溶液中，静置反应4小时；取出木质纤维素，在450℃的环境下炭化5小时，得活性炭；用水清洗活性炭(目的是去除活性炭中残留的H3PO4)，然后用二氧化碳在850℃的环境下部分气化，得改性活性炭，为比表面积达3700m/g、总孔容达2mL/g的超级活性炭；(4)将上述制备的蒙脱土/琼脂糖复合材料、改性活性炭、腐植酸按质量比20～40：10～30：40～60的比例混合，混匀，即得具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料。所述新型环保保水抗蒸发复合材料的制备方法，同上。本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，具有良好的保水阻水功效，能有效的阻住水分的渗透，可以作为保水阻水剂进行应用，具体应用方式为：将本专利技术的新型环保保水抗蒸发复合材料施加至植物根系周围，阻水保水时间在280天以上。本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，具有以下有益效果：(1)本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料能有效解决在沙漠化治理中遇到的保水阻水方面的难题，能有效的阻住水分的渗透，将沙化土壤阻水保水时间保持在280天以上。(2)本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料克服了现有技术中保水阻水制品的不足，能均匀分布在植物根系土壤周围，当该材料与水接触时能够吸收水分形成保水阻水膜将水分锁在植物根系周围，并允许植物的根茎通过隔膜，保证植物的生长，并且还能达到改良土壤的作用。(3)本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，以蒙脱土/琼脂糖复合材料、改性活性炭、腐植酸等具有强吸水功能的生物原料成分为主要组成部分，蒙脱土具有独特的层状二维纳米结构特性，层间具有可设计的反应性超大的比面积，能与高分子物质发生复合反应，获得性能更加优异的复合材料。改性活性炭的比表面积达3700m/g、总孔容达2mL/g，具有极强的吸附功能，在沙漠治理的过程中能根据要求吸收水分达到保水的效果。腐植酸是自然界普遍存在的大分子物质，在农业、工业生产等方面得到广泛的应用，能够作为载体与其他的保水阻水成分混合，达到吸水保水的效果。(4)本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，以蒙脱土/琼脂糖复合材料为主要组成部分，当蒙脱土/琼脂糖复合材料与土壤中的水分相遇时能与水分子结合形成阻水膜，由于蒙脱土/琼脂糖复合材料为纳米级，其形成的薄膜的表面的通道也为纳米级，该通道能有效的阻住水分的渗透，将阻水时间保持在280天以上，并且由于原料的纳米特性，该复合材料能与穿透该膜的植物根系的表面一起形成阻水薄膜，该薄膜允许植物根系通过以保证植物的存活。(5)本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，在土壤中可分解，不会造成环境污染。本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，遇水后能形成保水薄膜，由于该保水薄膜为有机成分遇水形成的胶状物，区别于传统的阻水隔膜，该保水薄膜在阻断土壤中水分渗透的同时，能允许植物的根系穿过，并且在植物根系穿过的同时，该保水薄膜能及时地与根系表面的分子一起形成新的阻水薄膜，继续进行阻水，防止土壤中的水分渗透。因此，本专利技术的具有保水阻水功能的可分解材料能克服传统的保水剂不允许植物根系通过从而导致植物死亡的缺点，在允许植物根系通过的前提下还能防止水分的渗透，起到保水阻水的效果。本专利技术的具有保水阻水功能的新型环保保水抗蒸发复合材料，与传统的保水剂和阻水制品的区别主要为：(1)与石油衍生品制成的保水剂相比，本专利技术的复合材料由可降解的生物材料制成，能在土壤中进行完全的分解降解，且分解时间不长，不会造成不可降解的有机物残留，有利于环保。(2)本专利技术的复合材料没有毒性，不会对植物和土壤微生物产生任何负面作用。(3)传统的保水阻水剂形成的隔膜不允许植物根系穿过，根系不能透出，从而严重影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型环保保水抗蒸发复合材料，其特征在于：是由以下重量份的原料组成的：蒙脱土/琼脂糖复合材料20～40份，改性活性炭10～30份，腐植酸40～60份；其中，蒙脱土/琼脂糖复合材料是以蒙脱土与琼脂糖为原料制成的，蒙脱土与琼脂糖的质量比为1:12；是通过以下方法制备得到的：(1)蒙脱土的有机化改性处理：将钠基蒙脱土与水混合，搅拌使蒙脱土在水中均匀分散，得分散液，调节分散液的pH至5，加入甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷，70℃反应1小时；反应后，反应液冷却至室温，减压抽滤得固体，干燥，研磨得改性蒙脱土；所述钠基蒙脱土、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷三者的质量比为:20：1:0.7～1.2；(2)将琼脂糖和改性蒙脱土进行插层复合形成蒙脱土/琼脂糖复合材料：将琼脂糖溶于温度在85℃以上的水中，然后加入上述制备的改性蒙脱土，保持温度在85℃以上超声分散2小时；反应后，将反应液蒸发干燥，将所得固形物研磨为粉末，过200目筛，得蒙脱土/琼脂糖复合材料；(3)活性炭的改性处理：将木质纤维素浸泡在温度85℃以上、质量分数为75％～85％的H3PO4溶液中，静置反应4小时；取出木质纤维素，在450℃的环境下炭化5小时，得活性炭；用水清洗活性炭，然后用二氧化碳在850℃的环境下部分气化，得改性活性炭；(4)将上述制备的蒙脱土/琼脂糖复合材料、改性活性炭、腐植酸按质量比20～40：10～30：40～60的比例混合，混匀，即得。...

【技术特征摘要】
1.环保保水抗蒸发复合材料的制备方法，其特征在于：所述环保保水抗蒸发复合材料是由以下重量份的原料组成的：蒙脱土/琼脂糖复合材料20～40份，改性活性炭10～30份，腐植酸40～60份；其中，蒙脱土/琼脂糖复合材料是以蒙脱土与琼脂糖为原料制成的，蒙脱土与琼脂糖的质量比为1:12；步骤如下：（1）蒙脱土的有机化改性处理：将钠基蒙脱土与水混合，搅拌使蒙脱土在水中均匀分散，得分散液，调节分散液的pH至5，加入甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷，70℃反应1小时；反应后，反应液冷却至室温，减压抽滤得固体，干燥，研磨得改性蒙脱土；所述钠基蒙脱土、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯和溴十二烷三者的质量比为:20：1:0.7～1.2；（2）将琼脂糖和改性蒙脱土进行插层复合形成蒙脱土/琼脂糖复合材料：将琼脂糖溶于温度在85℃以上的水中，然后加入上述制备的改性蒙脱土，保持温度在85℃以上超声分散2小时；反应后，将反应液蒸发干燥，将所得固形物研磨为粉末，过200目筛，得蒙脱土/琼脂糖复合材料；（3）活性炭的改性处理：将木质纤维素浸泡在温度85℃以上、质量分数为75%～85%的H3PO4溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新亮，马万龙，李传波，
申请(专利权)人：马新亮，
类型：发明
国别省市：山东;37