保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料
用于生态修复工程的保水材料性能对比研究
用于生态修复工程的保水材料性能对比研究孔德刚【摘要】保水材料的选用是决定干旱、半干旱地区人工植被建植效果的关键因素之一.通过对超吸水纤维(SAF)和保水剂(SAP)的保水性能开展各项测试,明确各产品的适用条件.结果表明:(1)在去离子水中,SAF和SAP的饱和吸水倍率分别约为150g·g-1和233g·g-1,其达到饱和吸水倍率所需的时间分别为15～20 min和180 min;(2)SAF和SAP的吸水倍率都受pH和盐分影响较大,吸水率随pH值的增加呈倒“A”型变化趋势,在中性条件下效果最优;水体中电解质浓度越高,吸水倍率越差;(3)在室外条件下,SAF对土壤中入渗水的截留效果和保水性能均优于SAP;因此建议在边坡植被恢复等工程中应优先选用SAF作为保水材料.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2018(062)010【总页数】4页(P192-195)【关键词】超吸水纤维(SAF);保水剂(SAP);吸水倍率【作者】孔德刚【作者单位】中铁科学研究院有限公司,成都611731【正文语种】中文【中图分类】TS176;TS102.52随着我国“西部大开发战略”和“一带一路”发展战略的实施，西部地区逐渐成为道路等基础设施建设的主战场，在带动当地经济发展的同时也对沿线生态环境造成一定影响，形成大量裸露的地表，若不及时修复，将会加剧地表沙化使生态环境更加恶化。
目前，我国在道路沿线植被恢复研究方面，主要集中于人工建植技术的选取[1-3]，植物组合优选[4-6]和景观设计等[7-9]，而对于建植和养护过程中保水措施研究较少，这不仅增加了养护成本，还造成大量的水资源浪费，尤其在西北干旱、半干旱地区进行人工植被建植时，如不采取相应的保水措施，还会造成植被建植困难、存活率低等问题。
目前应用较为普遍的保水材料为各种类型保水剂。
保水剂(SAP)是一种人工合成的高分子化合物，可以吸持是自身质量数百倍的水分[10-11] ，而超吸水纤维(SAF)是一种吸水能力特别强的功能性高分子新型材料，无毒无害，能够反复吸水、释水[12]。
10种保水剂基本特性对比研究要点
10种保水剂基本特性对比研究保水剂是一种高分子化合物，可以吸持是自身重量数百倍的水分 I2 J。
1969年，美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制出淀粉接枝聚丙烯腈类保水剂，并于20世纪70年代中期将其利用于玉米、大豆种子涂层、树苗移栽等方面，取得良好的效果，随后世界各国竟相研制保水剂。
1974年，保水剂在美国Granproce ssingco公司实现了工业化生产。
随后日本重金购买了其专利，迅速赶上并超过了美国，相继开发了聚丙烯酸盐等一系列高吸水性树脂，成为目前世界上生产和出口保水剂最多的国家。
目前世界已有30多个国家在进行着保水剂的研究和应用。
我国保水剂研制和应用始于20世纪80年代中期，发展较快。
全国有40余个单位研究开发，并陆续应用于农林生产领域，但未批量化。
90年代以来，一批新型保水剂厂家和产品陆续问世。
例如，中国矿业大学(北京)利用风化煤研制出腐殖酸复合保水剂；1998年，河北保定市科瀚树脂公司科技人员采用生物实验技术研制成功“科瀚98”系列高效抗旱保水剂；2003年南京工业大学利用高科技新工艺研制成了新一代生物聚合高效吸水材料丫～聚谷氨酸(了一PGA)，能吸收比植物自身重1 108．4倍的自然水。
中国科学院兰州化物所研制出凹凸棒复合保水剂，在胜利油田长安实业(集团)公司有限责任公司建成3 000 t／a的生产线，率先在国内实现了有机／无机复合保水剂的产业化；唐山博亚科技(集团)有限公司研发12个系列农用保水剂产品，年产保水剂1．5万t，被农业部命名“国家保水剂生产示范基地”。
目前，生产保水剂的厂家众多，国家还没有出台保水剂产品的统一的标准。
为了使保水剂的使用者了解保水剂的特性和正确使用保水剂，笔者对东莞普华实业有限公司等单位提供的10种保水剂的保水剂特性进行了研究，希望为厂家制定生产规范和用户正确使用保水剂提供参考依据。
