高吸水保水材料现状及趋势论文

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高吸水性树脂在地下水保护中的应用研究进展

高吸水性树脂在地下水保护中的应用研究进展

高吸水性树脂在地下水保护中的应用研究进展地下水是人类生活中重要的水资源之一,但由于人类活动以及自然因素的影响,地下水受到了严重的污染。

保护地下水资源已经成为全球范围内的重要任务之一。

随着科技的不断进步,高吸水性树脂作为一种具有优良吸水性能的材料,被广泛应用于地下水保护领域,取得了显著的成效。

高吸水性树脂是一种以聚合物为基础材料制成的微粒状材料,其具有极高的吸水性能。

它可以迅速吸收并保持大量的液体,将其转化为凝胶状,有效地阻止液体渗透,减少水中污染物的扩散。

因此,高吸水性树脂在地下水保护中具有重要的应用潜力。

高吸水性树脂在地下水污染治理中的主要应用之一是地下水隔离带的建设。

地下水隔离带是一种被置于地下水层中的保护带,其主要目的是阻止污染物的进一步传播。

利用高吸水性树脂填充地下水隔离带可以有效隔离污染物,并防止其向无污染的地下水层扩散。

研究表明,高吸水性树脂填充的地下水隔离带具有较高的捕集效率和持久性,能够有效地降低地下水中的污染物浓度。

此外,高吸水性树脂还可以用于地下水的地表沉淀污染物的处理。

在地下水中存在大量的悬浮颗粒物和溶解性有机物,这些污染物对环境和人体健康造成严重威胁。

通过在地下水中添加高吸水性树脂,可以有效地吸附这些污染物,并将其转化为固态物质,便于后续处理和去除。

研究表明,高吸水性树脂可以高效地吸附多种污染物,包括重金属离子、有机物以及微生物等。

在地下水污染防治中,高吸水性树脂也可以用于地下水污染的原位修复。

原位修复是指不需要将受污染的地下水抽出到地面进行处理的方法,而是直接在污染地点进行修复。

通过将高吸水性树脂注入到受污染地下水层中,可以在一定程度上修复污染源,并阻止污染物向周围地区的迁移。

研究表明,高吸水性树脂的原位修复效果显著,对于一些难以处理的有机物污染具有较好的适用性。

然而,虽然高吸水性树脂在地下水保护中具有广阔的应用前景,但也存在一些挑战和问题需要解决。

首先,由于高吸水性树脂的材料成本较高,采用大面积应用还存在经济上的压力。

高吸水性树脂在河湖水质治理中的应用前景

高吸水性树脂在河湖水质治理中的应用前景

高吸水性树脂在河湖水质治理中的应用前景引言:随着工业化与城市化进程的加快,河湖水质污染问题日益突出。

为了解决这一问题,科学家们不断寻找高效、经济、可行的水质治理方法。

近年来,高吸水性树脂作为一种新兴的材料,在河湖水质治理中的应用得到了广泛关注。

本文将重点探讨高吸水性树脂在河湖水质治理中的应用前景。

一、高吸水性树脂的基本特性高吸水性树脂是一种能够吸收和保持大量水分的材料,其特点主要包括吸水性强、化学稳定性高、不易分解、体积变化小等。

这些特性使其成为河湖水质治理中的理想选择。

二、高吸水性树脂在河湖水质改善中的应用1. 水质净化高吸水性树脂具有良好的吸附性能,能够吸附并固定水中的有机物、重金属离子和其他污染物质。

因此,将高吸水性树脂应用于河湖水质改善中,可有效去除水中的污染物,提高水质质量。

2. 水体调控高吸水性树脂可吸附大量的水分,形成一种水凝胶状态。

这种特性使得高吸水性树脂可以用于水体的调控,例如补水、存水和涵养水源等方面。

3. 水域修复河湖水域中常常存在着因水质污染而引起的富营养化、水华等问题。

