具有节水调温固沙功能的黏土基固沙材料制造技术

本发明专利技术公开了一种集节水、调温、固沙功能为一体的多功能黏土基固沙材料，属于治沙固沙领域。本发明专利技术的固沙材料以黏土、生物质废弃物、动物骨头、动物粪便、珍珠岩、乳酸、氢氧化钾、磷酸、天然乳化剂、纤维素为原料，按一定的工艺制备而成。使用时用喷洒设备直接喷洒于沙漠表面即可，结皮厚度控制在5~10mm。实验表明，本发明专利技术产品集调温、节水、固沙于一体，而且原料均为天然产物，成本低廉，制备工艺简单，使用后不会对环境造成任何二次污染，对沙漠地区植被恢复重建具有积极地作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种黏土基固沙材料，尤其涉及一种具有节水、调温、固沙功能的黏土 基固沙材料，属于治沙固沙领域。
技术介绍
土地沙漠化是一个世界性的生态环境问题。据联合国环境规划署（UNEP)统计，全 球已经受到和预计会受到荒漠化影响的地区占全球土地面积的35%。我国是世界上荒漠化 严重的国家之一。全国沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化调研结果表明，我国荒漠化土地 面积为262. 2万平方公里，占国土面积的27. 4%，近4亿人口受到荒漠化的危害，每年因荒漠 化危害造成的直接经济损失达1200亿元，生态，社会和经济均受到了严重的影响。 解决沙漠地区生态恢复重建问题，首要问题是解决沙粒的移动问题。在不同的地 区，流沙区的治理措施不同，但主要有工程固沙、生物固沙、化学固沙3种。对比实际效果发 现，大部分工程固沙(如使用尼龙方格）和化学固沙(如使用水玻璃）是失败的，并会对沙区 环境带来严重的二次污染。近年来，随着人们环保意识的提高，采用植物固沙为主、工程措 施固沙(使用环境友好材料）为辅的固沙方法被大量推广。其次，恢复植被重建。植被的生 存，离不开营养和水分，但流沙恰好提供不了这两类物质，因此，如何长久有效的为固沙植 物提供营养和水分，是生态恢复建设的重要条件。另外，沙漠昼夜温差大，温度骤升骤降现 象对沙区植物的存活也有重要的影响。所以，开发一种绿色环保的固沙剂显得尤为重要。 目前，固沙剂的研宄较为广泛，报道最多的就是化学固沙剂，例如内交联型可生物 降解水性聚氨酯固沙剂，淀粉接枝丙烯酸/醋酸乙烯酯固沙剂，高分子有机固沙剂，生物质 废弃物与化学试剂结合制备的固沙剂，无机盐类固沙剂等。化学固沙剂的主要优点是制备 方便，耐候性好，但其缺点也是致命的，大部分化学固沙剂在流沙表面喷洒后，造成沙生植 物大面积死亡，雨水的通过性也不好，更重要的是一旦沙面被破坏后，留在沙漠中的化学固 沙剂会对环境造成二次污染，很难降解清理。 在众多的固沙剂中，淀粉基固沙剂、生物质废弃物基固沙剂及黏土基固沙剂是完 全环保可降解的，也可以给沙生植物提供生长的营养，但淀粉基固沙剂要用到大量的淀粉， 会造成成本的提高，也对粮食的供应造成了潜在的危险。生物质废弃物及黏土基固沙剂从 根本上可以解决这两个问题，是近年来固沙剂领域的研宄热点。 中国专利（CN 102229804 A)中提到了一种黏土基固沙材料，该黏土基复合固沙材 料以黏土、水玻璃、路易斯酸、有机高分子等为原料，按一定的比例混合，加水配制成一定浓 度的溶液后，喷洒到沙的表面，在露天环境让其自然干燥，形成固结皮；或先将黏土和沙子 按一定的比例混合均匀，堆放成格子，再在其表面喷洒由水玻璃，路易斯酸、有机高分子和 水配成的溶液，在露天环境让其自然干燥，形成固结皮，制备成防沙固沙薪土格。该专利技术的 缺点是原料中大量使用了水玻璃及有机高分子材料，这样的固沙剂对环境仍然会造成二次 危害。