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。     

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。     

聚丙烯酸接枝碱木质素基铁肥的制备及其缓释性能

为提高铁元素的累积释放率,以丙烯酸单体接枝无定形高分子碱木质素制备了具有保水、缓释功能的聚丙烯酸接枝碱木质素基铁肥(简写,ALS-G-P(AA)铁肥)。考察了丙烯酸中和度、引发剂用量、交联剂用量、温度、碱木质素接枝率等因素对ALS-G-P(AA)铁肥吸水倍率的影响,研究了ALS-G-P(AA)铁肥在水中的Fe离子的缓释行为。结果表明:最佳制备条件为丙烯酸中和度60%、引发剂用量0.06g、交联剂用量0.03g、温度为60℃、碱木质素接枝率为25%;该产物铁质量分数为7.74mg/g,吸水倍率可达1017g/g。吸水饱和的ALS-G-P(AA)铁肥的肥效期为22d,其在水中铁元素累积溶出特征符合一元二次方程模型,铁元素释放曲线呈"S"形。该研究为高效施用铁肥和碱木质素在农业可降解缓/控释载体领域的应用提供了参考,并有望进一步拓展。     

辐照引发马铃薯淀粉接枝制备吸水树脂

利用60Coγ射线辐照引发马铃薯淀粉接枝丙烯酸制备吸水树脂。考察了配方中的助剂及合成工艺对吸水树脂性能的影响。采用助剂X和适当合成工艺得到的干燥吸水树脂,吸收蒸馏水350g/g,吸收自来水157g/g,吸收0.9%的NaCl溶液31g/g。     

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。     

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。     

麦麸纤维素与腐植酸复合保水剂的制备及性能

[目的]研究利用麦麸提取的纤维素与腐植酸共聚制备复合保水剂的方法及其性能,以解决现有保水剂生物难降解,成本高,污染大,再生性能差等问题。[方法]采用碱法从麦麸中提取纤维素,首次与腐植酸、丙烯酸水溶液聚合制备了复合保水剂。用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)分别对树脂的表面形貌、热稳定性进行了表征,考查了NaOH、引发剂、交联剂、麦麸、腐植酸用量对复合保水剂吸水率的影响,并对温度、不同交联剂、再生性能进行了探讨。[结果]麦麸质量0.15g,丙烯酸20ml,交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)的质量是丙烯酸质量的0.03%,引发剂的质量是丙烯酸质量的0.8%,腐植酸0.1g,NaOH浓度80%,温度80℃时,吸水倍率最高,蒸馏水达到了989g/g,对地下水的吸水倍率达到了120.34g/g。对盐水的吸水倍率达到了62.76g/g。[结论]实验方法制备的保水剂再生性能、热稳定性良好,较文献报道的保水剂吸水效果优异,可以在实际生产和生活中推广应用。     

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。     

~(60)Co γ射线辐照淀粉接枝丙烯酸制备高吸水树脂

利用60Coγ射线辐照引发淀粉接枝丙烯酸合成高吸水树脂,探讨糊化温度、丙烯酸中和度、辐照剂量、丙烯酸用量和交联剂用量等因素对吸水树脂吸水率的影响。正交试验结果表明,制备树脂较好的工艺条件为:淀粉3g,初始加入蒸馏水21ml,90℃下糊化15min,丙烯酸中和度80%,丙烯酸与淀粉的比例(V/W)为3:1,0.9%的N,N,-亚甲基双丙烯酰胺0.5ml,辐照处理3kGy,真空干燥温度60℃。在上述条件下制备的树脂可吸蒸馏水766ml/g,吸自来水278ml/g,吸0.9%NaCl水溶液64ml/g。     

两种农用高吸水树脂的制备工艺及其土壤保水效果

针对中国目前农用高吸水树脂的研制和应用相对落后的现状，通过自行设计的工艺流程合成了两种淀粉接枝型高吸水树脂(SA和SAM)，利用正交试验设计优化了反应条件。用红外光谱和扫描电镜对接枝共聚物进行了表征，光谱分析证实了接枝共聚物的存在，扫描电镜显示了其多孔网状结构。两种接枝产物在蒸馏水及0.9%氯化钠湿基水溶液中均表现出较高的吸水能力。土壤蒸发试验结果表明，两种吸水树脂能够显著抑制土壤表面的水分蒸发，抑制蒸发作用随着树脂施用量的增加而增强，三元吸水树脂SAM优于二元SA的抑制效果。     

土壤保水扩蓄剂的制备及其性能研究

研究了淀粉与丙烯酰胺接枝共聚反应制备土壤保水剂的工艺,并对其吸水、保水性能进行了考察。最佳合成条件是:在淀粉与丙烯酰胺的质量比为3∶1、氢氧化钠为丙烯酰胺质量的75%、硝酸铈铵的浓度为5mmol/L、交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺的质量比为0.2%、反应温度控制在(60±2)℃的条件下,制得的保水扩蓄剂吸水率可以达到750g水/g。进一步试验表明,该聚合物具有提高土壤持水性和蓄水性、有效抑制土壤蒸发的功能。     

