两种保水剂的制备及其在盐碱地改良中的应用

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:limihu93
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目前,随着人类经济活动的增强,人地矛盾日益加剧,大力开发利用盐碱地能够有效地缓解人们对耕地需求的压力,如何进行盐碱地改良在现阶段显得尤为重要。水作为土壤盐分运移的载体,在土壤盐分向表层积结的过程中起着至关重要的作用。因此,降低盐碱土壤水分蒸发,提高土壤保水保肥性能势必成为改善盐碱土地的有效途径之一。保水剂分子自身具有很好的吸水保水能力,近年来发展迅速,保水剂技术已逐渐成为了一项高新的节水技术。本研究采用水溶液聚合法,在过硫酸铵(APS)的引发作用下,通过加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA),成功合成了两种保水剂:高耐盐型保水剂(Super-absorbent Polymers of High Anti-salt,SRS)和环境友好型保水剂(Environmentally Friendly Super-absorbent Polymers,C-G-SAP)。其中SRS的主要成分为:部分中和的丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG-2600A);C-G-SAP的主要成分为:部分中和的丙烯酸(AA)、壳聚糖(Chitosan)和瓜尔胶(Guar Gum)。同时,利用单因素试验对合成过程中的各因素进行最优化确定。在不同环境条件下(溶液温度、pH、盐溶液类型及浓度),对两种保水剂的环境适应性进行测定,并将它们加入到盐碱土中进行淋溶试验和水肥蒸发试验,确定两种自制保水剂的保水保肥效果。具体得到如下结论:(1)SRS的最佳反应条件为:AA中和度为80%、TPEG-2600A添加量为1.5 g、APS添加量为单体总量的0.20%、NMBA添加量为单体总量的0.02%,此时SRS在去离子水和0.9%NaCl溶液中的吸收效率分别达到2688 g g-1和233 g g-1;C-G-SAP的最佳反应条件为:AA中和度为85%、GG添加量为0.2 g、APS添加量为单体总量的0.30%、NMBA添加量为单体总量的0.02%,此时C-G-SAP在去离子水和0.9%NaCl溶液中的吸收效率分别达到1128 g g-1和185 g g-1。(2)环境温度(480℃)和溶液pH(410)的改变对SRS和C-G-SAP吸水性能的影响较小,不同阳离子盐溶液中两种保水剂的吸水性能变化较大,随溶液盐浓度的增加,两种保水剂的吸收效率明显降低,阳离子类型对吸收效率的影响次序依次为:Mg2+>Ca2+>Na+>K+。同时,两种保水剂在高温或低温的环境下都具有良好的保水效果。(3)淋溶试验发现,SRS和C-G-SAP的加入不仅能够有效降低盐碱土壤中钾肥和氮肥的淋溶累积损失,而且能够提高土壤保水效果,且都随保水剂添加量的增加土壤保水保肥效果越发明显。(4)土壤水肥蒸发试验发现,两种保水剂的加入有利于降低盐碱土壤水分和氮肥的损失。对于土壤含水量而言,随着保水剂添加量的增加土壤水分蒸发损失量降低,土壤含水量升高,但是当盐碱土壤中加入氮肥时,土壤水分蒸发量会增加,且随氮肥添加量的增加水分蒸发量升高;对于土壤氮肥含量而言,保水剂的加入能够抑制土壤中NO3--N和NH4+-N的损失,其中SRS最佳投加量为盐碱土壤总重的0.10%,C-G-SAP最佳投加量为盐碱土壤总重的0.05%。
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