混合淀粉保水剂的制备及保水性能研究

以马铃薯、木薯淀粉及二者的混合淀粉为主要原料,采用氧化还原引发接枝共聚反应,合成绿色保水剂。通过正交试验研究找出不同类型混合淀粉保水剂的最佳合成工艺,并对接枝效率和吸水倍率进行分析。结果表明:单一淀粉保水剂接枝效率较低,而混合淀粉合成保水剂的吸水倍率和接枝效率均有所提高;不同类型混合淀粉保水剂接枝效率之间没有差异性,且混合淀粉保水剂的接枝效率明显高于单一淀粉保水剂。综合比较不同类型混合淀粉保水剂的合成条件,最优化条件为:单体与淀粉的质量比为1.5,中和度75%,引发剂用量为6 mmol/L,反应温度45℃,交联剂用量为0.1 g/100 m L,在此条件下合成的保水剂吸水倍率为935 g/g。     

利用玉米秸秆制备土壤保水剂

以秸秆的资源化利用为目的,制备秸秆农用保水剂。采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素实验和正交实验来确定最优的秸秆保水效果,对保水剂的吸盐倍率、吸水倍率、凝胶保水率的参数测定。结果表明:温度为70℃,去离子水的量为160mL,2%亚甲基双丙烯酰胺的用量8mL,过硫酸钾:硫代硫酸钠五水=3∶0(引发剂)与丙烯酸单体比为1%,丙烯酸的中和度为65%,反应时间1h,,干燥时间3d,过筛,1g保水剂测得吸水倍率为279g/g,吸盐倍率为41.2g/g,凝胶保水率为71.34%。     

保水剂与氮肥的相互影响及节水保肥效果

 【目的】研究保水剂在吸水的同时,对不同氮肥的吸持作用以及不同氮肥对保水剂吸水性能的影响;保水剂和不同氮肥配合施用下的节水保肥效果。【方法】采用茶袋法测定保水剂在尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵溶液中的吸水倍率,差减法计算保水剂对氮素养分的吸持量;盆栽条件下以玉米为供试作物,研究保水剂与这些氮肥配合施用的节水保肥效果。【结果】保水剂在不同氮肥溶液中的吸水倍率随肥料浓度的增加而下降;不同氮肥对保水剂吸水倍率的影响按尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵的顺序递增;保水剂在大量吸水的同时,也对溶于水中的尿素分子或者NH4+有吸持作用,吸持量均随肥料浓度的增加而增加;除尿素外,保水剂对氮素的吸持率随肥料浓度的增加而呈降低趋势。保水剂和尿素、碳酸氢铵配合施用能显著地提高玉米生物学产量、根系干重和水肥利用效率,增加叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度。【结论】保水剂在吸水的同时,还能吸持溶解在水中氮素养分,氮肥能显著降低保水剂的吸水倍率;尿素对保水剂吸水性能影响最小,保水剂与尿素配合施用,水肥调控效果最好。     

海藻生物保水剂吸水保水性能及抗冷冻性研究

本文以褐藻(马尾藻)中高含量的海藻多糖物质为研究对象,运用生物酶解技术和生化制备新工艺,将海藻多糖物质与丙烯酸进行共聚接枝交联,形成海藻多糖-聚丙烯酰胺共聚交联海藻生物保水剂,具有吸水倍数高、寿命长的优点。海藻生物保水剂充分吸水后,粒径为2～4 mm吸水倍率最高,为650.11 g/g。充分吸盐水后,粒径为0.9～2.0 mm吸盐水倍率最高,为61.29 g/g。在吸水前1 h内,粒径为0.9 mm吸水速率最快,所有粒径吸水9 h左右接近饱和。25℃条件下,粒径为2～4 mm水分蒸发较快;100℃条件下,水分累积蒸腾率粒径为2～4 mm最低,抗高温性能较好。相同转速不同保水剂之间加压0.5 h后,持水率表现为大粒径比小粒径高;不同转速下,3 000 r/min转速条件下保水剂的持水率略大于5 000 r/min,增加压力可降低保水剂持水率。随着冷冻时间的延长,保水剂的吸水倍率呈现下降趋势,但幅度较小,冷冻96 h后,粒径2～4 mm、粒径0.9～2.0 mm、粒径0.9 mm吸水倍率分别下降9.09%、9.42%、11.04%。3种粒径海藻生物保水剂在冷冻后吸水倍率均可保持在500倍以上,具有较好的抗冷冻性。     

