辐照水稻秸秆制备吸水性树脂的研究

本研究利用60Co-γ射线辐照进行引发水稻秸秆接枝共聚,采用红外光谱(FTIR)和X射线粉末衍射(XRD)对水稻秸秆、预处理水稻秸秆、接枝共聚物进行结构表征分析,探讨了水稻秸秆预处理方法、辐照剂量、引发剂用量、单体配比对接枝共聚物的吸水倍率和吸盐水倍率的影响。结果表明:9%Na OH+6%Urea(尿素)水溶液处理后的秸秆纤维素,在辐照剂量为4.5k Gy、单体配比为1∶15、交联剂用量为1.5%时可以达到463倍的吸水倍率和125倍的吸生理盐水倍率。该方法克服了传统方法污染重、能耗高、保水性差等难题,合成出的高吸水性树脂可适用于农业方面的保水剂、肥料控释剂。同进,合理开发利用农作物秸秆,可降低秸秆焚烧对环境的污染。     

不同肥料对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持研究

通过对高吸水性树脂在不同肥料溶液中吸水倍率和肥料养分吸持量的测定,研究了不同吸水倍率的聚丙烯酰胺型、聚丙烯酸盐型、淀粉接枝型高吸水性树脂与氮、磷、钾肥料的相互影响。结果表明:化学肥料能显著降低高吸水性树脂的吸水倍率,并随肥料浓度的增加,高吸水性树脂吸水倍率显著降低。但不同肥料品种对高吸水性树脂吸水倍率的影响程度不同:供试肥料对高吸水性树脂的影响程度依过磷酸钙、磷酸一铵、硫酸钾、氯化铵、硫酸铵、氯化钾、尿素顺序递减。高吸水性树脂在水中溶胀时,在吸收大量水的同时,也吸持溶解在水中的肥料分子或离子,吸持量的大小因高吸水性树脂和肥料种类而不同。肥料浓度达到一定值后,随着高吸水性树脂吸水倍率的降低,吸持量也随之降低。聚丙烯酰胺型和聚丙烯酸盐型的高吸水性树脂在肥料溶液中的稳定性较淀粉接枝型要强。     

利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

微波辅助合成壳聚糖基高吸水性树脂

在水溶性引发剂过硫酸钾(KDS)的引发下,用微波辐照使丙烯酸在壳聚糖分子链上接枝聚合,并加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺进行适度交联,制备高吸水性树脂。利用FT-IR对产物结构进行定性表征,结果表明,丙烯酸在壳聚糖的分子链上发生了接枝聚合反应。研究了反应条件对产物吸液性能的影响,并通过正交试验对工艺条件进行优化。在最佳条件下合成产物的吸水倍率为815.0g/g,吸生理盐水倍率为72.2g/g,吸人工尿液倍率为67.5g/g。在微波作用下产物合成速率是传统方法的数十倍,吸液性能明显高于后者,且操作条件容易控制,后处理步骤明显简化,无污染,是一种高效的清洁生产工艺。     

多指标综合分析法在保水剂合成与评价中的应用

为合成更贴近生产实际的超吸水树脂保水剂,及提高其使用效果,该研究以淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,采用过硫酸铵为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂在一定温度和中和度下制备了高吸水性复合材料。合成过程中选取五因素四水平正交试验设计,重复3次。采用Z分综合评价法和综合平衡法对其作为保水剂时的去离子水吸水倍率、土壤中吸水倍率、失水速率及种子发芽率等4个指标进行综合评价。研究得出影响保水剂性能的因素重要程度为温度>中和度>丙烯酰胺>过硫酸铵>MBA。优化筛选出了最佳合成配方及反应条件。即:1g淀粉加入15mL水熟化后,加入5mL丙烯酸,2.0g丙烯酰胺,N,N-甲基双丙烯酰胺1mg,采用KOH溶液使体系中和度为90%,在85℃下反应40min。该研究所采用的试验方法和评价体系简便易行,可用于超吸水树脂保水剂或其他新型材料的合成与评价。     

