一种环境友好型角蛋白基固沙剂及其制备方法技术

一种环境友好型角蛋白基固沙剂，由包含以下质量份数的原料制得：畜禽毛15～35份；0.2～4份的碱；5～25份的30%H

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好型角蛋白基固沙剂及其制备方法
本专利技术属于化学固沙防尘
，具体涉及一种环境友好型角蛋白基固沙剂及其制备方法。
技术介绍
土地荒漠化已经成为影响人类社会生存和发展的重大全球性生态环境问题。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%，更为严重的是，全球荒漠化程度及危害也以较快的速度扩大，世界平均每年约有5～7万平方公里土地荒漠化。中国是荒漠化形势最严重的国家之一。我国有风蚀荒漠化、水蚀荒漠化、冻融荒漠化、盐渍荒漠化、盐碱荒漠化等5种类型的荒漠化土地。其中以风蚀荒漠化，即沙漠化，面积最大、分布最广。土地沙漠化的具体危害表现为：1）导致土地退化，可利用土地资源的减少。沙漠化会导致土壤理化性能的降低和损失，使得土地的生产能力下降，这会使得人类所拥有的有效土地面积损失；2）导致生物群落退化，打破生态环境的平衡性。土地沙漠化后，由于风沙的危害，会严重影响到沙漠周边环境的生态平衡，在沙漠化不断扩展的过程中，可能使得空气中的污浊物增加，生物的多样性遭到威胁，生物群落退化，严重破坏了生态环境的平衡性，对整个地球生态环境造成不可逆的损害；3）影响人类正常的生产和社会活动，破坏人类的生活环境，制约人类生活质量的提高，也制约了经济发展；4）自然灾害加剧，如沙尘暴、粉尘污染等频繁发生；5）导致人类加大对自然的索取程度，进一步加快沙漠化进程，形成恶性循环。因此，有效的预防措施和沙漠化治理是目前所需要解决的重要问题。目前，普遍采用的固沙技术有工程固沙、生物固沙和化学固沙。工程固沙，又称机械固沙，即采用机械工程技术，阻挡沙丘移动。工程固沙包括两大类，即机械阻沙和沙障固沙。工程固沙主要包含风沙和地貌处理两个途径，一方面对风沙进行有效的疏导，另一方面改变沙体地貌的粗糙程度，加大抗风能力。工程固沙虽然工期短、见效快，但是建设投资大、费用高。生物固沙，也称植物固沙，是充分利用沙地的有限水分和养分，采取植树、播灌、种草等以林业为主的手段来达到防止沙漠、恢复植被、增加粗糙度目的，改善沙漠环境并提高其生产潜力。生物固沙可以从根本上改善沙漠化问题，而且成本低、稳定、环保，但由于沙漠的生长环境极为恶劣，在沙土地区能生长下来的只有极稀少的植物，过低的成活率和过长的生长周期，使得植物固沙受到严重的限制。化学固沙是指在流动沙丘（地）上喷洒化学粘结材料，在流沙表面形成覆盖层，从而防止风力对沙粒的吹扬和搬运，达到固定流沙、防止沙害的目的。同时化学固沙具有使用方便、成本低、见效快，固沙效果显著等优点，近几年来发展迅速，已成为目前最有前景的固沙治沙方法。化学固沙剂主要包括以下3大类：传统无机类、有机类和有机-无机复合类。虽然很多固沙剂都达到较好的固沙效果，固化层也表现出较好的沙漠适应能力，但也存在以下缺陷：1)成本、稳定性、固沙性能不可兼得；2)固沙剂的滞留问题，由于部分固沙剂为合成高分子类，难以降解，在固沙后期如果不及时清理掉，会对环境造成较大的影响。生物质原料在自然界中分布广泛，无毒无污染、成本低、可降解，如淀粉、木质素、纤维素等，应用这些原料制备固沙剂，不但复合绿色可持续的发展理念，同时降低了化学固沙剂的成本，具有广阔的发展前景。畜禽毛作为一种固体废弃物，自然条件下难以降解，传统的处理方法为焚烧和填埋处理，虽然这种处理方法成本较低，但焚烧后产生的有害气体，包括SOx、NOx等，以及填埋后造成的土地侵蚀，对人类健康和环境造成威胁。畜禽毛是一种丰富的可再生角蛋白资源，采用合适的化学方法提取的角蛋白具有较好的力学性能和热力学特性及生物降解性等，如果将其应用于固沙领域可以改善沙土的结构和理化性质，提高微生物活性，降解后生成的小分子物质，可以促进沙漠植物的生长，培肥地力，实现了经济、社会和环境的可持续发展。公告号为(CN109749752A)的专利技术专利文件中公开了一种固沙材料的制备方法。该专利技术采用从秸秆中提取秸秆纤维，经过发泡处理制得的多孔纤维作为原料，将牛粪和秸秆进行炭化处理得到的生物炭作为固沙材料的填料，壳聚糖吸水凝胶作为助填料，采用物理成孔法制备出一种海绵状纤维素固沙材料。采用生物炭可以提升土壤质量，增加土壤有机碳含量，巨大的比表面积可以提高土壤的持水力，固沙效果好，作用长久。但该专利工艺较复杂，成本高。公告号为(CN110819356A)的专利技术专利文件中公开了一种高抗压型纤维素接枝共聚固沙材料的制备方法。该专利技术专利将氢氧化物中和丙烯酸制得丙烯酸单体溶液，将纤维素接枝到单体中，在交联剂、引发剂、水玻璃和硅溶胶作用下，通过共聚反应制备固沙材料。以高分子树脂为骨架，纤维素为接枝单体，提高了的提高了固沙材料的吸水保水性能和可降解性。水玻璃和硅溶胶可以提高固结层的抗压强度。但该专利工艺较繁琐，成本高。公告号为(CN108329108A)的专利技术专利文件中公开了一种将乙烯醇(PVA)、聚天冬氨酸(PASP)、玉米淀粉、双氰胺粉剂及水进行混合制得多功能螯合液，将低品位油页岩、油页岩灰渣、糠醛渣，进行干燥、粉碎、过筛加入搅拌机中，喷入多功能螯合液搅拌制备的一种固沙剂。所制备的固沙剂养分丰富，提高风沙土肥力水平，降低了低品位油页岩及灰渣土地占用量。但该专利工艺较繁琐，不能完全降解，固沙性能有待提高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种环境友好型角蛋白基固沙剂及其制备方法，解决目前化学固沙材料成本高，强度，耐风蚀性能差，降解性能差的问题，本专利技术制得的固沙剂成本低、具有良好的生物降解性和稳定性，同时抗水、抗风蚀效果显著，实现了环境保护和废弃畜禽毛的资源化利用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种环境友好型角蛋白基固沙剂，按质量质量份数，包括以下原料组份：畜禽毛15～35份；0.2～4份的碱；5～25份的30%H2O2；木质磺酸钙40～80份；丙烯酸120～160份；N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.5份；引发剂1～5份。所述的畜禽毛与水的固液比为1:5～15；所述的碱为KOH或NaOH；所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过硫酸钠。一种环境友好型角蛋白基固沙剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，制备角蛋白水解液；步骤2，根据步骤1制备的角蛋白水解液制备A液；步骤3，将步骤2制得的A液调节为中性，得到固沙剂(KSFA)；步骤4，将步骤3制得的固沙剂，按所需质量分数进行稀释，喷洒在沙土表面。所述的步骤1，其具体过程为：取畜禽毛15～35份加入反应容器中，固液比1：5～15，再向反应容器中加入0.2～4份的KOH或NaOH，5～25份的30%H2O2，在85～95℃下反应搅拌3～5h，停止加热，冷却，出料，制得角蛋白水解液。所述的步骤2，其具体过程为：分别取角蛋白水解液80～120份、木质磺酸钙40～80份，丙烯酸120～160份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.5份、引发剂1～5份加入反应容器中，在65℃～75℃的温度下搅拌0.5～1.5h，制得A液；所述的引发剂为过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境友好型角蛋白基固沙剂，按质量份数，其特征在于，包括以下原料组份：畜禽毛15～35份；0.2～4份的碱；5～25份的30% H