高吸水性树脂能够吸附和固定水中的营养物质,有效降低水中营养盐浓度,阻止藻类过度繁殖,从而为水域修复提供了一种新的途径。

三、高吸水性树脂在河湖水质治理中的优势1. 低成本相比传统的水质治理方法,高吸水性树脂具有较低的成本。

其制备材料常见且易得,制备工艺相对简单,不需要复杂的设备和高昂的运营费用,从而降低了治理成本。

2. 操作方便快捷使用高吸水性树脂进行水质治理无需繁琐的操作步骤,可根据实际需求将树脂直接投放到水体中,等待吸附和固定污染物的过程即可完成。

这种操作简便性使得高吸水性树脂在大规模水体治理中具有广阔的应用前景。

3. 环境友好高吸水性树脂在治理过程中不会引入新的污染物质,且其本身具有较高的化学稳定性和耐久性,能够长时间保持吸附能力,减少了对环境的不良影响。

这一优势为高吸水性树脂的推广应用提供了有力的保障。

高吸水性树脂在河道整治中的应用前景

高吸水性树脂在河道整治中的应用前景

高吸水性树脂在河道整治中的应用前景随着城市化进程的不断推进,河道整治成为改善城市生态环境和水资源保护的重要手段。

而高吸水性树脂作为一种新型环保材料,具有较强的保水保肥能力和较高的吸水速度,在河道整治中拥有广阔的应用前景。

高吸水性树脂,又称超级吸水树脂,是一种具有高吸水性的聚合物材料。

它能以自身重量的几百倍甚至上千倍的倍数吸收并保持水分,形成水凝胶状。

在河道整治中,高吸水性树脂可以应用于以下几个方面。

首先,高吸水性树脂可以有效改善河道水质。

当高吸水性树脂与水接触时,树脂内外的水分达到动态平衡,一部分水分被树脂吸收并形成凝胶状,从而降低了水中的悬浮物和有害物质的浓度。

这种吸附作用可以有效净化河道水体,提高水质的透明度和清洁度。

其次,高吸水性树脂的保水保肥特性使其能够在河道整治中发挥生态修复的作用。

该树脂能够吸收大量水分,并形成坚韧的凝胶状结构,使树脂与土壤紧密结合。

这种结合可以增加土壤的持水性和肥力,提供植物生长所需的养分和水分,促进植被的恢复和生态系统的重建。

此外,高吸水性树脂还可以用于河道护坡工程。

由于护坡区域的土壤常受到水流冲刷和侵蚀的影响,容易发生坡面破损和坡体塌方等问题。

而高吸水性树脂的润湿性和粘附性使其能够牢固地黏附在土壤表面,形成一层坚韧的保护膜,防止土壤被冲刷和侵蚀。

这种应用方式不仅能够有效稳定河道坡面,还能够减少土壤流失和水土流失的问题。

此外,高吸水性树脂在河道整治中还可以用于雨水收集和储存。

由于城市化进程的加速,城市面积不断扩大,雨水的排水问题成为一个日益紧迫的环境挑战。

高吸水性树脂可以应用于雨水集水设施中,通过吸收和储存雨水,缓解城市排水系统的压力,实现雨水资源的合理利用。

尽管高吸水性树脂在河道整治中具有广阔的应用前景,但也需要注意其合理使用与管理。

首先,需要对树脂的选择、使用方法和用量进行科学研究和评估,确保树脂的使用对环境和生态系统没有负面影响。

其次,应根据不同地区的实际情况和需求,制定相应的使用标准和规范,确保树脂的应用能够发挥最佳效果。

高吸水性树脂在水土保持治理中的应用前景

高吸水性树脂在水土保持治理中的应用前景

高吸水性树脂在水土保持治理中的应用前景水土保持是一项至关重要的环境保护和可持续发展工作,它涉及到保护土壤和水资源,防止水土流失和荒漠化。

高吸水性树脂作为一种新兴材料,具有卓越的吸水性能,因此在水土保持治理中具有广阔的应用前景。

首先,高吸水性树脂在防止水土流失方面具有显著的效果。

水土流失是导致土地贫瘠化和生态系统退化的主要原因之一。

