本发明专利技术公开了一种无机黏土‑碱纤维素保水材料的制备方法，是在无机黏土中加入其质量0.1~4.5%的碱纤维素混合均匀，再加入无机黏土质量60~85%的自来水，搅拌均匀，干燥，粉碎，即得无机黏土‑碱纤维素复合保水材料。本发明专利技术以天然的无机黏土作为原料，可以很好的降低土壤节水材料的生产成本；并且，黏土的使用可以为沙生植物提供必需的营养物质，使其快速的生长。碱纤维素的长链结构和所携带的强亲水基团使得此材料在具有优异的粘结性外，还具有良好的保水和吸水性能；本发明专利技术制备的土壤保水材料具有优异的保水性能，能有效减少水分流失，提高土壤生态功能，为植物生长提供良好的水土条件，促进植被或作物的生长。
Preparation of an inorganic Clay-Alkali cellulose water-retaining material
The invention discloses a preparation method of inorganic clay alkaline cellulose water-retaining material. The inorganic clay alkaline cellulose composite water-retaining material is obtained by adding 0.1-4.5% alkaline cellulose into the inorganic clay and adding 60-85% tap water of the inorganic clay mass, mixing evenly, drying and crushing. The invention takes natural inorganic clay as raw material, which can reduce the production cost of soil water-saving materials, and the use of clay can provide essential nutrients for sandy plants to make them grow rapidly. The long chain structure of alkaline cellulose and the strong hydrophilic groups it carries make the material have excellent cohesiveness, water retention and water absorption properties. The soil water retention material prepared by the invention has excellent water retention properties, can effectively reduce water loss, improve soil ecological functions, and provide good plant growth. Water and soil conditions promote vegetation or crop growth.
【技术实现步骤摘要】
一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法
本专利技术涉及一种用于土壤保墒的保水材料，尤其涉及一种无机黏土-碱纤维素复合保水材料的制备方法，属于水土保持
技术介绍
人多地少是我国的基本国情，可利用耕地还在不断减少，扩展生存空间只有利用沙地（我国沙地26亿亩，耕地不足20亿亩）。但许多沙地位于干旱半干旱风沙危害区，年降水稀少，利用沙地旱地的最大障碍就是缺水。降水越少的地区，蒸发损耗水分所占的比例就越高。例如在极端干旱地区，雨水的90%以上通过蒸发损耗，在干旱地区，雨水的80~90%通过蒸发损耗，在半干旱地区，雨水的约50%通过蒸发损耗。对陕北黄土高原农田土壤蒸散规律的研究表明，年蒸发量占降水量的74.4%。可见在干旱半干旱地区，雨水损耗的主要途径是蒸发。当前，土地干旱已经是全国性和国际性的重大生态环境问题，要遏止日益严重的土地荒漠化势头，必须采取有效的、切实可行的保水技术和措施，对干旱土地进行有效且经济环保的可持续化治理。面对日益严重的环境问题，为了我国的生态文明建设，水土保持显示出其重要的地位。在保持土壤水分，防止水土流失和土地沙漠化的工程中，保水材料起到了十分重要的作用。目前，保水材料主要有高吸水性树脂和地膜。高吸水性树脂的制备过程较复杂、对制备条件和反应设备要求较高。地膜使用价格高，易引起环境污染，在多风沙漠地区使用受限。而高分子具有来源广泛、可降解和无毒害优点，并且，在干旱地区使用一些高分子保水材料，不仅可以提高土壤的保水率，提高土壤墒情，减少土壤贫瘠化，而且还能有效防止水土流失、提高土壤生态功能，为植物生长提供良好的水土条件，有利于植被或作物的生长。因此，基于天然高分子和无机黏土的环境友好型有机-无机复合节水材料的设计和开发引起了人们的极大关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无机黏土-碱纤维素的制备方法。一、无机黏土-碱纤维素保水材料的制备本专利技术无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法，在无机黏土中加入其质量0.1~4.5%（优选2.5~4.5%）的碱纤维素混合均匀，再加入无机黏土质量60~85%的自来水，在转速300~500r/min下搅拌60~120min；造粒，干燥，即得无机黏土-碱纤维素复合保水材料。所述碱纤维素为羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、甲基纤维素钠、羟乙基纤维素钠、羟丙基纤维素钠和羟丙基甲基纤维素钠中的至少一种。碱纤维素类的长链结构和所携带的强亲水基团使得此材料在具有优异的粘结性外，还具有良好的保水和吸水性能；另外，碱纤维素材料具有来源广泛、可再生、生物可降解、无毒无害等优点，避免了对土壤的二次污染。