一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，首先将木质素与亲水性单体混合配置成水溶液，然后向溶液中加入改良剂组分混合均匀，最后抽真空充氮气除去溶液中的溶解氧，并放入烘箱中加热，通过“一锅法”进行自由基聚合，得到木质素生物质树脂基盐碱地改良剂，其中，所述改良剂组分包含硫酸铁和腐殖酸。本发明专利技术通过一锅法将多种土壤改良剂混合于制备的亲水树脂中，制备简单，使用方便；本发明专利技术制备的木质素生物质树脂基盐碱地改良剂具有独特的分子结构，可以起到分散土壤颗粒，减轻盐碱土壤板结程度；同时对单宁酸、腐殖酸、木醋液等土壤改良剂起到缓释效果，可以长期有效的对盐碱土壤进行改良。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法
本专利技术涉及高分子材料和土壤改良
，特别是一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法。
技术介绍
树脂是一类具有三维网络结构的材料，其骨架通常由高分子链通过合适的交联作用形成。通过选择亲水性好的高分子材料，可以制备亲水性树脂；亲水性树脂由于具有无毒、结构可控、制备简单、成本低等优点，具有广泛的应用价值。木质素是一种重要的环境友好型生物质资源，具有来源丰富、可再生、生物可降解等优点。然而在实际生产领域木质素的功能与应用并没有得到有效开发，不仅造成了巨大的资源浪费，还会对环境造成破坏。利用木质素制备生物质基树脂极大的提高了木质素的应用价值。传统的木质素亲水树脂力学性能差，亲水性弱，在高盐度溶液环境下吸水能力受到极大的削弱，严重限制了木质素亲水性树脂的应用。近期研究者越来越多地从树脂的组成入手分析影响其吸水性的因素，制备出一系列具有高亲水性的木质素基亲水性树脂。文献(AppliedChemicalIndustry,2018,47,762-766)提出了利用木质素与丙烯酸、丙烯酰胺共聚制备吸水性树脂，考察了木质素磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺和交联剂用量等因素对树脂吸水性的影响。通过提高树脂的中和度，树脂的亲水性明显提高。丙烯酰胺的引入可以提高树脂的耐盐性。当丙烯酸与丙烯酰胺摩尔比例为4:1时，树脂的吸水性最好。文献(TechnologyofWaterTreatment,2016,42,72-78)提出以木素磺酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺为原料，过硫酸铵为引发剂，N,N-二甲基双丙烯酰胺作为交联剂，通过添加氧化石墨助剂，利用超声辅助技术制备了石墨烯-木质素磺酸钠复合物接枝丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的有机无机复合高吸水树脂，系统研究了反应条件(pH和温度)对树脂吸水性能的影响。实验结果表明，当pH值为中性环境温度为30℃时，该树脂的吸水率达到最大值593g/g。亲水性树脂由于对水分子具有良好的亲和性，可以改善由于水含量低而导致的土壤板结或缺水的问题，提升土质。淀粉、纤维素等是由葡萄糖单元通过糖苷键连结而成的一类天然高分子，在自然界中广泛分布。通过醚化改性等方式可以对其进行改性，提高其亲水性，提高土壤的效能和耐降解能力，可以使得改性效果长期稳定。具有交联结构的聚丙烯酰胺也是一种广泛应用的用于改良土壤效能的高吸水树脂。常见的聚丙烯酰胺土壤改良剂通常是水溶性线形聚合物。随着树脂分子量的提高对土壤改良的效果得到提高。根据聚丙烯酰胺分子链上官能团的类型不同，可以分为阳离子型、阴离子型和非离子型树脂。其中含有阳离子的聚丙烯酰胺对土壤的效果最好。但阳离子型聚丙烯酰胺生产流程复杂，使用成本较高，因此阴离子型聚丙烯酰胺在实际改良过程中应用最为广泛。然而，以上已报道的几种亲水性树脂在用于盐碱地改良时作用较为单一，效果不显著，无法满足土壤改良的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，利用生物质基高分子木质素为原料，添加多种土壤改良剂，通过一锅法制备生物质基吸水性复合树脂，制备工艺简单，无环境污染，成本低廉；以解决上述技术背景中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，首先将木质素与亲水性单体混合配置成水溶液，然后向溶液中加入改良剂组分混合均匀，最后抽真空充氮气除去溶液中的溶解氧，并放入烘箱中加热，通过“一锅法”进行自由基聚合，得到木质素生物质树脂基盐碱地改良剂，其中，所述改良剂组分包含硫酸铁和腐殖酸，通过改良剂组分中硫酸铁与木质素和腐殖酸上的羟基可以促进自由基聚合，缩短反应时间和温度。所述“一锅法”，是将木质素、亲水性单体与改良剂组分直接混合后聚合。上述技术方案中，所述木质素、亲水性单体和硫酸铁的质量比为1.5～5：20：1。上述技术方案中，所述木质素、亲水性单体和硫酸铁的质量比为5：20：1。上述技术方案中，所述改良剂组分还包含木醋、单宁酸和聚马来酸酐中至少1种。