传统的水土保持方法主要依靠地形修复和植被覆盖,但这些方法需要较长的时间来实现效果。

而高吸水性树脂可以迅速吸收大量的水分,并形成一种稳定的凝胶状结构,可以有效防止水土流失。

在坡地治理和植被修复中,将高吸水性树脂与土壤混合使用,可以增加土壤的抗冲性和水分保持能力,提高植物的生存率。

其次,高吸水性树脂可以改善土壤结构,增加土壤肥力。

水土保持治理中经常遇到的问题之一是土壤贫瘠和固结。

传统的土壤改良方法主要是添加有机肥料和矿物质质料,但效果缓慢,且容易被冲刷。

高吸水性树脂的引入改变了这种情况。

高吸水性树脂可以吸收更多的水分,并将其释放到土壤中,在一定程度上调节土壤湿度,提供营养物质,并改善土壤结构。

通过与有机肥料和矿物质质料混合使用,可以增加土壤的保水性和肥力,提高植物的生长情况。

第三,高吸水性树脂还可以在水土保持工程中用作水分的储存与利用。

在干旱地区和山区,水资源稀缺,保持水分的有效利用对于植物生长和农业生产至关重要。

高吸水性树脂可以吸收大量的水分,并保持在其内部形成稳定的凝胶状结构,以便在需要时释放水分给植物。

在水土保持工程中,可以将高吸水性树脂与水分传导管道结合使用,将雨水或人工补给的水分有效地储存起来,并逐渐释放给植物,以实现节约用水和提高植物的养分供给。

此外,高吸水性树脂还可以在土地复垦和生态建设中发挥重要作用。

在采煤沉陷区和其他矿山废弃区域,土地贫瘠,植被覆盖稀疏。

高吸水性树脂可以改善土壤质地和保持水分,为植被生长创造有利条件。

通过添加适量的高吸水性树脂,可以提高土壤的排水性和保水能力,促进植物生长,并逐步恢复生态系统的稳定性。

高吸水性树脂在水土保持中的应用研究

高吸水性树脂在水土保持中的应用研究

高吸水性树脂在水土保持中的应用研究水是人类生活中不可或缺的资源,保持水资源的可持续利用对于社会的发展至关重要。

然而,随着人类经济社会的不断发展,水土保持面临着越来越大的挑战。

高吸水性树脂作为一种新型的环保材料,其在水土保持中的应用引起了人们的广泛关注。

本文将对高吸水性树脂在水土保持中的应用进行研究和探讨。

水土保持是指通过一系列的措施,减轻地表水和土壤的流失和侵蚀,保护土壤资源和水资源的有效利用。

而高吸水性树脂,属于一类具有极强吸水能力的聚合物材料,其主要成分是由边缘活性基团功能化而成的树脂,具有显著的水分吸附和保持能力。

这种特性使得高吸水性树脂在水土保持领域有着广泛的应用前景。

首先,高吸水性树脂可以用于植被的保护。

植被在水土保持中起着至关重要的作用,能够有效地固定土壤,减少水土流失。

然而,在一些特殊的环境下,植被生长面临着困难。

高吸水性树脂可以充当土壤调理剂,通过调整土壤孔隙结构,增加土壤水分含量,提高土壤肥力,为植被的生长提供有利的环境。

同时,高吸水性树脂具有良好的水保持能力,能够在干旱时期持续释放水分,保证植被的正常生长。

其次,高吸水性树脂还可以用于控制土壤侵蚀。

土壤侵蚀是水土保持工作中的一大难题,长期的土壤侵蚀会导致水土流失、土地退化等问题。

高吸水性树脂可以作为一种阻止土壤侵蚀的材料,可以在裸露土壤表面形成一层保护层,阻止水流侵蚀,并有效地保持土壤的结构稳定性。

同时,高吸水性树脂还能够吸附和保持土壤中的水分,减缓降雨对土壤造成的冲刷和侵蚀。

此外,高吸水性树脂的应用还可以扩大到水资源的管理和利用。

在干旱地区,高吸水性树脂可以作为一种节水的工具,通过吸附和保持水分,减少水资源的消耗。

在水库的建设和管理中,高吸水性树脂可以作为一种水土保持材料,有效地防止水库底部和周围的土壤侵蚀,保护水库的安全运行。