所述无机黏土为红土和黄土的混合物，且红土与黄土的质量比1:0.2~1:5。使用前，无机黏土经除杂质后，干燥，粉碎至100~200目。黄土和红土作为原料，可以很好的降低土壤节水材料的生产成本；此外，黄土和红土的使用可以为沙生植物提供必需的营养物质，使其快速生长。二、无机黏土-碱纤维素的结构与性能下面对本专利技术中无机黏土-碱纤维素保水材料的结构和性能进行分析说明，并与无添加碱纤维素保水材料进行比较。图1为本专利技术制备的无机黏土-羧甲基纤维素钠保水水材料的红外光谱图。a曲线（无机黏土）在1438cm-1处的吸收峰归因于C-OH的弯曲振动，该显著的特征吸收峰在无机黏土-羧甲基纤维素钠保水材料的红外光谱图（曲线c）中明显减弱。此外，a曲线（无机黏土）中位于1026cm-1处的强吸收峰是由于=Si-O的伸缩振动，该吸收峰在c曲线中出现；同时在470cm-1处的吸收峰为Si-O-Si的弯曲振动峰，也出现在c曲线中。b曲线（羧甲基纤维素钠）在3420cm-1处的吸收峰归属于O-H的伸缩振动；在1599cm-1处的吸收峰归属于羧羰基的非对称伸缩振动，1420cm-1处的吸收峰归属于羧羰基的对称伸缩振动；在1109cm-1处的吸收峰为C-O-（H）中的C-O伸缩振动，1060cm-1处的吸收峰是醚键的伸缩振动；650cm-1附近的吸收峰是-OH的面外弯曲振动峰；这些特征吸收峰在c曲线中发生偏移且明显减弱。以上结果表明无机黏土与羧甲基纤维素钠发生了相互作用。图2为本专利技术制备的无机黏土-羟甲基纤维素钠保水材料的红外光谱图。图中，a曲线（红土）在1438cm-1处的吸收峰归因于C-OH的弯曲振动，该显著的特征吸收峰在无机黏土-羟甲基保水材料的红外光谱图（曲线c）中明显减弱。此外，a曲线（无机黏土）中位于1026cm-1处的强吸收峰是由于=Si-O的伸缩振动，该吸收峰在c曲线中出现；同时在470cm-1处的吸收峰为Si-O-Si的弯曲振动峰，出现在了c曲线中。b曲线为羟甲基纤维素钠的红外光谱图，在1647cm-1处的吸收峰归属于羟甲基基团的特征吸收峰；3462cm-1处的吸收峰为-OH的振动峰，这些吸收峰在c曲线中强度均发生变化。以上结果表明无机黏土与羟甲基纤维素钠发生了相互作用。图3为本专利技术制备的无机黏土-羟丙基甲基纤维素钠保水材料的红外光谱图。图3中，a曲线（无机黏土）在1438cm-1处的吸收峰归因于C-OH的弯曲振动，该显著的特征吸收峰在无机黏土-羟丙基甲基纤维素钠保水材料的红外光谱图（曲线c）中明显减弱。此外，a曲线（无机黏土）中位于1026cm-1处的强吸收峰是由于=Si-O的伸缩振动，该吸收峰在c曲线中出现；同时在470cm-1处的吸收峰为Si-O-Si的弯曲振动峰，出现在了c曲线中。b曲线为羟丙基甲基纤维素钠的红外光谱图，1688cm−1处为脂肪族C=O伸缩振动峰，骨架中的C=O伸缩振动峰在1034cm-1；在1516cm-1的吸收峰是芳香结构骨架中C=C伸缩振动峰，这些吸收峰在c曲线中明显减弱或消失。以上结果表明无机黏土与羟丙基甲基纤维素钠发生了相互作用。图4为未添加碱纤维素和添加碱纤维素后保水材料的扫描电镜图。其中，a、b、c、d分别为无机黏土、无机黏土-甲基纤维素钠土保水材料、无机黏土-羟乙基纤维素钠保水材料、无机黏土-羟丙基纤维素钠保水材料的扫描电镜图。从图4中可以看出，无机黏土-碱纤维素保水材料的表面形貌均因纤维素的加入而发生了改变，无机黏土的表面形貌相对疏松，而添加了碱纤维素之后，其微观表面形貌变得相对紧密，颗粒之间的粘结性增强，孔隙减小，一定程度上阻碍水分子顺利通过黏土-碱纤维素保水材料，从而达到提高土壤保水能力的效果。图5为无机黏土（a）、无机黏土-羧甲基纤维素钠保水材料（b）、无机黏土-羟甲基纤维素钠保水材料（c）、无机黏土-甲基纤维素钠保水材料（d）、无机黏土-羟乙基纤维素钠保水材料（e）、无机黏土-羟丙基纤维素钠保水材料（f）、无机黏土-羟丙基甲基纤维素钠保水材料（g）颗粒的粒径分析图。从图5可以看出，无机黏土颗粒的粒径主要分布在396~615nm之间；无机黏土-羧甲基纤维素钠保水材料颗粒的粒径主要分布在615~1480nm之间；无机黏土-羟甲基纤维素钠保水材料颗粒的粒径主要分布在955~3090nm之间；无机黏土-甲基纤维素钠保水材料颗粒的粒径主要分布在1280~1990nm之间；无机黏土-羟乙基纤维素钠保水材料颗粒的粒径主要分布615~955nm之间；无机黏土-羟丙基纤维素钠保水材料颗粒的粒径主要分布在712~955nm之间；无机黏土-羟丙基甲基纤维素本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无机黏土‑碱纤维素保水材料的制备方法，在无机黏土中加入其质量0.1~4.5%的碱纤维素混合均匀，再加入无机黏土质量60~85%的自来水，搅拌均匀，干燥，粉碎，即得无机黏土‑碱纤维素复合保水材料。
【技术特征摘要】
1.一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法，在无机黏土中加入其质量0.1~4.5%的碱纤维素混合均匀，再加入无机黏土质量60~85%的自来水，搅拌均匀，干燥，粉碎，即得无机黏土-碱纤维素复合保水材料。2.如权利要求1所述一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法，其特征在于：所述碱纤维素为羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、甲基纤维素钠、羟乙基纤维素钠、羟丙基纤维素钠和羟丙基甲基纤维素钠中的至少一种。3.如权利要求1所述一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷自强，程莎，孙煜娇，孙晓妹，彭辉，曾巍，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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