一种固沙剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固沙剂的制备方法，属于沙漠治理技术领域。本发明专利技术对木醋杆菌进行发酵培养，使其产生细菌纤维素，用乙二胺和高碘酸钠处理细菌纤维素降低细菌纤维素的结晶度，使羟基暴露出来，再用一氯乙酸改性细菌纤维素使其羧甲基化，增加细菌纤维素的羧基，然后再将细菌纤维素与硫酸氨基胍接枝，增加细菌纤维素的亲水性基团，使其具有更强的保水能力，且细菌纤维素粘度较大，可使原本松散的沙粒胶结成较大的稳定体，起到固沙的作用，而粉煤灰和氧化铝可与沙子中的二氧化硅反应，形成凝胶固定沙子。本发明专利技术制备步骤简单，所得固沙剂具有较好的保水性和抗渗能力，使用后有效提高了作用持久性，固沙效果佳、强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种固沙剂的制备方法
本专利技术涉及一种固沙剂的制备方法，属于沙漠治理

技术介绍
随着人类工程活动对地表作用日益加剧，从而导致了一系列生态环境破坏，如水土流失、扬尘、沙漠化等，严重制约了经济社会的发展，成为国家性甚至国际性重大生态环境问题。因此研究有效的水土保持和防尘固沙途径，是摆在我们面前的紧迫任务。固沙的方法有三种，即机械固沙、植物固沙和化学固沙。机械固沙如设置沙障、草方格等，特点见效快，但投入较大，不适合大范围使用；植物固沙：主要是在沙漠的边缘或腹地种植防护林或者在沙面上进行植物结皮，降低沙漠的风速，防止沙漠起沙，进而达到固沙的目的，植物防风固沙具成本低，但费时费力；化学固沙是三者中使用效果好、较便捷的一种方法，它是利用固沙剂在沙面形成一种不透性的薄膜，进而起到沙面固定的作用。目前常用的固沙剂为聚氨酯型固沙剂，它是一种带有活性异氰酸基（-NCO）的预聚体，当固沙剂与水按一定的比例稀释，喷洒在撒播植被草种的砂土层上后，聚氨酯预聚体将与水快速反应，形成高分子聚合物。这种高分子聚合物便会填充土中孔隙及包裹土颗粒，从而在土颗粒和固沙剂之间形成物理的或化学的联系，同时通过高分子自身的空间网络结构的特点，充分利用高分子末端大量的活性羟基或羧基等官能团，与土颗粒表面基团发生物理或化学反应，将土颗粒粘结成网络状的结构整体，在表面形成一定厚度的固化层。但该类固沙剂抗冲刷能力弱，保水性和抗渗能力差，使用后固化层厚度薄强度低，导致作用持久性降低，固沙效果不佳。因此，研究开发一种保水性好、固沙效果佳的固沙剂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统固沙剂保水性和固沙效果不佳的弊端，提供了一种固沙剂的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：（1）称取2～3kg椰汁和800～1000mL水混合后，得到发酵底物，将发酵底物和发酵底物质量8%的木醋杆菌菌种混合后，通风发酵8～12天，待发酵结束，将发酵产物离心分离，得到沉淀物，即细菌纤维素；（2）取15～20g细菌纤维素和400～500mL质量分数为15%氢氧化钠溶液混合后，在80～90℃保温加热40～50min后，将细菌纤维素膜取出并干燥，得到干燥细菌纤维素膜；（3）将干燥细菌纤维素膜粉碎、过筛，得到过筛物，取6～8g过筛物、200～300mL水、12～15mL乙二胺和3～5g高碘酸钠，在25～50℃保温反应60～90min，反应结束后过滤，得到滤渣，将滤渣水洗，得到洗涤后的滤渣；（4）将洗涤后的滤渣、200～300mL水和8～12g一氯乙酸，在60～70℃保温搅拌反应1～2h后，再加入6～8g硫酸氨基胍，升温至85～95℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后过滤，得到滤饼，将滤饼用醇洗，得到接枝细菌纤维素；（5）称取400～500g粉煤灰和200～300g氧化铝球磨、过筛，得到混合粉末；（6）按重量份数计，依次取15～20份接枝细菌纤维素、6～8份混合粉末和1～3份十二烷基苯磺酸钠搅拌混合后，装袋，即可得到固沙剂。步骤（1）中所述的发酵的温度为30～40℃。步骤（3）中所述的过筛物、水、乙二胺和高碘酸钠的反应温度为40～50℃。步骤（5）中所述的球磨时还可以加入40～50g聚乙烯醇。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以动态培养法对木醋杆菌进行培养，使其产生细菌纤维素，细菌纤维素具有超强的保水能力，且自身弹性模量和抗张强度高，本专利技术中用乙二胺和高碘酸钠处理细菌纤维素降低细菌纤维素的结晶度，使细菌纤维素内部的羟基暴露出来，再用一氯乙酸对细菌纤维素进行改性可使其羧甲基化，增加细菌纤维素的羧基，然后改性细菌纤维素与硫酸氨基胍进行接枝，增加细菌纤维素的亲水性基团，使其具有更强的保水能力，并且接枝细菌纤维素的粘度较大，同时接枝细菌纤维素中的亲水基团可与沙粒表面的Si-OH、Ca2+、Mg2+等通过交联作用、吸附作用等物理化学作用使相邻的松散细沙颗粒由高分子链相互联接，形成较大的稳定体，进而达到固沙的作用；（2）粉煤灰和氧化铝可与沙粒表面的Si-OH通过交联作用形成凝胶状高聚物，可在沙粒表面形成固化层，从而达到固沙的目的。