此外,高吸水性树脂还可以应用于雨水收集和灌溉系统中,增加水分的利用效率,提高农田的产量和效益。

然而,高吸水性树脂在水土保持中的应用还存在一些问题和挑战。

2023年高吸水性树脂行业市场分析现状

2023年高吸水性树脂行业市场分析现状

2023年高吸水性树脂行业市场分析现状高吸水性树脂是一种具有优异吸水性能的材料,可广泛应用于医疗、卫生、农业、环境保护等领域。

随着人们对环境保护意识的提高,高吸水性树脂的需求也越来越大。

本文将对高吸水性树脂行业市场进行分析。

高吸水性树脂行业市场目前处于快速发展阶段。

随着人们对生活品质要求和环境保护意识的提高,高吸水性树脂的应用领域也越来越广泛。

目前市场上出现了各种功能吸水性树脂产品,如一次性尿布、卫生巾、湿巾、医用敷料等。

这些产品的需求量逐年增加,市场规模也在不断扩大。

高吸水性树脂市场的发展受到多个因素的影响。

首先,人口老龄化是推动高吸水性树脂需求增长的重要因素。

随着老年人口的不断增加,对医疗、卫生等产品的需求也随之增加,而高吸水性树脂作为这些产品的关键材料之一,市场需求也随之增长。

其次,环境保护意识的提高也促进了高吸水性树脂市场的发展。

高吸水性树脂在农业领域可以用于土壤改良和水肥一体化等方面,有助于提高农业生产效率和保护环境,因此在农业领域的应用需求也在增加。

此外,高吸水性树脂在环境保护方面也有广泛的应用,如水处理、污水处理等,这些应用领域的需求也在不断增长。

高吸水性树脂行业市场存在一些挑战。

首先,市场竞争激烈。

随着市场需求的增加,高吸水性树脂厂商数量也在增加,市场竞争越来越激烈。

厂商之间主要通过产品质量、性能和价格等方面进行竞争,技术实力和产品创新能力成为厂商取胜的关键因素。

其次,高吸水性树脂行业的技术创新与研发投入不足。

目前市场上大多数高吸水性树脂产品是从国外进口,国内企业在核心技术研发方面相对滞后。

因此,加大研发投入,提升技术和创新能力是行业发展的重要任务。

再次,高吸水性树脂的质量和安全问题也是行业面临的挑战。

高吸水性树脂作为一种与人体直接接触的材料,其质量和安全问题非常重要。

行业需要加强监管和质量控制,确保产品的质量和安全性。

总的来说,高吸水性树脂行业市场处于快速发展阶段,市场需求不断增加。

高吸水性树脂在城市水系统中的应用前景

高吸水性树脂在城市水系统中的应用前景

高吸水性树脂在城市水系统中的应用前景摘要:城市的水资源管理是一个重要的环境挑战,以及现代化城市发展的关键领域。

高吸水性树脂作为一种新型的水处理技术,具有优异的吸水性能和多功能性,被广泛应用于城市水系统中。

本文通过对高吸水性树脂的特性和功能进行分析,并探讨了其在城市水系统中的应用前景,包括雨水管理、污水处理、水质改善等方面。

1. 引言城市的水资源管理一直以来都是一个重要的环境挑战。

随着城市化进程的加快和人口的增加,城市水系统面临着更大的压力。

因此,需要寻找新的水处理技术,以应对这一挑战。

高吸水性树脂作为一种新型的水处理材料,具备诸多优点,被广泛认为是解决城市水资源管理问题的有效手段之一。

2. 高吸水性树脂的特性和功能高吸水性树脂是一种具有超强吸水能力的高分子材料。

它可以吸收大量的水分,并能稳定保持其吸水性能。

此外,高吸水性树脂还具有以下的特性和功能:2.1 调节水分平衡高吸水性树脂可以吸收和释放水分,调节水分平衡。

在城市水系统中,人们可以利用高吸水性树脂来收集和储存雨水,以供植物灌溉或其他用途。