磷、钾盐肥对保水剂吸水、保肥性能的影响

通过对保水剂在不同磷、钾肥料溶液中吸水倍率和对肥料养分吸持量的测定,研究了不同磷、钾盐肥对保水剂吸水、保肥性能的影响。结果表明,所用磷、钾肥磷酸一铵、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾均能显著降低保水剂的吸水倍率,并随肥料浓度的增加,保水剂吸水倍率显著降低,它们之间的关系可用幂函数来表征。4种肥料对保水剂吸水倍率的影响按氯化钾<硫酸钾<磷酸一铵<过磷酸钙顺序递增,它们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。保水剂在吸水溶胀的同时,也吸持溶解在水中的肥料离子,吸持量的大小因保水剂和肥料种类而不同。肥料浓度达到一定值后,随着保水剂吸水倍率的降低,吸持量也随之降低。     

凹凸棒土/聚丙烯酸钠保水保肥树脂制备及性能

[目的]探讨凹凸棒土/聚丙烯酸钠复合树脂制备的最佳条件及其保水保肥性能。[方法]采用水溶液聚合法合成出高吸水性能的凹凸棒土/聚丙烯酸钠复合树脂,通过正交试验确定制备保水剂的最佳条件,并通过性能研究试验确定最佳条件下制备的保水剂性能指标。[结果]制备吸水剂的最佳条件为：交联剂、凹凸棒土、引发剂用量分别占树脂单体质量的0.050%、15.000%、0.450%,温度为75℃,中和度为90%。在此条件下制备的保水剂性能指标是：蒸馏水吸水倍率为762 g/g;保水剂在室温下24 h的水分蒸发率〈10.00%,在50℃水浴锅中10 h水分蒸发率为99.11%。[结论]该保水剂具有良好的保水保肥性能,对10.0 g/L的尿素溶液的吸附倍率为500g/g;由0.1 g树脂饱和吸附15%尿素溶液后制备的溶胶肥,用50 m l蒸馏水动态淋滤后尿素残留为34.4%。     

膨润土/聚丙烯酸钠-丙烯酰胺复合保水剂的研究

以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,采用溶液聚合法,制备膨润土/聚丙烯酸钠-丙烯酰胺(BE/PAA-AM)高吸水复合保水剂。研究了膨润土添加量、丙烯酰胺用量、交联剂、引发剂、中和度对复合保水剂的吸水倍率和耐盐性的影响。结果表明,当膨润土质量分数为15%,15%丙烯酰胺、0.02%交联剂、0.01%引发剂,中和度为0.7时,该复合保水剂的吸水倍率为438 g/g,耐盐倍率为63 g/g。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)与扫描电子显微镜(SEM)分析表明,膨润土与单体结合良好。     

改性棉秆纤维素制备耐盐保水剂及其性能研究

以棉秆和丙烯酸为原料,过硫酸铵为引发剂,N'N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用水溶液聚合法制备改性棉秆纤维素基耐盐保水剂,通过X射线衍射、扫描电镜及热重分析仪进行了表征,同时研究了不同反应条件下保水剂的保水效果。结果表明,当改性棉秆纤维素用量为2 g,交联剂用量为0. 3%,引发剂用量为0. 6%,单体丙烯酸为12 g,温度控制为70℃,中和度为70%时,保水剂在蒸馏水、0. 9%NaCl溶液中平均吸水倍率为163. 76 g/g和52. 87 g/g,在50℃的环境下可以有效保水10 h,同等条件下无保水剂时2 h即完全失水,保水时长增加了说明制备的保水剂具有良好的保水吸水效果。     