1 材料与方法1．1 保水剂N ：法国SNF农林业保水剂(购于北京绿色奇点有限公司，N 粒径0．5 mFI1是小颗粒)；N2：法国SNF农林业保水剂(购于北京绿色奇点有限公司，N 粒径2 mm是大颗粒)；H1：旱露植保保水营养缓释剂(北京绿色奇点有限公司提供)；B：博亚高能抗旱保水剂(购于博亚科技有限公司)；S：美国四达抗旱保水剂(购于四达公司北京办事处)；Hm：华美抗旱保水剂(购于北京华美有限公司)；K：“科瀚98”高吸水树脂抗旱保水剂(保定市科瀚树脂有限公司提供)；Ph：普华高能抗旱保水剂(东莞普华实业有限公司提供)；J：稷丰农林保水剂(广州德一丰生物有限公司提供)；Hs：鸿森保水剂(西安鸿森农业生态有限公司提供)。
保水剂
保水剂与粘合剂对羊草包衣种子发芽的影响保水剂是一类高吸水性树脂(简称SAP) 的功能性高分子聚合物，结构内含有大量特异性的强吸水性基团，因而在生产应用时可以吸收超出自身重量几十倍、几百倍甚至几千倍的去离子水。
保水剂种子包衣则是指在播种前将种子表面形成一层凝胶状态的生物保护膜，在种子周围蓄积大量水分，同时可以提高种子萌发过程中的水解酶活性，促进种子在田间干旱条件下快速萌发。
粘合剂也是种子包衣最主要的成分之一，对种子包衣丸化的硬度、抗压性、崩解性及萌发、出苗率有至关重要的影响，在其它物料比例不变的条件下，粘合剂的选择直接关系到种子包衣和丸粒化的成败。
聚乙烯醇成本低，有良好的水溶性，稀释后常作为种子包衣或丸粒化的粘合剂，同时由于其属于高分子聚合物，也具有保水功能。
本实验采用不同浓度的保水剂和聚乙烯醇包衣处理羊草种子，旨在研究保水剂和聚乙烯醇对涂层处理羊草种子发芽和幼苗生长的影响作用，筛选最佳处理的保水剂和粘合剂的浓度。
1 材料与方法1.1 材料包衣用保水剂，由北京保水剂公司提供。
羊草种子净化消毒后储于4℃冰箱保存备用。
1.2 处理方案保水剂和聚乙烯醇均做种子表面涂层处理，保水剂用水稀释成浓度为0.25%、0.50%、0.75%、1%的溶液，分别添加不同浓度的粘合剂（将聚乙烯醇PVA用热水配成3%、4%、5%、6%、7%的粘合剂），然后对羊草种子进行涂层包衣，将溶液和种子混合搅拌均匀,捞出晾干,使种子间彼此分离。
取未粘连的单个包衣种子作为测试对象。
未作任何处理的种子为对照组。
1.3 发芽试验发芽试验做3次重复，每次100粒。
发芽程序以及记录参照韩建国[72]。
发芽时间为27d。
发芽开始时加入5ml水，之后不再加水。
1.4数据处理利用excel对数据进行初步统计，再用spss11.5软件进行统计分析，通过多变量多因素分析（GLM Multivariate）检验差异的显著性。
2 结果与分析2.1 不同浓度粘合剂对羊草种子和幼苗生长的影响不同浓度PVA对吉生羊草种子发芽指标的影响见表1，3%、4%的PVA处理吉生羊草种子，发芽率有所升高，但差异不显著（p>0.05），其中3%PVA处理组的发芽率，发芽势，活力指数(P<0.05)最高，可见低浓度的PVA能够维持种子的发芽特性，高浓度的PVA则抑制种子的发芽特性。
保水剂对大白菜基质育苗及大田生长的影响
保水剂（SAP ）又称高吸水性树脂、高分子吸水剂等，是一类具有超高吸水和保水能力的高分子聚合物，于20世纪60年代在美国首先研制和开发[1]，是近年来迅速发展的化学节水技术之一，已成为继农药、化肥和地膜之后的第四大农用化学品[2]。
保水剂中含有大量的亲水基因，可以吸收其自身质量达到几百倍的纯水，同时可以在植物生长需要水分时缓慢释放，还有控释肥料的作用，在我国农业领域被广泛应用于植树造林、旱作节水农业、山地果树、废弃矿山或边旁绿地的植被恢复等各个领域[3-5]。
张家口市坝上地区位于内蒙古高原南端，属于典型的寒冷性大陆季风气候，是农牧交错生态经济类型，全年降水量只有300～400mm ，无霜期90～120d ，年均温度1.2～3.5℃，雨热同季，集中在每年的6—8月。
土壤类型主要是栗钙土，保水保肥能力差，土壤蒸发量大加上降水量少导致农田和地下水资源均处于亏缺状态，严重制约了当地农业的稳定和可持续发展。
张家口市坝上地区目前蔬菜种植面积逼近4万hm 2，蔬菜产业已经成为张家口的主要支柱产业[6]。
发挥冷凉型蔬菜的种植优势，持续推进设施蔬菜、节水型蔬菜的节水种植技术被列入了《张家口市绿色农牧产业崛起行动方案（2022—2025年）》[7]。
大白菜在坝上地区的错季蔬菜生产中与甘蓝种植面积总和达到蔬菜种植总面积的50%左右，是菜农相对稳定的收入来源，但大白菜属于高耗水蔬菜，这就与张家口坝上地区水资源的匮乏形成了明显的矛盾。
目前张家口市坝上地区的大白菜种植通常采用基质育苗来缩短大白菜在露地的时间，但穴盘育苗经常会因缺水而增加浇水频率，费时费工也增加了人力消耗。