这不仅能够解决城市水资源短缺的问题,还能节约用水。

2.2 污水处理高吸水性树脂可以作为污水处理的重要工具。

它可以吸收和固定废水中的有害物质,从而提高污水处理效果。

此外,高吸水性树脂还可以用来提取废水中的有机物和重金属离子,减少对环境的污染。

2.3 水质改善高吸水性树脂具有优异的净化水质能力。

它可以吸附和去除水中的悬浮固体、重金属、有机物等污染物,提高水质的净化效果。

因此,可以将高吸水性树脂应用于城市自来水厂等水处理设施,提供更干净的饮用水。

3. 高吸水性树脂在城市水系统中的应用前景高吸水性树脂在城市水系统中具有广阔的应用前景。

3.1 雨水管理城市雨水的大量排放对城市水系统的运行造成了很大的压力。

高吸水性树脂可以作为一种解决方案,用于收集和贮存雨水,并在需要时释放。

通过在城市道路、屋顶等区域铺设高吸水性树脂,可以有效减少雨水排放,缓解城市的洪涝问题。

高吸水性树脂在河道工程中的应用前景

高吸水性树脂在河道工程中的应用前景

高吸水性树脂在河道工程中的应用前景摘要:高吸水性树脂是一种新型的材料,具有良好的吸水性和保水性能,被广泛应用于河道工程中,用于增加土壤保水能力、防止水土流失以及改善水环境。

本文将重点探讨高吸水性树脂在河道工程中的应用前景,并分析其优势和挑战。

1. 引言河道工程是指通过对河道进行人工疏浚、整治和管理等手段,实现河道水利功能的工程措施。

随着人类对自然资源的不断开发和生态环境的恶化,河道工程的重要性日益凸显。

高吸水性树脂作为一种新型的材料,在河道工程中展现出巨大的潜力。

2. 高吸水性树脂的特性高吸水性树脂是一种能够在很短时间内吸收大量水分并保持稳定性的化学物质。

其特性主要包括以下几个方面:(1) 高吸水性:高吸水性树脂具有很强的吸水能力,能够吸收其自身重量几百倍的水分。

(2) 保水性:高吸水性树脂能够保持吸收的水分并逐渐释放给植物,提供持续的水源。

(3) 环保性:高吸水性树脂无毒无害,不会对生态环境产生负面影响。

(4) 耐候性:高吸水性树脂具有良好的耐候性能,能够在宽温范围内保持稳定性。

3. 高吸水性树脂在河道工程中的应用前景(1) 提高土壤保水能力:高吸水性树脂可以将水分吸附在其内部,并将其逐渐释放给根系,有效提高土壤的保水能力。

在河道工程中,使用高吸水性树脂可以减少洪水期间的土壤侵蚀和水土流失,降低洪灾的危害。

(2) 防止水土流失:高吸水性树脂可以形成一种保护层,覆盖在土壤表面,防止水流冲刷和风蚀,减少河道的水土流失,提高土壤的质量和抗冲刷能力。

(3) 改善水环境:高吸水性树脂具有良好的净化水质的能力,能够吸附并降解水中的有害物质,改善水环境质量。

在河道工程中,使用高吸水性树脂可以减少水源受到污染的风险,提供清洁的水资源。

(4) 促进植物生长:高吸水性树脂能够为植物提供持续的水源,促进其生长发育,提高植物的适应能力和成活率。

在河道工程中,使用高吸水性树脂可以增加植被覆盖率,恢复生态平衡,改善生态环境。

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高吸水保水材料现状及趋势论文摘要:与淀粉、纤维素合成吸水材料相比,无机矿物/有机高分子吸水保水复合材料的原材料成本已下降20%~30%。

但由于丙烯酸单体价格仍然是原材料成本的最主要影响因素,且矿物添加量只有在27%~50%时的性价比最高,因此,单靠添加矿物来降低保水剂的原材料成本也还是有限度的,如何进一步降低原材料成本是值得研究的问题。

