[发明专利]利用水生植物接枝共聚制备农林保水剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用可再生资源制备易生物降解吸水树脂的方法，尤其涉及一种采用水生植物通过接枝、交联共聚法制备农林保水剂的方法。

背景技术

水葫芦、水花生以及菹草等水生植物繁殖速度极快，控制不好，易泛滥成灾，阻断航道，使水体发臭，破坏水生生态环境和饮用水资源，因此急需资源化利用，变废为宝。另一方面，正是由于这些水生植物生长迅速，对氮、磷的吸收量为一般湿地植物的数倍甚至十多倍，因此，以水生植物为主的水体修复技术应运而生，因其具有投资和维护成本低、能有效地净化富营养化水体，有利于重建和恢复水生生态系统，美化水体景观等优势，在很长一段时间里将会广泛地推广应用，由此生产的大量水生植物也需要有效地加以利用，否则植物所吸收的污染物和营养盐又重新释放回到水体，引起严重的二次污染。

高分子吸水树脂又称为超级吸水剂(Super Absorbent Polymer，简称SAP)，是一种含强亲水性基团、并经过适度交联的功能高分子材料，能在短时间内吸收其自身质量几百倍甚至几千倍的水并具有良好的保水性能。近年来，在农业、林业和园艺方面采用吸水剂，称为农林保水剂，用来抗旱保苗、改良土壤、防风固沙、水土保持和植被护坡。农林保水剂主要有合成吸水剂、淀粉基吸水剂和纤维素基吸水剂。其中，合成吸水剂吸水和保水性能好，但在环境中不易降解。淀粉保水剂吸水率可达到800～1000倍，但是其凝胶强度和耐盐碱性差，使用寿命短，如果广泛使用，还会影响粮食供给。纤维素基吸水剂的吸水能力不如淀粉基吸水剂，但其抗霉和耐盐能力较强，吸水后凝胶强度大，使用寿命长。

由于水花生、水葫芦、菹草等水生植物面广量大、价格低廉、生物降解性能好，如果利用这些水生植物制备农林保水剂，可以实现变废为宝，具有较好的市场前景。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有农林保水剂降解性、凝胶强度、耐盐碱性等缺陷，以及水花生、水葫芦、菹草等水生植物面广量大、价格低廉、生物降解性能好，本发明提供了利用水生植物接枝共聚制备农林保水剂的方法，利用水生植物，通过接枝、交联共聚反应制备农林保水剂的新方法，简化操作，提高植物利用率，避免污水产生和排放。

技术方案

利用水生植物接枝共聚制备农林保水剂的方法，其步骤为：

（1）将打捞起来的水生植物用自来水洗净，再用蒸馏水浸泡后甩干，烘干后用高速粉碎机粉碎成植物干粉，过40目筛备用，或用捣浆机捣成浆液备用；

（2）在植物浆液或干粉中，加入蒸馏水或氢氧化钠溶液，搅拌加热到80-90 °C，持续保温80-90 °C，搅拌30分钟进行糊化或者碱化和糊化；

（3）当步骤（2）中糊化液温度冷却到60-65 °C时，加入1.25-10倍植物干物质重量的含有0.15-0.58%交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺的丙烯酸，滴加过程中温度控制在60-70℃，滴加完成后升温至78-84℃，搅拌，通过蒸发，控制水与植物干物质质量比在2-3之间，温度达到65 °C时，加入溶解了引发剂过硫酸钾的氢氧化钠溶液或者引发剂过硫酸钾也可在糊化结束后加入，继续搅拌反应体系成胶质；

（4）当步骤（3）中反应体系温度不再上升，再次加入氢氧化钠溶液，使产品的中和度达到50%，在70 °C下保温1小时后，静置过夜；

（5）将步骤（4）制备的胶质保水剂在70 °C真空干燥，干燥后粉碎并过筛，得到农林保水剂。

步骤（1）中水生植物取之于广泛生长在自然水体和富营养化水体生态修复工程中的水花生、水葫芦和菹草中的任何一种，可取水生植物的叶、茎或整个植株。

步骤（2）中称取水生植物干粉，按质量百分比计，加入最多50倍量的蒸馏水；采用水生植物浆液，则加入植物浆液量1.5倍的蒸馏水。

步骤（2）、（3）或（4）反应体系中加入质量百分比浓度为25%氢氧化钠溶液与丙烯酸的质量比为1：1， 氢氧化钠溶液可在接枝共聚反应结束后一次加入，或者分两部分先后加入反应体系中，四分之三部分在步骤（2）中加入，四分之一部分在步骤（3）中加入反应体系。

步骤（2）、（3）或（4）中氢氧化钠溶液的氢氧化钠质量百分比浓度为25%。

有益效果