保水包膜尿素肥料理化特征

保水肥料是缓/控释肥料剂一个新的发展方向。本文中作者对研发的一种保水缓释包膜尿素肥料的包膜物理化学特征,养分缓释机制进行了研究。电镜观察显示,保水材料包膜上存在网状孔隙,膜厚度0.12mm~0.30mm,是水分贮存的物理空间。红外光谱分析表明,保水材料与尿素表面存在着氢键作用,这种氢键作用使保水包膜材料对尿素有一定吸附作用,这是保水包膜尿素具有养分缓释的一种机制。吸水倍率测定表明,保水包膜材料吸水倍率在70倍以上,吸水达饱和的时间为1.4小时,在盐水中还有一定的吸水倍率,pH为6.87。因此,保水包膜尿素肥料是水肥复合一体化的缓释肥料。     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

不同材质保水剂对玉米生长综合效率的DEA模型分析

为进一步促进保水剂在干旱区农业生产和生态修复中的合理应用,利用数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)模型评价不同材质保水剂施用在干旱区荒漠土壤时对生物生长促进的综合效率,从而确定在该环境中最具效率的保水剂品种。本研究选取AA-AH,KCE和PAA3种保水剂,首先测试了3种保水剂在模拟当地自然环境基本特征条件下的基本特性,其次将它们应用于室内玉米盆栽种植试验,最后在上述试验结果的基础上使用DEA模型分析了3种不同保水剂在荒漠土壤中对生物生长的促进作用,结果表明:(1)PAA的耐盐性能较好,而AA-AH的环境持久性最好,AA-HA保水剂的施用对土壤的副作用最小;(2)3种保水剂都有显著提高玉米出苗率和土壤持水能力,其中AA-HA对增加土壤持水性能的效果最好,PAA促进玉米株高的效果最好,保水剂浓度的增加并不能显著改善土壤持水性能,但不同保水剂功效在同等浓度下表现也不同,如KCE在20g/m~2浓度下增加玉米地面生物量的效果最好,而AA-AH则在40g/m~2下表现最佳。综合评价表明3种保水剂在0.6g浓度时玉米生长的综合效率都达到DEA有效值,当浓度增加到1.2g时玉米生长的综合效率均下降,降幅为:PAAKCEAA-HA,说明AA-HA在低浓度使用量下在荒漠土壤环境中使用时效率最佳的。综上所述保水剂在干旱荒漠地区的农业生产和荒漠生态修复方面有很好的应用前景。面对品种繁多的保水剂产品,DEA模型可以用来分析评价最适合当地应用环境的品种,本研究为提高保水剂对植物生长综合效率及合理选用保水剂提供了理论方法。     

畦灌配施保水剂改善杨树林下土壤物理性状提高微生物活性

为指导杨树人工林节水灌溉和增产,通过大田试验,比较研究常规畦灌(720 m3/hm2)、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%、60%常规畦灌量配施保水剂和30%常规畦灌量配施保水剂等处理对杨树林下土壤容重、微生物量碳和氮、微生物活性及生长的影响。结果表明:同常规畦灌相比,60%常规畦灌量配施保水剂处理明显降低了土壤容重,且显著增加了土壤总孔隙度和毛管孔隙度,其土壤容重分别较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理下降6.62%、11.19%、16.45%和7.97%;显著提高了土壤微生物量碳、氮含量,并明显增强了土壤微生物呼吸作用,其微生物呼吸速率较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理分别高出13.89%、24.24%、41.38%和12.33%;同时,60%常规畦灌量配施保水剂处理还降低了代谢熵,与其他4种处理相比其下降幅度分别为5.96%、8.84%、11.72%和4.78%。此外,该处理的材积生长率达到最大值,并显著大于其他处理(P0.05)。与60%常规畦灌量配施保水剂相比,30%常规畦灌量配施保水剂处理对林下土壤及材积的作用效果较小。相关分析表明,材积生长率与毛管孔隙度、代谢熵有极显著相关关系(P0.01),与土壤容重、微生物量碳和氮、微生物呼吸有显著相关关系(P0.05)。综合分析认为,适宜的节水灌溉措施(常规畦灌量60%与保水剂组合)有利于改善杨树林下土壤的物理环境,增强微生物活性,并促进杨树林木的生长。     

高吸水树脂的性能及其在农业上的应用

综述了新型化学抗旱节水材料?高吸水树脂的种类、吸水原理、主要的性能特征以及具体的使用方法。高吸水树脂可以通过抑制水分蒸发,增加土壤含水量以及改良土壤结构等方面,起到保水和促进作物生长发育以及提高产量的作用。指出了我国应在开发研制高吸水树脂保水剂的种类,提高释水性能和降低价格等方面加强研究。     

保水剂对土壤持水性状的影响

测定了保水剂对土壤持水性状的影响。保水剂拌入土壤后,其吸水能力明显降低,表现为理论含水量明显低于实测含水量。加入保水剂后,壤土水分的蒸发率比不加保水剂时壤土中水分的蒸发率高,沙土水分的蒸发率比不加保水剂时低。加入保水剂还明显减缓了水分向土壤深层的入渗,使水分滞留于土体近表层,使用不当会加大土壤无效蒸发的潜力。