水是生物赖以生存和发展的必备条件。

水资源问题已成为共同关注的全球性问题。

水的获取、保存、利用和排除,自古以来都是人类面临的重要课题之一。

当前,全球气温逐年上升,加剧了变暖现象,导致干旱缺水地区越来越多,水土流失现象增加,严重破坏了生态坏境,阻碍了我国农业的可持续发展。

保持水土和抗旱节水已经成为我国农业面向未来持续发展的选择。

应用高吸水性树脂作为保水剂是发展迅速的化学节水技术[1]。

用于农林业的高吸水材料通常称为保水剂(Water Retaining Agent,Agroforestry Superabsorbent AFSA)。

它具有能吸收自重几百倍的水成为具有一定力学性能的水凝胶,吸水后的水凝胶可以缓慢释放水分,保水能力也很好,且加压下也不脱水或脱水很少,而且有反复吸水功能。

吸水后的吸水剂相当于在植物根系周围的土壤中形成无数个微型“水库”,当土壤缺水时就会逐步释放其储藏的水分,以供植物吸收利用。

同时,保水剂能增强土壤保水性、改良土壤结构、减少土壤水分养分流失、提高水肥利用效率等多种功能,其独特的优点是其他工程方法无法达到的。

因而被国际上普遍认为是继化肥、农药、地膜之后第四个最有希望被农民接受的农用化学制品。

基于对国内外高吸水保水材料研究资料的综合分析,从高吸水保水材料的类型、制备技术、性能三方面对研究现状进行了系统分析、评述,据此对其研究趋势进行了探讨。

1 高吸水保水材料的类型1966年,美国农业部北方研究所的G.F.Fanta和C.R.Russell 等[2,3]研究淀粉接枝丙烯腈,开始了高吸水性材料的研究。

高吸水保水材料近年来发展速度很快,种类繁多。

一般按原料来源分为淀粉系、纤维素系、合成树脂系[3]。

李铭慧等[5]以玉米淀粉为原料,用水溶液聚合法制得了可生物降解的高吸水性树脂。

杨富杰等[4]以蔗渣浆纤维为原料,制备吸水材料。

彭娜娜等[5]以玉米秸秆为原料,采用水溶液聚合法制备高吸水性树脂。

林健等[6]以丙烯酸盐、丙烯酰胺、高岭土和淀粉等为原料,用溶液聚合法制备了复合型耐盐高吸水性树脂。

斯玛伊力·克热木等[7]以丙烯酸、淀粉和硅藻土为原料,用紫外光聚合装置合成了复合耐盐性高吸水树脂。

栗海峰等[8]以坡缕石与聚丙烯酸(钠)为原料,用溶液聚合法制备高吸水保水复合材料。

以上学者将蔗渣、玉米秆、高粱秆等天然纤维素与高岭土、海泡石、坡缕石、硅藻土等无机矿物原料混合,再与丙烯酸、丙烯酸钠或聚丙烯酸钠-丙烯酰胺二元共聚物中制备不同的高分子吸水保水复合材料。

与单纯高分子吸水保水材料相比,它不仅保持了较高的吸水倍率和较快的吸水速率,而且抗盐性能得到改善,提高了凝胶强度,产品原材料成本大幅度降低。

2 高吸水保水材料的制备技术由于采用的原料、引发方式、分散介质、反应条件的不同,高吸水性材料有不同的制备方法。

高吸水性材料的合成主要采用自由基聚合、离子聚合和逐步聚合三大类[4]。

其中水溶液法、反相悬浮法占绝大多数。

2.1 水溶液法水溶液聚合法是反应性单体和添加剂溶于适当的溶剂,在光、热、辐射、引发剂(或催化剂)的作用下,生成高聚物的方法。

丙烯酸在配制釜中先用氢氧化钠溶液中和,中和度为60~90%mol,加人水,使单体浓度为30~60%mol,再加人交联剂,通氮气,加入引发剂,搅拌均匀后,进入反应器静置聚合(保持氮气),加热水裕使反应温度保持30 ℃~80 ℃,聚合反应2~5 h。