露地定植后全生育期需灌水达到8次1920m 3·hm -2[6],也不符合目前水资源匮乏现状和旱作节水农业发展趋势。
本试验在大白菜基质育苗和大田栽培过程中，分别添加不同比例的保水剂，探索其对大白菜在穴盘育苗阶段和大田种植阶段的萌发及生长发育的影响，以期为张家口市坝上地区的大白菜的节水种植提供新的思路和参考。
高中化学人教版选修五5.3功能高分子材料解析
——能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物 质分离掉
③.应用 ——生活用水、工业废水等废液的处理；海 水、苦咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品 加工、酿酒、各种能源的转换(传感膜、热电膜)
具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄 膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过， 而把另外一些物质分离掉。
思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物 CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
加交联剂的目的是什么？
高吸水性树脂加交联剂的目的是变支链型 结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于 水， 耐挤压。
思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不 湿”，还有哪些用途？
如旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。
一.高吸水性材料 ——亲水性高聚物
（分子链带有许多亲水原子团）
美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。
以带有强亲水基的化合物为单体，均聚 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 主治医师将他健康的心脏细胞组织切片送到一家组织实验室，即人造器官工厂。 分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中不难领会。 现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉 为美国“太空服之父”。 对天然吸水性高分子材料（淀粉、纤维素）进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，形成接枝共聚物(如与丙 烯酸钠共聚) “神舟5号”、 “神舟6号”等上天的三位航天员 先后也都使用了“尿不湿” 2．几种功能高分子材料的种类 美国从1959起甄选的7位宇航员合影 发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基 （分子链带有许多亲水原子团） 美国《时代周刊》这份杂志在全美乃至全球都很有影响力。 或共聚得到亲水性高聚物——如聚丙烯酸钠（同时加入交联剂） 。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。 采用不同结构的逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。 比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮 肤。 ——具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜 由于代用品相当于老人自己的器官，手术之后自然不会发生任何排斥反应，老人的生命因此而得到延续。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。 其中一种做为_____，另外材料做为________。 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。 研究人员利用组织切片和特殊聚合物制造出代用的左心室。
园林施工中新技术-新材料的应用