保水剂与磷肥的相互影响及节水保肥效果

采用茶袋法测定保水剂在磷酸一铵、过磷酸钙溶液中的吸水倍率,并以差减法计算保水剂对磷素养分的吸持量,研究不同磷肥对保水剂吸水性能以及保水剂对不同磷肥的吸持作用的影响;盆栽条件下以玉米为供试作物,研究保水剂和不同磷肥配合施用下的节水保肥效果。结果表明:保水剂在不同磷肥溶液中的吸水倍率随肥料浓度的增加而下降,过磷酸钙对保水剂吸水倍率的影响大于磷酸一铵;保水剂在大量吸水的同时,也对溶于水中的磷素养分有吸持作用,吸持量随肥料浓度的增加出现先增大后减小的规律;保水剂和磷肥配合施用能增加叶片净光合速率和气孔导度,提高玉米生物量和水肥利用效率,保水剂与磷酸一铵配合施用水肥调控效果较好。     

淀粉基赋钾保水剂的制备表征与保水释钾性能优化

为优化合成一种兼具吸水和释钾功能的淀粉基赋钾保水材料,该研究通过单因素和正交试验,比较分析了不同反应条件对淀粉基赋钾保水剂吸液释钾性能的影响;并通过红外光谱和扫描电镜表征了原矿白云母、活化白云母和赋钾保水剂的结构和形貌特征。结果表明:反应温度950℃,助熔剂NaCl和白云母质量比2:1,煅烧2h时白云母的活化效果最好,释钾率和释钾量分别达到92%和32.4 mg/g。淀粉、交联剂、引发剂、丙烯酰胺添加量和中和度分别为20%、0.02%、0.4%、25%和80%,活化白云母用量20%时,赋钾保水剂达到最大吸液倍率358 g/g(蒸馏水)和155 g/g(自来水),且重复吸水倍率也明显大于纯淀粉基保水剂;40℃下,25 h后赋钾保水剂仍能维持40%以上的初始水分。该赋钾保水剂吸水溶胀过程符合非Fickian扩散,其由水分子扩散和高分子链段松弛过程共同决定。赋钾保水剂的累积释钾量随活化白云母用量的增加而增大,静水浸提9 d后,钾释放量和释放率分别增加2.59和3.64倍。活化白云母除了部分以物理填充形式存在于淀粉基保水剂中外,还有部分粉末在聚合过程中与有机物发生了反应。赋钾保水剂粗糙的表面有利于其吸水释钾性能的发挥。分析认为,该研究中合成的淀粉基赋钾保水剂兼具保水持水和重复吸水性能,而且对钾素具有缓释和促释作用。     

不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响

通过对保水剂在磷肥、钾肥溶液中的吸水倍率和对肥料养分吸持量的测定,研究了不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响。结果表明,保水剂在各种肥料溶液中吸水倍率显著下降,并随肥料浓度的增加下降幅度增加;磷、钾肥对聚丙烯酸钠盐型保水剂的影响大于聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂;不同磷、钾肥对保水剂吸水倍率的影响按磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾、过磷酸钙顺序递增。保水剂在大量吸水的同时,也对溶液中的肥料分子或者离子有吸持作用,吸持量均随肥料浓度的增加而增加;保水剂和肥料品种不同,吸持量也不同;保水剂对肥料的吸持率随肥料浓度的增加而降低,最高浓度下,吸持率按过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵次序依次增大。     

土壤特性对保水剂吸水性能的影响

该文测试了保水剂与砂壤土、壤砂土、砂黏壤土1和砂黏壤土2四种土壤混合后的吸水倍率，研究了土壤特性对保水剂吸水性能的影响，混合时土壤为风干土，保水剂与土壤的混合比例为0.5%。结果表明：与对照相比，保水剂与土壤混合后明显降低了吸水倍率，且随着吸水时间加长，降低幅度增大。吸水10 min后，吸水倍率下降14.4%～58.0%，70 min后，下降41.8%～90.2%。研究认为：吸水初期，吸水倍率主要受土壤孔隙特性的影响，随着吸水时间的加长，土壤溶液中离子增多，对保水剂吸水倍率产生了影响。土壤溶液中离子量与黏粒含量有关，黏粒含量高，土壤溶液中离子量大，反之则小，保水剂在黏粒含量高的土壤中的吸水倍率较在黏粒含量低的土壤中低。与土壤混合还改变了保水剂的吸水规律，对照中，吸水倍率随着吸水时间加长而加大，达到最大后趋于稳定；而在土壤中，短时间内吸水倍率达到最大，随着吸水时间加长，吸水倍率逐渐下降。     