具体实施方式称取2～3kg椰汁加入到盛有800～1000mL水的烧杯中，搅拌混合1～3min，得到发酵底物，将发酵底物转移至气升式发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量8%的木醋杆菌菌种，混合1～3min后，在30～40℃下通风发酵8～12天，待发酵结束，将发酵罐中的物料取出，并置于离心机中，以4000～5000r/min的转速离心处理8～12min，得到沉淀物，即细菌纤维素，取15～20g细菌纤维素加入到盛有400～500mL质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，将烧杯移入水浴锅中，控制水浴温度为80～90℃，保温加热40～50min，加热完毕后，将细菌纤维素膜取出并置于烘箱中，于95～105℃下干燥60～90min，得到干燥细菌纤维素膜；将干燥细菌纤维素膜加入到粉碎机中粉碎，并过80～100目筛，得到过筛物，取6～8g过筛物加入到盛有200～300mL水的烧杯中，再将烧杯移入水浴锅中，控制水浴温度为40～50℃，分别向烧杯中加入12～15mL乙二胺和3～5g高碘酸钠，保温搅拌反应60～90min，待反应结束，将产物过滤，得到滤渣，将滤渣用水洗涤3～5次，再将洗涤后的滤渣放入盛有200～300mL水的烧瓶中，再向烧瓶中加入8～12g一氯乙酸，并将烧瓶移入数显恒温测速磁力搅拌器中，于温度为60～70℃，转速为260～300r/min条件下，保温搅拌反应1～2h后，再向烧瓶中加入6～8g硫酸氨基胍，升温至85～95℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后，将烧瓶中的物料过滤，得到滤饼，用无水乙醇洗涤滤饼3～5次，得到接枝细菌纤维素，依次称取400～500g粉煤灰、200～300g氧化铝和40～50g聚乙烯醇加入到球磨机中，球磨40～50min后，再过80～100目筛，得到混合粉末，最后按重量份数计，依次称取15～20份接枝细菌纤维素、6～8份混合粉末和1～3份十二烷基苯磺酸钠加入到烧杯中，并将烧杯移入数显恒温测速磁力搅拌器中，于温度为40～50℃，转速为150～200r/min条件下，搅拌混合15～20min，待烧杯中的物料自然冷却至室温后，装袋，即可得到抗渗保水型固沙剂。实例1称取2kg椰汁加入到盛有800mL水的烧杯中，搅拌混合1min，得到发酵底物，将发酵底物转移至气升式发酵罐中，再向发酵罐中加入发酵底物质量8%的木醋杆菌菌种，混合1min后，在30℃下通风发酵8天，待发酵结束，将发酵罐中的物料取出，并置于离心机中，以4000r/min的转速离心处理8min，得到沉淀物，即细菌纤维素，取15g细菌纤维素加入到盛有400mL质量分数为15%氢氧化钠溶液的烧杯中，将烧杯移入水浴锅中，控制水浴温度为80℃，保温加热40min，加热完毕后，将细菌纤维素膜取出并置于烘箱中，于95℃下干燥60min，得到干燥细菌纤维素膜；将干燥细菌纤维素膜加入到粉碎机中粉碎，并过80目筛，得到过筛物，取6g过筛物加入到盛有200mL水的烧杯中，再将烧杯移入水浴锅中，控制水浴温度为40℃，分别向烧杯中加入12mL乙二胺和3g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固沙剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取2～3kg椰汁和800～1000mL水混合后，得到发酵底物，将发酵底物和发酵底物质量8%的木醋杆菌菌种混合后，通风发酵8～12天，待发酵结束，将发酵产物离心分离，得到沉淀物，即细菌纤维素；（2）取15～20g细菌纤维素和400～500mL质量分数为15%氢氧化钠溶液混合后，在80～90℃保温加热40～50min后，将细菌纤维素膜取出并干燥，得到干燥细菌纤维素膜；（3）将干燥细菌纤维素膜粉碎、过筛，得到过筛物，取6～8g过筛物、200～300mL水、12～15mL乙二胺和3～5g高碘酸钠，在25～50℃保温反应60～90min，反应结束后过滤，得到滤渣，将滤渣水洗，得到洗涤后的滤渣；（4）将洗涤后的滤渣、200～300mL水和8～12g一氯乙酸，在60～70℃保温搅拌反应1～2h后，再加入6～8g硫酸氨基胍，升温至85～95℃，继续搅拌反应2～3h，反应结束后过滤，得到滤饼，将滤饼用醇洗，得到接枝细菌纤维素；（5）称取400～500g粉煤灰和200～300g氧化铝球磨、过筛，得到混合粉末；（6）按重量份数计，依次取15～20份接枝细菌纤维素、6～8份混合粉末和1～3份十二烷基苯磺酸钠搅拌混合后，装袋，即可得到固沙剂。...

【技术特征摘要】
1.一种固沙剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取2～3kg椰汁和800～1000mL水混合后，得到发酵底物，将发酵底物和发酵底物质量8%的木醋杆菌菌种混合后，通风发酵8～12天，待发酵结束，将发酵产物离心分离，得到沉淀物，即细菌纤维素；（2）取15～20g细菌纤维素和400～500mL质量分数为15%氢氧化钠溶液混合后，在80～90℃保温加热40～50min后，将细菌纤维素膜取出并干燥，得到干燥细菌纤维素膜；（3）将干燥细菌纤维素膜粉碎、过筛，得到过筛物，取6～8g过筛物、200～300mL水、12～15mL乙二胺和3～5g高碘酸钠，在25～50℃保温反应60～90min，反应结束后过滤，得到滤渣，将滤渣水洗，得到洗涤后的滤渣；（4）将洗涤后的滤渣、200～300mL水和8～12g一氯乙酸，在6...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，盛开洋，王维，
申请(专利权)人：吴刚，
类型：发明
国别省市：江苏,32