浅谈园林施工中新技术\新材料的应用摘要：本文主要对我国园林施工中的新技术与新材料进行探讨,以供同仁参考。
关键词: 园林施工;新技术;新材料中图分类号：k928.73 文献标识码：a 文章编号：一、园林施工过程中用的新技术1.边坡绿化的常用新技术1.1 液压喷播植草护坡液压喷播植草护坡指将草籽、肥料、粘合剂、土壤改良剂、保水剂、染色剂等按比例混合, 通过机械加压喷射到坡面的施工技术。
它具有施工简单、速度快、草坪发芽均匀、适用面广、造价底等优点。
液压喷播技术是一种机械化程度较高的新技术。
使用该技术后边坡生态植被生长快,从而在短期内达到绿化美化边坡沿线整体景观和保持水土的目的。
1.2 土工网植草护坡土工网植草护坡是一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型护坡技术。
土工网是一种特殊工艺生产的三维立体网,它不仅可以加固过坡,还能在播种初期起到保持土壤以利草籽生长的作用。
土工网是一种高分子合成材料制成的三维网状结构,质地疏松,柔韧,留有90% 的空间可填充土壤、沙粒、植物的根系可穿过其间均衡生长, 生长后的草皮使网垫、草皮、泥土表面牢固的结合在一起,由于植物根系可伸入地表下30~ 50cm, 故形成一层坚固的绿色复合保护层。
三维复合排水网是由特有的三维土工网双面粘和无纺土工布制成。
融合了土工布(反滤作用) 和土工网(排水和加筋作用),起到了反滤-- 排水--保护整体功效。
三维复合排水网独特的三维构造,在使用过程中能够承受高压载荷, 并能保持相当的厚度, 抗拉强度高, 耐腐蚀, 耐酸碱, 排水能力强, 从而提供了很高的导水率。
目前这种技术多用于公路防坡工程。
1.3 蜂巢式网络护坡蜂巢式网络植草护坡是在边坡坡上面拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式边坡防护技术。
它受力结构合理, 能有效的分散坡面雨水径流,减缓水流速度, 施工简单,外观整齐,造价适中等优点。
多用于填方边坡的防护。
1.4 oh 液植草护坡oh 液植草护坡是国外近10年新开发的一项边坡化学植草防护技术。
化学节水技术措施
化学节水技术措施学院：农学院班级：农学1301班姓名：张鹏程学号：20130201430化学节水技术是节水农业技术中的重要措施之一，它包括吸水保水、抑制蒸发、减少蒸腾的作用，从而在干旱胁迫时提高了降雨保蓄率和水分利用效率，具有高效节水增产的作用。
化学节水技术措施包括抗旱型种子包衣剂和保水剂，土壤结构改良剂和保墒剂，黄腐酸(FA)抗旱剂等的应用。
一、保水剂保水剂使用的是高吸水性树脂，它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。
无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。
保水剂按原材料可以分为如下类别：淀粉接枝聚合物体系，纤维素接枝聚合物体系及合成聚合物体系，目前在农业上应用较多的是丙烯酸类聚合物。
使用方法及注意事项：(1)种子包衣将保水剂按1%浓度对水，搅拌使之形成凝胶状，然后将种子浸人并充分混合，静置一段时间后捞出种子，摊开晾干、搓散，使种子互不粘连后即可播种。
(2)凝胶蘸根将保水剂配制成一定浓度的水凝胶液，对幼苗或苗木的根部进行浸蘸处理，使凝胶液均匀黏附在植物根部，然后进行移栽。
(3)直接在土壤中施用将种子和保水剂一同均匀地撒入种植沟内，然后覆土耙平。
在穴播的情况下，可先将保水剂直接撒入穴内与土壤掺混，或将保水剂凝胶与土壤混合，然后播种覆土。
(4)保水剂与化肥混合后施用按各自应施比例，称取化肥与保水剂，将两者混合均匀施人播种沟内。
(5)直接施用保水剂时，湿法施用效果比干法施用效果好尤其在北方春季播种时，土壤墒情较差的情况下，采用湿法施用保水剂可为种子发芽创造良好的条件。
(6)保水剂的使用粒径与形状在直接施于土壤中使用时，以颗粒状的效果好，吸水后可变成几毫米或lcm 大小的凝胶颗粒，这样既有好的保水性又有好的通透性。
(7)保水剂的施用量保水剂的用量一般不能过大，否则非但不能促进根系发育，反而抑制根的伸长和降低根的生理机能，抑制种子萌发，降低移栽后的成活率和出苗率，因此用量要适当。
超强吸水高分子材料
超强吸水高分子材料(Super Absorbent Polymer简称SAP)——也称为高吸水性树脂、超强吸水剂、高吸水性聚合物，是一种具有优异吸水能力和保水能力的新型功能高分子材料。