得到的凝胶状聚合体,经干燥、粉碎后,得到粉末状吸水剂。

其特点是过程简单,可以制成膜状、片状、粉粒粉末状,也可以与其他吸水性物质复合成各种吸水材料。

2.2 反相悬浮法反相悬浮聚合工艺是以水相为分散粒子,其他溶剂(油相)为分散介质,制成油包水(W/O型)的悬浮液,采用水溶性引发剂引发聚合反应的方法。

将丙烯酸水溶液搅拌下滴加氢氧化钠水溶液,冷却至室温,加入交联剂、引发剂,再用水调节成一定浓度的待聚液。

另将分散剂加人反应器中,加入表面活性剂溶解,通氮气,加热至反应温度。

滴加配好的待聚液,进行聚合反应,生成颗粒状水凝胶。

接着在反应器中进行共沸脱水,除去水凝胶中的水,并且继续进行反应。

脱水后得到含水率较低的聚合物,于真空干燥器中干燥,得到颗粒状树脂。

3 高吸水保水材料的性能高吸水性树脂的性能主要指吸水性能、保水性能、增稠性、强度、稳定性、加工性能、安全性、敏感性等方面。

作为农林业使用的保水剂,则更注重吸水倍率、保水性能、凝胶强度等指标。

3.1 吸水倍率吸水倍率一般指吸水保水材料吸去离子水倍率,吸生理盐水(0.9%NaC1(质量分数))倍率。

2010年农业部修订的《农林保水剂》(NY886—2010)标准为中华人民共和国农业行业标准,其主要技术指标为:吸水倍率100~700 g/g,吸盐水(0.9%NaC1)倍率≥30 g/g。

影响吸水材料吸液能力的主要有内因和外因两方面。

内因包括吸水材料的种类、组成、分子量、交联度、基团等;外因包括环境温度、吸水材料的浓度、所吸液体的组成、离子强度、pH值等。

杜建军等[9]研究了不同吸水倍率的聚丙烯酰胺型、聚丙烯酸盐型、淀粉接枝型高吸水性树脂与氮、磷、钾肥料的相互影响,化学肥料能显著降低高吸水性树脂的吸水倍率,并随肥料浓度的增加,高吸水性树脂吸水倍率显著降低.供试肥料对高吸水性树脂的影响程度过磷酸钙>磷酸一铵>硫酸钾>氯化铵>硫酸铵>氯化钾>尿素。

苟春林等[10]研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响。

随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降。

各种阳离子对保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子>二价阳离子>一价阳离子。

徐继红等[12]考察了无机盐溶液的浓度、金属离子价态、溶液pH和单体总含量等因素对CMC-g-PAMPS树脂吸水倍率的影响。

吸水倍率随无机盐溶液浓度的增加而减小;在不同价态金属离子盐溶液中,吸水倍率大小的顺序为:NaCl>CaCl2>AlCl3;在相同价态的金属阳离子盐溶液中,CMC-g-PAMPS树脂的吸水能力接近;CMC—g—PAMPS 树脂在pH=4~8内能保持较高吸水倍率。

栗海峰等[14]研究了海泡石粘土在0%~10%及20%~150%添加量范围对复合材料的吸水保水、重复吸水及抗电解质溶液性能的影响。

海泡石添加量在4%和40%~60%范围时,复合材料的吸蒸馏水倍率达到极大值。

海泡石添加量大于60%时,复合材料吸水倍率急剧下降。

复合材料吸蒸馏水的倍率随各电解质溶液离子强度的升高而不断降低,且海泡石粘土添加量高的复合材料对外界溶液离子强度的敏感程度较高。

3.2 保水性能保水能力是指吸水后的膨胀体能保持所吸收的水溶液处于不离析状态的能力。

它可通过测量水凝胶在不同环境条件下水的蒸发速率或在加压条件下的吸液率进行表征。

除聚合物本身的性质、聚合条件外,环境温度,矿物含量、粒度以及复合材料的表面交联对吸水保水材料的保水能力均有一定的影响。

孙志明等[13]对四种膨润土样品在纯水及Na+,Mg2+,Ca2+等盐溶液中的滤失量及其离子交换容量进行了研究。

Na+,Mg2+,Ca2+等对膨润土的滤失量均有显著影响,其中以Mg2+的影响最为显著;随着水溶液中阳离子浓度的增大,膨润土的滤失量不断增加;经过Mg2+,Ca2+溶液浸泡后,膨润土所含蒙脱石的种类由钠基蒙脱石变为钙基或镁基蒙脱石;膨润土经盐水浸泡后双电层厚度变小,保水性能变差;颗粒间出现了离析现象,盐浓度越高离析越严重。

