一种有机-无机复合材料及其制备方法和在固沙中的应用技术

本发明专利技术公开了一种有机

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合材料及其制备方法和在固沙中的应用


[0001]本专利技术属于沙漠治理领域，具体涉及一种廉价易得且环境友好的有机-无机复合材料类固沙剂。

技术介绍

[0002]现今，随着社会的快速发展，地球承受着巨大压力，水体污染、土壤沙化、温室效应等现象愈演愈烈，已经对人类的生存环境产生了严重威胁。其中，土壤沙化所导致的生态环境问题尤为明显。为了掌握全国荒漠化和沙化情况，国家每５年组织开展一次全国荒漠化和沙化土地监测工作。目前，全国第六次土地荒漠化和沙化监测工作已经逐步展开，而根据第五次调查结果显示：截至2014年，全国荒漠化土地总面积26115.93万hm2，占国土总面积的27.20％，集中分布于新疆、内蒙古、西藏、甘肃、青海５省，其中，风蚀荒漠化土地面积18263.46万hm2；水蚀荒漠化土地面积2500.85万hm2，盐渍化土地面积1718.57万 hm2；冻融荒漠化土地面积3633.05万hm2。全国沙化土地总面积17211.75万 hm2，占国土总面积的 17.93％。
[0003]因此，在中国防治荒漠化和风沙显得尤为重要，意义重大。经过多年来的监测研究，诸多相关领域的专家和研究者们已经采取一定的有效措施对沙漠进行治理与防治，其中主要以固沙为主，及使用固沙材料将沙粒固定在沙生植物根系周围，为其提供适宜环境。传统的固沙材料主要包括，沙障（比如，砂砾，废弃秸秆等），石油沥青类和生物土壤结皮（比如，地衣，苔藓等）。但是，这些材料由于在性价比、时效性、生态友好、实施便捷性等方面存在诸多缺点，导致其应用受到极大地限制。因此，专利技术一种新型的化学固沙材料显得尤为重要。
[0004]聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)是一种高分子聚合物，它具有很好的粘结性、耐油性和良好的生物相容性，在一定条件下可被完全生物降解，成为二氧化碳和水，在医药合成、农业生产等方面都具有良好的应用前景。
[0005]柚子皮(shaddock peel)，约占整颗柚子重量的44％～54％，通常被直接丢弃，造成了很大的浪费。
[0006]高岭土(Kaolin)，是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、日用化妆品、农药、医药、纺织、化工、建材、国防等工业部门。

技术实现思路

[0007]基于传统固沙材料的不足，本专利技术提供一种廉价易得且环境友好的具有优良固沙性能的有机-无机复合材料。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种有机-无机复合材料，其特点在于，所述复合材料主要由以下原料制备得到：
a)聚乙烯醇，b)果皮粉末，c)粘土，d)交联剂。
[0009]优选地，所述复合材料主要由以下重量份数的原料制备得到：a)聚乙烯醇 1份，b)果皮粉末 0.05~0.5份，如0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5份；c)粘土 0.05~0.5份，如0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5份；d)交联剂 0.01~0.1份，如0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1份。
[0010]更优选地，所述复合材料主要由以下重量份数的原料制备得到：a)聚乙烯醇 1份，b)果皮粉末 0.1~0.2份，如0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2份；c)粘土 0.1~0.15份，如0.1、0.11、0.12、0.125、0.13、0.14、0.15份；d)交联剂 0.05~0.1份，如0.05、0.06、0.0625、0.065、0.07、0.08、0.09、0.1份。
[0011]优选地，所述果皮粉末为柚子皮粉末；优选地，所述果皮粉末为通过200~300目筛的粉末。
[0012]优选地，所述粘土为高岭土。
[0013]优选地，所述交联剂为草酸。
[0014]上述复合材料的制备方法，包括：将聚乙烯醇、果皮粉末、粘土和交联剂在溶剂中混合反应，得到所述复合材料。
[0015]优选地，聚乙烯醇、果皮粉末、粘土和交联剂在溶剂中混合后，先于80~100℃反应1~3小时，再于室温下反应1~5小时。
[0016]上述复合材料在固沙中的应用，将所述复合材料作为固沙剂施于沙粒。
[0017]优选地，所述复合材料的施用量为沙粒重量的1~4wt%。
[0018]更优选地，所述复合材料的施用量为沙粒重量的1.2~2wt%。
[0019]柚子皮主要成分是纤维素、木质素、半纤维素、果胶，其可与一些化学试剂发生交联反应；同时其本身具有丰富的海绵结构且也含有少量的蛋白质和水溶性淀粉粉碎后具有一定的粘结性，使其变废为宝具有重要意义。
[0020]与传统醛类交联剂、有机过氧化物类交联剂相比，草酸除了起到交联剂作用外，还是纤维素、PVA的良好增塑剂，反应后无需处理；其次，草酸是一种天然产物，环保，低毒，无醛残留。
[0021]与现有技术相比，本专利技术原料易得、制备简单、成本低廉、重复性好且易于大量制备。根据实验测试，本专利技术的复合材料具有优良的固沙性能，能够完美应对高盐性、酸性、碱性、高温、强紫外辐射、冻-融老化等环境，能够完全吸附亚甲基蓝等有机污染物，消除对沙漠土壤的影响，在防沙固沙的同时，保护沙漠土壤免受有机污染物的影响。本复合材料可代替传统的石油沥青类、水玻璃类固沙剂应用于沙漠治理，降低环境污染。
附图说明
[0022]图1为固沙试样的电子照片。
[0023]图2为固沙试样的SEM图。
[0024]图3为复合材料含量与固沙试样抗压强度的关系曲线。
[0025]图4为固沙试样的冻-融老化测试曲线。
[0026]图5为固沙试样的高温老化测试曲线。
[0027]图6为固沙试样的紫外老化测试曲线。
[0028]图7为固沙试样的耐盐碱酸性测试曲线。
[0029]图8为固沙试样的盐浸泡后柔韧性测试。
[0030]图9为固沙试样的吸附性能测试。
具体实施方式
[0031]以下结合附图及实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。
[0032]实施例1复合材料的制备取废弃柚子皮用去离子水清洗以去除表面污物，再利用乙醇清洗以去除表面蜡质残留，继而再用去离子水清洗数次，置于冷冻干燥机干燥；粉碎，过筛（200~300目不锈钢网筛），得到柚子皮粉末。
[0033]有机-无机复合材料的制备过程如下：首先将8g聚乙烯醇（1799型，醇解度98%~99%，分子量44
MW ）、1.2g柚子皮粉末、0.5g草酸、1g高岭土分散到92mL蒸馏水中，在100Hz超声条件下分散10min，随后将此分散液转移至90本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合材料，其特征在于，所述复合材料主要由以下原料制备得到：a)聚乙烯醇，b)果皮粉末，c)粘土，d)交联剂。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料主要由以下重量份数的原料制备得到：a)聚乙烯醇 1份，b)果皮粉末 0.05~0.5份，c)粘土 0.05~0.5份，d)交联剂 0.01~0.1份。3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料主要由以下重量份数的原料制备得到：a)聚乙烯醇 1份，b)果皮粉末 0.1~0.2份，c)粘土 0.1~0.15份，d)交联剂 0.05~0.1份。4.根据权利要求1~3任一所述的复合材料，其特征在于，所述果皮粉末为柚子皮粉末；优选地，所述果皮粉末为通过200~...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国富，冯航航，王向兵，彭辉，张文旭，雷自强，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：