微波辅助亚麻屑纤维素基可降解土壤保水剂的制备及性能

利用微波辅助合成了亚麻屑纤维素基土壤保水剂,测定分析了不同pH值条件下的吸水性能,可重复吸水和吸附金属离子的能力,30和60℃下保水性能,32、40℃下的可生物降解能力;利用环境扫描电镜观察了表面形貌。结果表明:当pH为7时,吸水倍率达到最大值991g/g;合成的保水剂经6次吸水—烘干循环后,失去再吸水能力,且具有良好的保水性,对金属离子有一定的吸附性,离子质量浓度在0.5～4.5mg/L范围内,其对Cu2+和Pb2+的最大吸附容量为778mg/g和1327mg/g。32、40℃的土壤中降解54d时,质量损失率分别达到19%和39%;扫描电镜观察发现,合成的保水剂表面多孔,充分吸水后有很强的成膜性。     

化学肥料对保水剂吸水倍率及养分吸持的影响

[目的]为保水剂正确使用和进一步开发提供依据。[方法]测定3种保水剂在尿素、碳酸氢铵、硫酸铵和氯化铵溶液中的吸水倍率及养分吸持量,研究不同氮肥对保水剂吸水、保肥性能的影响。[结果]保水剂在各种肥料溶液中的吸水倍率显著下降,并随肥料浓度的增加下降幅度增加。随着肥料浓度的增大,保水剂对尿素中氮的吸持量和吸持率增加,对碳酸氢铵、硫酸铵和氯化铵中氮的吸持量增加、吸持率降低。氯化铵对保水剂吸水倍率的影响最大,然后是硫酸铵、碳酸氢铵、尿素。在碳酸氢铵、硫酸铵和氯化铵浓度为10%时,3种保水剂的相对吸水倍率下降到10%左右,对氮的吸持量增加到741.1~814.6 mg/g。[结论]保水剂和肥料品种不同,吸水倍率、吸持量和吸持率也不同。最高浓度下,保水剂对氮肥吸持率按碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、尿素次序依次增大。     

保水剂在大豆上的应用效果

采用盆栽试验的方法,通过测定使用保水剂后大豆体内生理指标的变化,确定不同保水剂的保水效果。结果表明,改良型海礁王的效果最显著。施用保水剂后大豆体内过氧化氢酶活性、谷胱甘肽酶活性、抗坏血酸过氧化物酶活性及还原型谷胱甘肽含量明显高于对照,丙二醛含量和脯氨酸含量明显降低。     

保水剂施用方式对土壤酶活性及马铃薯产量的影响

【目的】研究不同保水剂施用方式对内蒙古西部半干旱偏旱地区土壤酶活性及马铃薯产量的影响,以筛选出合适的保水剂及施用方式。【方法】以聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸钾(PAA-K)为材料,设不施保水剂(CK)、穴施PAM、沟施PAM、穴施PAA-K、沟施PAA-K 5个处理,分析不同保水剂及其施用方式下马铃薯不同生育时期、不同土层土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和产量的变化。【结果】土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性随马铃薯生育时期的推进呈现"单峰"曲线变化,均于马铃薯块茎膨大期达峰值。与CK相比,施用保水剂处理均能提高土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性,且对于同一种保水剂,穴施处理提高幅度大于沟施处理。在马铃薯块茎膨大期,穴施PAM、穴施PAA-K、沟施PAM、沟施PAA-K处理0~10cm土层的土壤过氧化氢酶活性较对照分别提高了12.92%,11.97%,9.06%和6.02%,土壤脲酶活性较对照分别提高了12.38%,2.33%,0.86%和0.31%,土壤蔗糖酶活性较对照分别提高了22.99%,17.03%,20.50%和18.34%,土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性随土层的增加逐渐降低。与CK相比,施用保水剂显著提高了马铃薯产量和商品薯率,降低了小薯率。穴施PAM、穴施PAA-K、沟施PAM、沟施PAA-K分别较对照增产12.08%,10.45%,7.37%和5.22%。【结论】施用保水剂PAM、PAA-K均提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性及马铃薯产量和商品薯率,降低了小薯率,其中穴施PAM效果最好。     