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型角蛋白基固沙剂，按质量份数，其特征在于，包括以下原料组份：畜禽毛15～35份；0.2～4份的碱；5～25份的30%H2O2；木质磺酸钙40～80份；丙烯酸120～160份；N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.5份；引发剂1～5份。


2.根据权利要求1所述的一种环境友好型角蛋白基固沙剂，其特征在于，所述的畜禽毛与水的固液比为1:5～15；所述的碱为KOH或NaOH；所述的引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵或过硫酸钠。


3.根据权利要求1所述的一种环境友好型角蛋白基固沙剂，其特征在于，畜禽毛25份；固液比为1:10；2份的KOH；15份的30%H2O2；木质磺酸钙60份；丙烯酸140份；N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.25份；过硫酸钠2.5份。


4.一种环境友好型角蛋白基固沙剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备角蛋白水解液；
步骤2，根据步骤1制备的角蛋白水解液制备A液；
步骤3，将步骤2制得的A液调节为中性，得到固沙剂(KSFA)；
步骤4，将步骤3制得的固沙剂，按所需质量分数进行稀释，喷洒在沙土表面。


5.根据权利要求4所述的一种环境友好型角蛋白基固沙剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤1，其具体过程为：取畜禽毛15～35份加入反应容器中，固液比1：5～15，再向反应容器中加入0.2～4份的KOH或NaOH，5～25份的30%H2O2，在85～95℃下反应搅拌3～5h，停止加热，冷却，出料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李闻欣，陈玉柔，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61