中国专利（CN 103289017 A)以黏土为主要原料，接枝共聚丙烯酰胺类、生物胶得到的 固沙剂，虽然该专利技术提到了保水保温的效果，但是大量使用聚丙烯酰胺提高了材料的成本， 降低了材料的降解能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种具有节水调温固沙功能的 黏土基固沙材料。 一、黏土基固沙材料 本专利技术具有节水调温固沙功能的黏土基固沙材料，是以黏土、生物质废弃物、动物骨 头、动物粪便、珍珠岩、氢氧化钾、磷酸、乳酸、天然乳化剂、纤维素为原料制备而成。其具体 原料配比和制备工艺如下： 原料配比：以重量份计 黏土 60~85份，生物质废弃物15~8份，动物骨头5~2份，动物粪便5~1份，珍珠岩2~1 份，乳酸3~1份，氢氧化钾3~0. 3份，磷酸1~0. 1，天然乳化剂1~0. 6份，纤维素5~1份。 制备工艺： (1) 将生物质废弃物、动物粪便干燥，粉碎，过400目筛后混合，并用水配置成质量分数 为55~80%的悬浮液；加入氢氧化钾后，在55~100°C下活化5~15h，再加入磷酸中和，得到活 化的生物质废弃物和动物粪便悬浮液； (2) 将动物骨头粉碎、过400目筛后用水配置成质量分数为2~10%的悬浮液，并在 35~100°C下活化2~5h，得到活化的动物骨头凝胶状固体； (3) 将活化的生物质废弃物和动物粪便悬浮液，活化的动物骨头凝胶状固体，黏土，珍 珠岩粉末，乳酸，纤维素及天然乳化剂混合后高速搅拌(搅拌速度是800~1500r/min，时间是 l~3h)，然后加水配置成质量分数为10~30%的乳液，即得本专利技术的固沙材料。 其中黏土为黄土，红土，白土，黑土，坡缕石，蒙脱土，高岭土等；其粒径在200目以 上。黏土的主要作用是形成黏土结皮的，并起到保温作用，同时为植物提供营养。 生物质废弃物采用植物秸杆(玉米秸杆，水稻秸杆，花生秸杆，小麦秸杆，马铃薯秸 杆，高粱秸杆，谷物秸杆，向日葵秸杆，荞麦秸杆，锯末，树叶)，马铃薯废渣等。生物质废弃物 主要是增强黏土结皮抗压抗风蚀的作用，另外生物质废弃物可以是黏土结皮内部疏松，增 加植物根部的透气性。 天然乳化剂可以是卵磷脂、羊毛脂、羊毛醇、羊毛酸、蜂蜡中的至少一种；天然乳化 剂的作用是分散水溶液中的各组分，使各组分能够更加均匀的混合，并且使得固沙材料在 运输使用过程中减少相分离。 所述珍珠岩的粒径在400~800目；珍珠岩主要是协同黏土，增加固沙材料的温度 调控作用。 纤维素可以甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟乙基纤维素。纤维素在溶液状态 时，起到润滑的作用，使得溶液的喷洒更为顺畅；在固沙材料结皮后，该材料在固体状态能 够提高黏土结皮的抗风蚀能力。 动物骨头可以是任何动物的骨骼，其作用主要是发挥天然胶黏剂的作用，添加该 物质后，结皮形成的时间能够大大缩短，从而使得固沙材料的效率。 动物粪便任何动物的粪便，其为植物提供天然营养元素的作用；另外该物质中含 有大量的微生物，能够调控结皮的疏松程度，更利于植物的生长。结皮过于紧密，不利于植 物的生长。 氢氧化钾主要是对生物质废弃物进行活化，使其能够更好的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有节水调温固沙功能的黏土基固沙材料，是以黏土、生物质废弃物、动物骨头、动物粪便、珍珠岩、氢氧化钾、磷酸、乳酸、天然乳化剂、纤维素为原料制备而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷自强，周鹏鑫，张哲，马国富，马德龙，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62