[发明专利]一种利用生物质废弃物制备保水剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保水剂，尤其涉及一种利用生物质废弃物制备保水剂的方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

根据联合国的统计，自从1980年以来，在中国北部地区，沙漠已经吞噬了200万英亩农田、将近600万英亩牧场、和1600万英亩森林。中国几乎四分之一的国土面积已经是沙漠了。中国北方持续的沙漠化已经把世界上发展最快的经济体，一个拥有13亿人口的国家推向了全球淡水危机的前沿。目前，中国荒漠化面积有262.2万平方公里，占国土面积的27.3%，每年还新增2460平方公里。受荒漠化影响，全国40%的耕地在不同程度地退化，其中800万公顷危在旦夕，1.07亿公顷草场也是命若游丝。荒漠化深重地影响着4亿人的现在和未来，每年造成的经济损失有541亿元之巨，相当于西北五省3年的财政收入。

荒漠化环境的治理修复是一个艰巨而复杂的工程，不仅要投入大量的财力，而且需要切合实际的，施之可行的治理措施。在目前大家公认的治理措施中，每年循序渐进的种植固沙植物及一些耐寒旱的经济作物，不但可以为当地的环境治理做贡献，又可以带来一些经济收入。然而，荒漠化地区种植植物是非常困难的，主要原因是降水量不足，植物在种植初期难以成活。普遍采取的措施是施加保水剂。但市场所售保水剂主要是以化学物质为原料的产品，虽然吸水能力较好，但存在成本高昂，不易降解，二次污染环境，容易烂根等问题。因此，制备一种低成本，2-3年可完全降解的绿色保水剂是非常需要的，产品也是非常具有市场前景的。

生物质废弃物由于成本低、可完全降解，以及在制备保水剂中等特点，成为制备低成本保水剂的主要原料。虽然目前文献公开报道了多种生物质废弃物制备的保水剂，如利用玉米秸秆，稻壳，马铃薯废渣，小麦秸秆及其他生物质废弃物，但这些报道普遍存在一些问题，即复合材料的吸水能力不高，凝胶强度低，成本仍然较高的问题。

玉米芯是玉米的副产物，在我国每年的储量达5000万吨左右。其本身不具有毒性且营养丰富，含粗蛋白1.1%、粗脂肪0.6%、粗纤维31.8%、可溶性糖类51.8%、钙0.40%、磷0.25%及镁、硫、铁、钾等多种矿物质元素，但是其粗纤维含量高、适口性差，所以直接喂养动物消化利用率不高，在畜牧业生产中应用较少。扫描电镜照片显示，玉米芯的纵切面上纤维挺硬，各类细胞排列整齐，纤维表面光滑，形态清晰，更重要的是含有微米级孔状结构（江南大学硕士学位论文，蒸汽爆破法处理玉米芯半纤维的研究，许丙磊，2011），这种三维结构高效有机保水剂的三维结构很相似，非常适合水分的吸附与存储，因此，可用于保水剂的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物质废弃物制备保水剂的方法。

一、复合保水剂的制备

本发明制备保水剂的方法，是以生物质废弃物玉米芯，马铃薯废渣，坡缕石黏土为主要原料，以丙烯酸为基体和交联剂，通过辐照交联而得。其具体制备工艺如下：

先用胶体粉碎机将鲜马铃薯废渣粉碎至300~800目，将玉米芯、坡缕石黏土粉碎至80~300目；再将鲜马铃薯废渣与玉米芯粉末以1~10g/mL的料液比分散于水中，在60~75℃下糊化0.5~1h；然后向体系中加入坡缕石黏土和丙烯酸，高速搅拌混匀；最后在氮气保护下，于⁶⁰Co福射场中福照至凝胶生成；凝胶造粒后用工业乙醇洗涤，干燥，即得复合保水剂。

鲜马铃薯废渣（以干基计）与玉米芯粉末的质量比为1:1~1:20；坡缕石黏土与玉米芯粉末的质量比为1:10~1:35；丙烯酸的中和度为55~70%；丙烯酸与玉米芯粉末的质量比为1:5~1:15。⁶⁰Co福射场中福照的辐照量为1.0kGy~1.8kGy。

二、复合保水剂的表征

1、红外表征