马红梅等[16]考察了以蔗渣、高岭土与丙烯酸接枝聚合复合高吸水树脂的保水性能。

复合树脂在自然条件下和在恒温箱内不同温度下(湿度为17%,温度分别为25℃、45℃和65℃)均具有良好的保水性。

同时,复合高吸水树脂在2000 r.min-1离心30 min仍具有高达96.1%的保水率,具有优良的离心保水性。

凌辉等[17]考察了粉煤灰-伊利石/丙烯酸-丙烯酰胺高吸水复合材料的保水性,在25℃条件下干燥8 d,吸水凝胶还可以保持50%的吸水量。

周潇雨等[18]考察了多孔颗粒材料内孔表面分形特征及与其保水性能的关系,多孔颗粒的内孔表面的分维值介于 2.0882~2.1935之间,且分形拟合曲线相关系数大于0.98,强的相关性说明内孔表面具有显著的分形特征。

多孔颗粒材料保水性能与其内孔表面分雏呈负相关。

3.3 凝胶强度凝胶强度是农林保水剂最重要的性能之一。

凝胶强度是指保水剂吸水后水凝胶在土壤中保持一定强度和形状的能力。

一般而言,吸水倍率与凝胶强度互为矛盾。

吸水倍率越高,保水剂的凝胶强度越差。

在农林应用领域,若凝胶强度小,产品一旦吸水释水后就胶结在一起,造成土壤板结,损害植物根部成长。

要提高吸水后水凝胶凝胶强度,可采用提高交联度的方法。

一般来说交联度越高,保水剂的强度也越高,否则反之。

但值得注意的是交联度提高,吸水倍率也会减小。

因此,必需根据所要求的吸水倍率和吸水速度,控制一定的交联度,以达到相应的强度。

余文洁等[15]以魔芋葡甘聚糖为基体,丙烯酸为单体,过硫酸钾为引发剂,分别以N,N`-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、甘油、聚乙二醇600(PEG600)、Ca(NO3)2·4H2O为交联剂,制备魔芋超强吸水树脂(KSAP),实验表明,以MBA为交联剂制得的KSAP的凝胶强度最大,可达到153.7 g/cm2。

4 高吸水保水材料的发展趋势综上可见,目前在高吸水保水材料的研究还不够深入,尚未形成一套比较完整的研究体系。

由于高吸水保水材料具有优异的性能,在工业、农业、食品、建筑、日用化工等领域,尤其是沙漠改造、防风固沙、水土保持、抗旱保苗、增产增收等农林业方面具有良好的市场前景。

对我国来说,加强高吸水保水材料的基础研究和应用研究是一项十分迫切的任务。

高吸水保水材料的发展趋势可以概化为下述四个方面。

4.1 丰富高吸水保水材料的类型淀粉、纤维素等天然高分子材料都是地球上取之不尽、用之不竭的可再生材料,利用它们合成可降解材料应用于社会生产,有利于人类的生存与发展。

将淀粉、纤维素与无机粘土矿物复合制备高吸水性材料,可以改善纯有机吸水树脂凝胶强度较低、耐盐性能差、生产成本较高等不足,提高材料综合性能。

我国无机黏土矿物的种类很多,如蒙脱土、高岭土、蛭石、伊利石等,它们不仅具有表面多羟基、可交换性阳离子、分散性和亲水性等特点,而且它们本身含有作物所需的营养元素,可用来制备多功能的无机矿物粉体/有机树脂吸水保水复合材料。

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