辐照法合成农用保水剂(中试Ⅱ)

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(2-Acrylamide-2-Methylpropanesulfonic acid,AMPS)和丙烯酰胺(Acrylamide,AM)为单体,三羟甲基丙烷二烯丙基醚(Trimethyl Propane Di-allyl Ether,TMPDE)为交联剂,碳酸钾中和,采用水溶液辐照法,在高吸水性树脂工业生产线上进行了农用保水剂中试试验.在固定的原料配比:AM 1120 kg、AMPS 355 kg、水3400 kg溶解、交联剂TMPDE 4 kg、K2CO3121 kg条件下,考察了动态辐射剂量、破胶粒径、破胶造粒分散剂、干燥条件对产品性能的影响.通过中试,确定了工业生产的工艺参数:动态条件下控制辐照总剂量2.0 kGy,辐照聚合后凝胶用斯潘-20酒精溶液做破胶造粒分散剂,破胶粒径控制在5mm,振动流化床干燥温度控制在130℃时,产品性能较佳,生产效率较好.中试产品干燥速率可达650 kg·h-1,合成的AMPS/AM农用保水剂在蒸馏水和盐水中的吸水倍数分别达到580、78,抗紫外时间165min.     

4种剂型保水剂吸水和保水特性研究

对旱宝贝保水剂（B）、植物体保水剂（D）、营养型保水剂（N）、生态功能型保水剂（L）等4种剂型保水剂的吸水与保水特性,粒径与吸水倍率关系以及冷冻对吸水和保水性的影响进行了研究。结果表明,不同剂型保水剂均具有较好的吸水性,但剂型不同,吸水特性不同。吸水过程中,L型保水剂具有明显的吸水高峰;B3和N型保水剂吸水曲线平缓,达到吸水饱和所需时间较长;吸水初期,D型保水剂的吸水速率大于B3和N型保水剂,之后则变小。同种溶液中,保水剂的吸水倍率表现为L型保水剂最大,B3和N型保水剂次之,D型保水剂最小;不同溶液中,保水剂吸水倍率表现为：蒸馏水〉井水〉土壤提取液。剂型不同,保水性不同;充分吸水情况下,保水剂吸水倍率越大,完全失水所需时间越长;相同吸水量下,4种保水剂间保水性差异可分为差异显著期和差异不明显期。成份相同的保水剂,小颗粒吸水较快,大颗粒吸水较慢。水溶液中的离子对保水剂影响较大,能显著降低其吸水倍率。经冷冻处理后,保水剂的吸水倍率和保水性变化不大。     