上述技术方案中，所述改良剂组分由腐殖酸、木醋、单宁酸和硫酸铁组成，所述腐殖酸、木醋、单宁酸和硫酸铁的质量比为0～30：0～30：2：1。上述技术方案中，所述改良剂组分由腐殖酸、单宁酸和硫酸铁组成，所述腐殖酸、单宁酸和硫酸铁的质量比为30：2：1。上述技术方案中，所述亲水单体为水溶性乙烯基单体。上述技术方案中，所述亲水单体包含丙烯酸和丙烯酰胺中的至少一种。上述技术方案中，所述木质素包含木质素磺酸钠、碱木质素、木质素对甲酚、木质素间苯二酚和木质素邻苯三酚中的其中一种。上述技术方案中，烘箱中加热温度为50℃，加热时间为2h。本专利技术的制备原理：硫酸铁在水中溶解产生Fe3+，可以与木质素作用产生自由基，引发亲水单体丙烯酸、丙烯酰胺聚合形成接枝共聚物，最终制备得到亲水性树脂用于土壤改良。树脂的高分子骨架对单宁酸、腐殖酸、木醋液等成分起到缓释作用，增加有效时间和改良效果。单宁酸、腐殖酸、木醋液等成分通过自由扩散进入土壤，改良土壤微环境。本专利技术中，所述木质素材料、亲水性单体均为商业化产品。本专利技术对所选用的木质素材料无明确要求，选择不同种类的木质素及其衍生物均可以达到较好的效果，说明木质素生物质基树脂的制备机理具有一定的普适性。对土壤改良剂的选择范围十分广泛，工艺简单有效。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过一锅法将多种土壤改良剂混合于制备的亲水树脂中，制备简单，使用方便。2、本专利技术制备的木质素生物质基树脂(即木质素生物质树脂基盐碱地改良剂)具有独特的分子结构，可以起到分散土壤颗粒，减轻盐碱土壤板结程度。3、本专利技术制备得到的树脂可以对单宁酸、腐殖酸、木醋液等土壤改良剂起到缓释效果，可以长期有效的对盐碱土壤进行改良；可以通过改变各组分的比例等制备出不同的树脂用于对不同盐碱状况的土壤进行改良。4、本专利技术采用的原料不会对环境造成污染，是一种环境友好型材料。附图说明图1为本专利技术制备得到的生物质基树脂的结构示意图；图2为实施例1制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图3为实施例2制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图4为实施例3制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图5为实施例4制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图6为实施例5制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图7为实施例6制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改良土壤后土壤中pH变化图(a)和盐度(导电率)的变化图(b)；图8为实施例7制备得到的生物质树脂基盐碱地改良剂改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，首先将木质素与亲水性单体混合配置成水溶液，然后向溶液中加入改良剂组分混合均匀，最后抽真空充氮气除去溶液中的溶解氧，并放入烘箱中加热，通过“一锅法”进行自由基聚合，得到木质素生物质树脂基盐碱地改良剂，其中，所述改良剂组分包含硫酸铁和腐殖酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，首先将木质素与亲水性单体混合配置成水溶液，然后向溶液中加入改良剂组分混合均匀，最后抽真空充氮气除去溶液中的溶解氧，并放入烘箱中加热，通过“一锅法”进行自由基聚合，得到木质素生物质树脂基盐碱地改良剂，其中，所述改良剂组分包含硫酸铁和腐殖酸。


2.根据权利要求1所述的一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，所述木质素、亲水性单体和硫酸铁的质量比为1.5～5：20：1。


3.根据权利要求2所述的一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，所述木质素、亲水性单体和硫酸铁的质量比为5：20：1。


4.根据权利要求2所述的一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，所述改良剂组分还包含木醋、单宁酸和聚马来酸酐中至少1种。


5.根据权利要求4所述的一种木质素生物质树脂基盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于，所述改良剂组分由腐殖酸、木醋、单宁酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金锋，孙东，
申请(专利权)人：衡水市中禾谷盐碱地生态研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13