聚丙稀酰胺高吸附树脂与重金属离子的相互作用

为探究高吸附树脂对重金属离子的吸附能力,用聚丙烯酰胺高吸附树脂对Cu(NO3)2、Pb(NO3)2标准溶液进行吸附,研究高吸附树脂与Cu2+、Pb2+的相互作用关系。结果表明:高吸附树脂吸水倍率随Cu2+、Pb2+浓度增大而显著减小,两者之间存在显著幂函数关系。离子吸附量随Cu2+、Pb2+浓度增大而显著增大,吸附平衡时Cu2+、Pb2+的最大吸附量分别为131.72、242.68 mg/g,高吸附树脂吸附过程符合Freundlich等温吸附方程。高吸附树脂对Cu2+、Pb2+的吸附量随时间增加而增大,吸附速率逐渐减小,吸附动力学可用准二级动力学方程描述。相同质量浓度下,高吸附树脂对Pb2+的吸附量和吸附速率均大于Cu2+。吸水凝胶在去离子水中和硝酸溶液中解吸很快,大约1 h后达到平衡,高吸附树脂在去离子水中解吸率不高,但在1 mol/L HNO3溶液中Cu2+、Pb2+解吸率均大于85%。高吸附树脂3次重复吸附后,Cu2+、Pb2+平衡吸附量分别为第1次吸附量的75.36%和78.12%,重复吸附性能良好。研究结果可为高吸附树脂应用于含有重金属的污水处理和土壤修复提供参考。      

高吸水树脂对侵蚀性土壤物理性状的影响

应用高吸水树脂改良侵蚀性土壤物理性状的结果表明 :高吸水树脂可以改善土壤结构 ,减小土壤容重 ,增加土壤空隙度 ,改良通气性 ,提高保水率 .在侵蚀性土壤中加入 0 .2 5 % -1 .0 0 %质量分数的高吸水树脂 ,土壤含水量可提高 1 -2倍 ,土壤团聚体数量增加 1 -4倍 .加入 0 .2 5 % -0 .5 0 %质量分数的高吸水树脂可以提高土壤稳定渗透率 ,防止土壤板结 ;加入1 .0 0 %质量分数的高吸水树脂能有效防止水分向下渗透     

保水剂对玉米产量性状和产量的影响

试验选择玉米为指示作物,采用小区试验和大田对比试验相结合的方法,研究几种保水剂对干旱气候条件下玉米产量性状和产量的影响。小区试验结果表明,浙江建德“绿洲”超强保水剂增产效果极显著(F=21.83),使玉米增产9.73%。大田对比试验结果表明,保定“科翰98”高效抗旱保水剂增产效果最佳,使玉米增产25.9%～26.3%。     

保水剂对土壤蒸发及玉米幼苗抗旱性的影响

通过室内模拟试验和玉米盆栽试验,研究了5种保水剂对土壤蒸发量和玉米幼苗抗旱性的影响。结果表明,保水剂能够降低土壤表面的蒸发量,其中以保定“科翰98”高效抗旱保水剂处理的总蒸发量最小,比对照降低了8.95%,效果最显著。保水剂的施用有利于增强玉米的抗旱性,施用保水剂使细胞质膜透性、过氧化氢酶的活性、丙二醛含量和脯氨酸含量降低,其中以保定“科翰98”效果最佳。     

超吸水聚合物对混凝土渗透性及耐久性的影响

【目的】探讨超吸水聚合物(SAP)对混凝土坍落度、抗压强度、抗渗性、抗冻融性及耐久性的影响。【方法】采用坍落度试验、抗压强度试验及渗透试验,在混凝土中分别掺入相对水泥含量0.4%,0.3%,0.2%,0.1%,0%SAP,测定混凝土的坍落度,养护7和28d抗压强度、抗冻融性以及养护28d抗渗性。【结果】随着SAP含量的增大,混凝土的坍落度减小;当SAP含量为0.2%时,养护7d混凝土的抗压强度最高,养护28d混凝土抗渗性和抗冻融性均最强;当SAP含量高于0.2%时,随着SAP含量的继续增加,混凝土抗压强度、抗渗性和抗冻融性均减小。【结论】掺入SAP可以使混凝土的早期开裂及收缩减小,当其含量达0.2%时,混凝土的抗渗透性尤其是冻融状态下的抗渗透性能够得到明显改善和提高,同时在一定程度上增强了混凝土的耐久性。     