保水剂在尿素和阳离子溶液中的吸水性能及养分吸附特征

【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。以分析纯盐酸盐和尿素分别配置了浓度1～256 mmol/L的尿素、NH₄+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+溶液。称取保水剂0.3000 g于75 μm尼龙袋中,分别置于以上各系列溶液和去离子水300 mL中,静置12 h。取出保水剂袋,沥水30 min,以差减法测定保水剂吸水倍率和对溶质的吸附量。【结果】在溶质浓度从1 mmol/L增加到256 mmol/L时,尿素溶液中保水剂的吸水倍率没有显著下降,而各阳离子溶液中保水剂的吸水倍率显著下降,保水剂的相对吸水倍率与尿素、各种离子浓度之间呈显著幂函数的减函数关系,最终下降幅度由小到大依次为尿素、一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子。保水剂对溶液中尿素和各种阳离子的吸附量随溶液浓度的增加而增加,P(AA-AM) 的最大吸附量:尿素64.66 mmol/g、Na+ 45.24 mmol/g、K+ 34.26 mmol/g、NH₄+ 32.63 mmol/g、Mg2+ 30.09 mmol/g、Ca2+ 23.96 mmol/g、Fe3+ 8.07 mmol/g、Al3+ 12.74 mmol/g。保水剂对尿素和一、二价阳离子的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型表征,对三价阳离子的吸附特征可用Langmuir等温吸附模型表征。尿素和二、三价阳离子对P (AA-AM) 吸水倍率的影响均小于其对PAA的影响（P < 0.05）,一价阳离子对P (AA-AM) 和PAA影响差异不明显（P > 0.05）。P (AA-AM) 吸附尿素和阳离子的能力要大于 PAA（P＜0.05）。【结论】保水剂对尿素的吸附量远高于阳离子,而尿素浓度基本不影响保水剂的保水性能。三价、二价和一价阳离子可显著降低保水剂的吸水倍率,阳离子浓度与保水剂的吸水倍率之间呈幂函数关系。保水剂对一价阳离子的最大吸附量大于对二价阳离子的吸附量,也远大于对三价阳离子的吸附量。聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]对溶质的吸附性能大于聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。因此,把保水剂作为缓释包膜材料包裹尿素比较适宜,但不适宜包裹盐类肥料。     

复合保水剂吸水保水性能及其应用

为了促进自制的复合保水剂(以下称复合保水剂)在节水型设施基质栽培中的合理应用,该文比较了复合保水剂和对照保水剂(旱宝贝MP3005KM)的吸水保水性和发芽率,以β-环糊精(β)、羧甲基纤维素钠(CMC)、可溶性淀粉(K)、竹炭粉(Z)和玉米芯热解粉(TD)为原料,采用水浴加热法制备,分析5种保水剂的pH值、溶胀度、吸水速率、失水速率、反复吸水性并进行发芽试验,对结果进行方差分析和多重比较。结果表明:4种复合保水剂性能均优于对照,其中以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉配方的复合保水剂为最优,溶胀度达183.98mL/g,吸水速率最大,失水速率最小,发芽指数达对照的7倍。该研究可为中国未来保水剂的研究开发、生产和应用提供参考。     

不同类型保水剂性能及其对玉米生长效应的比较

为了比较各类保水剂在同等条件下的性能和应用效果差异,促进保水剂在抗旱节水中的合理应用。本文对国内聚丙烯酸钠、淀粉接枝丙烯酸钠、凹凸棒（无机）/聚丙烯酸钠（有机）、腐殖酸/聚丙烯酸钾4种主要类型农用保水剂进行性能测定,比较其吸水倍率、吸水速率、抗离子特性、pH值、反复吸水性等性能的差异。结果表明,不同类型保水剂的性能差异较大,单一性保水剂聚丙烯酸盐在吸水倍率、吸水速率和保水性等方面表现最好,但反复吸水时吸水率降低较快;淀粉接枝丙烯酸钠第7次吸水时已丧失吸水性;复合型保水剂凹凸棒/聚丙烯酸钠、腐殖酸/聚丙烯酸钾抗二价（Ca^2＋,Mg^2＋）和三价（Fe^3＋）离子特性明显,反复吸水性能好;盆栽玉米实验证明,复合型保水剂及其与菌根配比使用能显著促进玉米生长。     

PAM-atta复合保水剂的保水性能及影响因素研究

针对目前保水剂成本高、耐盐性差和实际应用效果不理想等因素，该文以丙烯酰胺和凹凸棒黏土为原料合成了有机-无机复合保水剂(PAM-atta)，模拟实际应用情况并对其吸水、释水及耐盐性能进行了研究。结果表明：加入凹凸棒黏土合成的PAM-atta型复合保水剂具有更高的吸水倍数和耐盐碱性能，综合性能优于单一聚丙烯酰胺类保水剂。     

不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响

以植物营养需要常见阳离子Fe3+、Al3+、ca2+、Mg2+、K+、Na+,阴离子Cl-、SO42-、CO32-、H2PO4-为试验对象,研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响.结果表明:随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降,二者呈显著负相关.各种阳离子对保水剂DM吸水倍率影响的顺序为:Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+;对保水剂PRKM吸水倍率影响的顺序为:Al3+、Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+.对这两种保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子＞二价阳离子＞一价阳离子.各种阴离子对DM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO32-＞H2PO4-、SO42-;对PRKM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO3＞2-＞SO42-＞H2PO4-.试验结果并没出现高价阴离子比低价阴离子对保水剂吸水倍率影响大的情况.     