普通吸水材料a纸、棉花和海绵以及后来的泡沫塑料等。
b吸水能力通常很低，所吸水量最多仅为自身重量的20倍左右，c一旦受到外力作用，则很容易脱水，保水性很差。
SAP吸水能力高:可达自身重量的几百倍至几千倍。
SAP保水能力高:即使受压也不易失水用途日常生活：吸水性抹布、、插花材料、婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、妇女卫生用品、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉等;农用保水剂、土壤改良剂;用作医疗卫生材料：外用药膏的基材、缓释性药剂、抗血栓材料;工业吸水剂：堵水剂、脱水剂;食品工业:包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等;吸水原理:从化学组成和分子结构看，高吸水性树脂是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。
从直观上理解，当亲水性基团与水分子接触时，会相互作用形成各种水合状态。
1.吸水实质:物理吸附;棉花、纸张、海绵等、毛细管的吸附原理。
有压力时水会流出。
化学吸附;通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。
加压也不能把水放出水分子与亲水性基团中的金属离子形成配位水合，与电负性很强的氧原子形成氢键等。
高分子网状结构中的疏水基团因疏水作用而易于斥向网格内侧，形成局部不溶性的微粒状结构，使进入网格的水分子由于极性作用而局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”结构。
亲水性基团和疏水性基团的这些作用，显然都为高吸水性树脂的吸水性能作了贡献。
实验证明，由于亲水性水合作用而吸附在高吸水性树脂中亲水基团周围的水分子层厚度约为5×10－10～6×10－10 m，相当于 2～3个水分子的厚度。
第一层水分子是由亲水性基团与水分子形成了配位键或氢键的水合水第二、三层则是水分子与水合水形成的氢键结合层。
再往外，亲水性基团对水分子作用力已很微弱，水分子不再受到束缚。
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保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料,无毒无害,反复释水、吸水。
因此农业上人们把它比喻成∀微型水库#。
同时它还能吸收肥料、农药,并缓慢释放,增加肥效、药效,广泛用于农业、林业、园艺建筑材料等方面。
(1)提高成活率。
幼苗移栽时由于根部失水,导致城市绿化的成活率只有60%~90%,而道路边坡绿化更低至30%~60%。
尤其是名贵苗木或古树长途移栽,死一株都损失惨重。
如用本剂将幼苗蘸根后运输、定植,可周转几天根部不失水,成活率高达98%~100%。
尤其可反季节种草植树、随时建植绿化。
(2)解决没法浇水或浇水投入大的问题。
保水剂用后仅需很少的雨水或浇灌水,即可长期保持根部恒湿,解决全年浇水问题。
大多数植物可连旱2~3个月而不需浇水,减少浇水次数5~10倍,节省养护成本60%以上。
相对铺设管道、或每天用洒水车养护、耗费水源、以及高昂的工资和水价而言,既省钱省力,绿化效果又好。
(3)节省运输成本。
很多苗木移栽需带土球,造成运量少且运费高,如去掉土球用本剂将幼苗蘸根后运输,可极大地增加运量而减少运费,节约运输成本40%以上。
(4)节肥省药。
可将几种水溶性氮肥、生长素和根用药剂等,水溶后吸到本剂中,即成为肥药缓释剂,使肥药不流失,达到均衡供水、施肥、给药三重效果。
尤其是高档花卉用的生物菌肥,因需要封潮湿才能促使菌体活化繁殖,如与本剂复合施用,即为菌肥促活剂,能显著提高肥药效、又节省肥药用量。
(5)绿化见效快。
本剂始终保持根土恒湿均衡供水,同时吸溶肥料,使植株长期水肥充足,从而保持长势旺盛,绿化效果立竿见影,提高绿化效果60%以上。
(6)低本高效。
本剂用量很少,使用一次的成本仅0.1~0.8元/m2,而且用一次长久有效。
这点投入仅从上述∀提高成活率#中即可完全抵消,一般还有盈余。
(7)用途广泛。
适用于城市绿化中的花草灌木、景观乔木、盆景花坛、租摆植物、社区公园绿地、球场草地、无土栽培、透明观根花卉、楼顶绿化植被和道路护坡绿化等。