【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水凝胶，具体涉及一种用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备及应用。
技术介绍
1、众所周知，水资源在植被恢复中起着不可或缺的作用，传统的灌溉方法，如洒水、喷雾和滴水系统，在斜坡等领域实施时面临一定的限制。因此，开发新的集水系统旨在更有效、更可持续地满足铁路边坡上电子植被恢复的水力需求。大气水收集(awh)被认为是一种很有前途的方法，旨在通过从空气中提取水来解决全球水资源短缺问题，特别适合于干旱和缺水地区。生物质基多孔水凝胶材料被认为是理想的吸收材料，已用于宽湿度范围内的awh，特别是在低相对湿度(≥30％)。然而，生物质基多孔水凝胶材料通常受到其低集水能力和不完全水解吸的限制。因此，需要研发一种能够用于干旱土壤中，提升土壤吸水性以及解决传统集水材料吸水能力差和水释放不完全的问题的吸收材料。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、将海藻酸钠(sc)和羧甲基纤维素(cmc)溶解在去离子水中，搅拌混合均匀，然后加入氯化锂(licl)，然后在搅拌条件下，继续加入n-异丙基丙烯酰胺单体(nipam)和n,n'-二甲基二丙烯酰胺，得到混合物；
4、步骤二、将混合物用ar气起泡，然后依次加入n,n,n',n'-四甲基乙二胺、聚合促进剂和过氧化二
5、步骤三、通过微流控法在60℃下将混合凝胶滴入氯化钙水溶液中并反应一段时间，得到水凝胶珠粒，然后用去离子水洗涤水凝胶珠粒，最后真空冷冻干燥，得到sc-licl/pnipam(sclp)凝胶珠，即天然生物质保水凝胶，其中，pnipam代表nipam聚合后的产物。
6、优选的是，所述步骤一中，海藻酸钠、羧甲基纤维素、去离子水、氯化锂、n-异丙基丙烯酰胺单体、n,n'-二甲基二丙烯酰胺的质量比为2:1:100:0.56:5-20:0.006。
7、优选的是，所述步骤二中，ar气起泡时间为60min，n,n,n',n'-四甲基乙二胺的添加量为12～60μl，聚合促进剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂(mba)，添加量6～24mg，过氧化二硫酸铵的添加量为20-80mg，聚合时间为24h。
8、优选的是，所述步骤三中，氯化钙水溶液浓度为0.34g/ml，反应12h，真空冷冻干燥温度为-60℃，冷冻时间48h。
9、优选的是，先将氯化锂进行改性，方法为：
10、s1、将氯化锂溶于乙醇中，加热搅拌至氯化锂完全溶解配制为氯化锂溶液，然后向其中加入多巴胺，保温反应一段时间，得到聚多巴胺-氯化锂凝胶；
11、s2、将聚多巴胺-氯化锂凝胶高温碳化，碳化完成后再进行氩气等离子刻蚀，得到改性氯化锂。
12、优选的是，所述s1中，配制出的氯化锂溶液浓度为50～80wt％，氯化锂与多巴胺的质量比为1:0.2～0.5，反应温度为75～110℃，保温反应6～12h。
13、优选的是，所述s2中，高温碳化温度为500～800℃，碳化0.5～2h，氩气等离子体刻蚀时间为5～500s，功率为60～120w，压力为20～80pa。
14、本专利技术还提供一种天然生物质保水凝胶在干旱土壤集水保水中的应用，将所述天然生物质保水凝胶用于干旱土壤中，对干旱土壤的吸水性和温敏性进行改良。
15、本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术制备的天然生物质保水凝胶的基体由廉价、可扩展、无毒的生物材料海藻酸钠(sa)和羧甲基纤维素(cmc)组成，其赋予了水凝胶三维多孔结构，从而增强了吸附-解吸动力学，同时，sa/cmc网络有效地抑制了水化过程中吸湿性盐-licl颗粒的聚集，从而实现了良好的吸水性能和循环稳定性能，有利于从干旱气候中提取水蒸气，可以有效地从大气中捕获水分，改变土壤群落优势种群的分布，增强防御酶的活性，从而减轻干旱胁迫对植物生长的广泛影响，为大规模生产吸湿水凝胶和贫瘠坡区生态修复提供了可行的前景。
16、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，海藻酸钠、羧甲基纤维素、去离子水、氯化锂、N-异丙基丙烯酰胺单体、N,N'-二甲基二丙烯酰胺的质量比为2:1:100:0.56:5～20:0.006。
3.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，Ar气起泡时间为60min，N,N,N',N'-四甲基乙二胺的添加量为12～60μL，聚合促进剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，添加量6～24mg，过氧化二硫酸铵的添加量为20～80mg，聚合时间为24h。
4.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，氯化钙水溶液浓度为0.34g/mL，反应12h，真空冷冻干燥温度为-60℃，冷冻时间48h。
5.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，先将氯
6.根据权利要求5所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述S1中，配制出的氯化锂溶液浓度为50～80wt％，氯化锂与多巴胺的质量比为1:0.2～0.5，反应温度为75～110℃，保温反应6～12h。
7.根据权利要求5所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述S2中，高温碳化温度为500～800℃，碳化0.5～2h，氩气等离子体刻蚀时间为5～500s，功率为60～120W，压力为20～80Pa。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的天然生物质保水凝胶在干旱土壤集水保水中的应用，其特征在于，将所述天然生物质保水凝胶用于干旱土壤中，对干旱土壤的吸水性和温敏性进行改良。
...【技术特征摘要】
1.一种用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，海藻酸钠、羧甲基纤维素、去离子水、氯化锂、n-异丙基丙烯酰胺单体、n,n'-二甲基二丙烯酰胺的质量比为2:1:100:0.56:5～20:0.006。
3.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，ar气起泡时间为60min，n,n,n',n'-四甲基乙二胺的添加量为12～60μl，聚合促进剂为n,n'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，添加量6～24mg，过氧化二硫酸铵的添加量为20～80mg，聚合时间为24h。
4.根据权利要求1所述的用于干旱土壤集水保水的天然生物质保水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，氯化钙水溶液浓度为0.34g/ml，反应12h，真空冷冻干燥...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹文坤，陈涛，李磊，李慧敏，吴旭东，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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