一种含氮磷钾新型保水剂的制备及性能研究

采用磷酸酯双淀粉(DSP)为原料,添加适量的KOH和NH3·H2O中和的丙烯酸单体、热引发剂、光引发剂以及交联剂后,在紫外引发条件下引发制备出含有氮磷钾的P(AA/DSP)复合保水剂。采用单因素试验确定了合成保水剂的最优条件。在最优合成条件下,复合保水剂的最大吸水倍率在蒸馏水中为1185.4g/g,在0.9%NaCl溶液中为110.2g/g,并采用红外光谱、热重分析和能谱分析等对产物进行表征。红外光谱分析表明磷酸酯双淀粉与聚丙烯酸实现了共聚反应;热重分析表明P(AA/DSP)复合保水剂具有良好的热稳定性能;能谱分析进一步表明合成保水剂中含有氮磷钾;溶胀动力学研究表明复合保水剂在蒸馏水和生理盐水中的溶胀动力学符合二阶动力学模型。经过360min,保水剂水凝胶在60,80,100℃的保水率分别为67.1%,60.1%,48.1%。同时对复合保水剂施入土壤后的保水性能进行了研究。     

吸水树脂用作土壤持水保墒剂的试验研究

传统高吸水性树脂的耐盐性较差,在实际应用中(尤其在农业应用中)往往造成实际吸水倍率远小于试验室中测定结果的状况.采用新型木质素磺酸钙接枝丙烯酸/丙烯酰胺吸水树脂进行土壤性能试验,木质素磺酸钙含有大量亲水性基团,如磺酸基,羧基等,同时木质素磺酸钙价格低廉.将丙烯酸接枝到木质素磺酸钙既提高吸水倍率,又可降低吸水树脂的成本.试验结果表明,该新型吸水树脂吸自来水倍率230 g/g,与传统吸水树脂相比,在保水时间上延长了10 d,保水量提高50%,土壤的渗透性得到明显增加,并且具有反复吸水的功能,同时具有良好的膨胀性,能减少蒸发,特别是对增加土壤有效持水,提高地温、提高土壤渗透性有明显作用.     

淀粉接枝聚丙烯酸钠高吸水树脂的电子束法制备及结构表征

本文将电子束辐照技术和功能材料制备技术相结合,采用10 Me V电子束辐照法引发糊化的木薯淀粉与部分中和的丙烯酸单体进行接枝共聚反应,并采用N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,制备出一种淀粉接枝聚丙烯酸钠系高吸水树脂,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)技术对木薯淀粉和共聚产物的官能团结构和表面形态进行验证。采用正交试验设计方法分析单体/淀粉比、辐照剂量、交联剂/单体比以及单体中和度对该反应接枝参数以及吸水性能的影响,4种因素的变化均可引起共聚产物的吸水能力变化,影响显著性次序为:单体中和度单体/淀粉比交联剂/单体比辐照剂量。获得最佳吸水性能的反应条件为:AA/St=3.5 g·g-1,MBA/AA=5 mmol·mol-1,辐照剂量D=6k Gy,中和度为70%,上述条件下获得共聚产物的吸水倍数为435 g·g-1。本文为采用电子束法制备高吸水材料提供了科学依据与技术支持。     

用辐射甘蔗渣接枝法制备高吸水剂初探

利用60Coγ射线辐照引发甘蔗渣与丙烯酸钠的接枝聚合反应制备高吸水剂,研究丙烯酸与蔗渣的不同配比、辐照剂量等因素对辐射接枝聚合产物吸水率的影响。结果表明:辐射剂量为2.0kGy,丙烯酸与蔗渣的比例(V/W)为2∶1时,产物达到其最大的吸水倍数,吸自来水可达干重的220倍,吸去离子水可达干重的798倍。