[发明专利]一种山坡地土壤固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤固化剂技术领域，具体涉及一种山坡地土壤固化剂及其制备方法。

背景技术

工业上，在利用植物纤维进行造纸过程中，会产生大量的蒸煮废水，不但对环境造成污染，还造成一定的资源浪费。这些废水中，主要成分是木质素，占其固形物的28%~33%；同样，在淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段也同样会产生很多的有机废液，造成环境的污染，这些废液中含有淀粉、蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等溶解性的有机物，其中淀粉含量最大，占废液的35%~60%；将淀粉废液合理利用后不但能减小废水的排放造成的污染，同时还能有效促进资源的回收利用。

山坡地土壤呈砂质，保水性差，土质松散，山坡地植物栽培成活率差。目前，技术中用于治理砂质土壤的固化剂有粉煤灰、聚丙烯酰胺、高分子聚合物等，其中粉煤灰、聚丙烯酰胺等固化剂效果较为单一，耗时长，固沙效果不显著；而合成高分子聚合物固化剂工序复杂，成本较高，具有潜在的环境污染风险，限制了它的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种山坡地土壤固化剂，该土壤固化剂环保固土效果好，能抵御雨水和风力的侵蚀，还可以提高土壤的坚实度和抗风化能力，并能提高上坡地土壤中沙层的保水性。

本发明的目的还在于提供上述山坡地土壤固化剂的制备方法，该制备方法能对植物碱法制浆中的黑液或蒸煮废液和淀粉加工过程中的淀粉废液进行合理回收利用，减少污染物的排放，可以对资源进行有效的循环利用，实现变废为宝；且工艺简单，成本低。

本发明的第一个目的是通过如下技术措施来实现的：一种山坡地土壤固化剂，通过以下方法制备获得：

（1）选取植物碱法制浆中的黑液或蒸煮废液，浓缩，得浓缩液；

（2）在浓缩液中加入苯酚和甲醛，在碱性条件使黑液或蒸煮废液中的木质素与甲醛、苯酚反应，生成黑红色液体；

（3）选取淀粉废液，在淀粉废液中加入氧化剂，经氧化处理，得氧化淀粉废液，在氧化淀粉废液中加入糊化剂，经糊化处理，得糊化淀粉，在糊化淀粉中加入交联剂，得交联淀粉，在交联淀粉中加入防腐剂进行防腐处理，制成变性淀粉；

（4）将步骤（2）中制得的黑红色液体与步骤（3）中制得的变性淀粉混匀，即制得山坡地土壤固化剂。

本发明从环保角度出发，通过对植物碱法制浆中的黑液或蒸煮废液和淀粉加工过程中的淀粉废液的回收改造，实现了废物的二次利用，减少了污染物的排放，形成了资源的循环利用。

本发明中的固化剂选用了工业生产中的有机废液，降低了制造成本，能够改善土壤的理化性质和提高土壤的保水能力，这种固化剂主要成分为淀粉、木质素等有机物，易分解，对环境不会造成危害。

本发明步骤（1）中所述浓缩液的固含量优选为10%以上。浓缩可以采用蒸发浓缩方式。

本发明步骤（2）中苯酚与浓缩液中木质素的用量关系为7~9g:20~25g，甲醛与浓缩液中木质素的用量关系为20mL~25mL:20~25g，碱与浓缩液中木质素的用量关系为4~5g:20~25g；碱可以采用氢氧化钠、氢氧化钾等。

本发明步骤（2）中在浓缩液中加入苯酚和甲醛，在碱性条件使黑液或蒸煮废液与甲醛、苯酚反应，生成黑红色液体，这个过程中涉及的反应主要有以下几种：

（a）在碱性条件下，苯酚与甲醛缩合反应生成甲醛酚醛树脂；

（b）以碱如氢氧化钠或氢氧化钾等作为催化剂，黑液或蒸煮废液中的木质素与甲醛产生缩合反应，生成木质素-酚醛树脂。

（c）黑液或蒸煮废液中的木质素与苯酚进行缩合反应，生成木质素-苯酚缩合物，使木质素的酚羟基化，从而提供了更多芳香环上的活性氢，提高了木质素的反应活性，增强了其与甲醛的反应，最终生成木质素-苯酚-甲醛缩合物。

所以，本发明中的黑红色液体，主要为甲醛酚醛树脂、木质素-酚醛树脂以及木质素-苯酚-甲醛缩合物的混合溶液。

本发明步骤（2）中优选调节温度为75~90℃、pH值为9~10使黑液或蒸煮废液与甲醛、苯酚进行水浴反应2.5~3h。

本发明步骤（3）中所述的淀粉废液的固含量优选为15~20%。

本发明步骤（3）中氧化处理时采用的氧化剂是质量百分含量为25%的次氯酸钠溶液或浓度为0.3~0.8g/mL的过硫酸钾水溶液，所述次氯酸钠溶液或过硫酸钾水溶液与淀粉废液的用量关系为3~8mL：50mL，氧化处理在温度为25~34℃的水浴中进行40~80min，氧化至淀粉溶液颜色逐渐变通透，即可得氧化淀粉废液。