蔗渣/羟丙基淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂降解性能分析

[目的]考察蔗渣/羟丙基淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂的降解性能,为复合高吸水树脂的开发与应用提供参考依据.[方法]以蔗渣和羟丙基淀粉为原料制备复合高吸水树脂,分别将其掩埋于土壤中、放置于土壤表面、浸渍于1 mol/L HCl、0.9% NaCl和1 mol/L NaOH溶液中,采用失重法研究该复合高吸水树脂的降解率与处理时间的变化关系,并进行SEM检测.[结果]蔗渣/羟丙基淀粉/丙烯酸复合高吸水树脂在化学溶液中的降解率大于土壤掩埋法和土壤表面放置法初期的降解率.溶液浸渍法中,复合高吸水树脂在1 mol/L NaOH溶液中的降解率最大,降解7d后,树脂外表层破碎;其次是0.9% NaC1溶液,降解率最低为1 mol/L HCl溶液.复合高吸水树脂在土壤中和土壤表面的降解过程均呈先缓后快的变化趋势,降解至63 d,经土壤掩埋的树脂表面破碎、凹凸不平、有颗粒,且降解率(47.52%)明显大于在土壤表面的降解率(13.16%).[结论]复合高吸水树脂经不同方法处理的降解程度不同,综合考虑降解速率、处理成本和环保等因素,以土壤掩埋法较适用.     

沃特和PAM对土壤水分及玉米生长的影响

    为了鉴别沃特保水剂的施用效果及确立合理的施用量,在陕北黄土丘陵沟壑区,采用田间试验方法,开展沟施不同用量沃特及PAM对土壤水分和玉米生长的影响研究.结果表明,玉米生育期间10～20 cm土层和40～50 cm土层土壤贮水量均随沃特、PAM施用量的增大而提高.玉米三叶期0～50 cm土层、拔节期0～100 cm土层、抽穗-吐丝期0～150 cm土层、成熟期0～200 cm土层土壤贮水量均显著高于对照,且随沃特、PAM施用量的增大而提高.玉米叶片光合速率、茎叶生物量、根系生物量、果穗生物量、茎杆粗度、籽粒产量、千粒重均随沃特、PAM施用量的增加而提高.从播种到成熟期,玉米耗水量减少,水分利用效率、水分产出率极显著提高.相同施用量沃特、PAM的土壤贮水量和玉米生物量、产量无显著差异.在陕北黄土丘陵沟壑区,沃特、PAM在玉米生产中沟施应以45 kg·hm-2左右为宜.     

不同保水剂对土壤特性及烤烟生长的影响

为提高秦巴山区黄棕壤烟田的土壤性能,减少季节性干旱对烤烟生长的影响,以不施保水剂为对照,在烟田整地起垄前分别施入聚丙烯酸钾(K-PAM)、聚丙烯酰胺(PAM)和腐殖酸钾(KHm)3种保水剂,测定施用不同保水剂后的土壤容重、土壤水分和烤烟生长状况、常规化学成分及经济性状。结果表明,聚丙烯酸钾和聚丙烯酰胺保水剂均降低0～40cm土层土壤容重,在烤烟旺长期提高0～40cm土层土壤水分。不同保水剂均可提高烤烟常规化学成分含量,其中腐殖酸钾保水剂显著降低烤烟的糖碱比和氮碱比。聚丙烯酸钾保水剂提高烤烟的产量、产值、上等烟比例及净增产值,而聚丙烯酰胺和腐殖酸钾保水剂处理组则降低烤烟的净增产值。因此,建议秦巴山区黄棕壤烟田选用聚丙烯酸钾类保水剂。