[发明专利]一种风化煤腐植酸保水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种风化煤腐植酸保水剂的制备方法，属于农业抗旱保水技术领域。

背景技术

我国是一个地域辽阔，资源丰富的农业大国。但是自然灾害严重，对农业可持续发展极为不利，农业生产面临着严峻的挑战，干旱已经成为了人们面临的常见的一种自然灾害，目前干旱地区占世界陆地面积40％，我国是一个旱区面积比较大的国家，特别是北方16省区，耕地面积5200万公顷，但是多为典型的半干旱地区，造成了土地资源的浪费，经济的不协调。

由于地区干旱已经严重影响了农业、林业生产，使用土壤保水剂是目前缓解干旱、提高水分利用率最常用的方法。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，具有吸水、保水、释水功能。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至千倍的去离子水、洗水后膨胀为水凝胶、可缓慢释放水分供作物吸收利用，从而增强土壤保水性，改良土壤结构，减少深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率。

近年来，利用保水剂改善土壤结构和提高作物水肥利用效率，是化学节水技术的重要方式。目前，已有的保水的种类很多，有淀粉系列、纤维素系列，蛋白质系列及其不同类别的保水剂的混合物。其中淀粉接枝共聚生产的保水剂吸水和保水率高，但需要解决降低成本和耐盐碱性差，使用寿命短等问题。合成聚合物系保水剂反应易于实现且吸水率较高，但不易被生物降解，化学药剂容易导致土壤板结，且成本较高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对目前我国干旱地区较多，严重影响了农业、林业发展，常用的土壤保水剂虽然可以改善土壤结构，提高作物水肥利用率，但是大多是由化学合成，不仅成本比较高，间接使得收成额减少，而且化学药剂较多容易导致土壤板结，不易被生物降解，对于环境也是一种无形的危害的问题，提供了一种风化煤腐植酸保水剂的制备方法，该方法是以干燥风化煤为原料，先用盐酸浸泡，水洗后脱盐处理，再经过碱煮反应，高速离心后去除沉淀物，得腐植酸，之后加入分散剂和有机溶剂，再以丙烯酸碱溶液为原料，加入过硫酸钾为引发剂和腐植酸进行接枝反应得到一种风化煤腐植酸保水剂。该方法制得的风化煤腐植酸保水剂不仅安全、卫生，可自行降解，土壤也不易板结，而且改善了土壤结构，使得作物水肥利用率提高了85％以上。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将干燥后的风化煤放入气流粉碎机中粉碎，过80～90目钢筛，得到风化煤颗粒，称取20～30g风化煤颗粒放入500mL烧杯中，再加入200～300mL质量浓度为2％的稀盐酸溶液，用玻璃棒搅拌均匀后移入油浴锅，升温至100～110℃煮沸20～30min得到混合液；

（2）将上述煮沸的混合液冷却至50～55℃后过滤，滤渣用去离子水冲洗3～5次进行脱盐处理，之后将滤渣倒入500mL烧杯中，加入100～300mL质量浓度为30％的氢氧化钠溶液，移入水浴锅升温至90～110℃煮沸后，在室温下静置30～50min，用卧式高速离心机离心处理10～20min，离心转速为4000～5000r/min，分离去除沉淀物，得到上清液为腐植酸钠溶液；

（3）用质量浓度为15％的硫酸调节腐植酸钠溶液pH至2～3，产生沉淀物，之后过滤得到滤渣，再用去离子水冲洗滤渣直至其pH为6～7，将滤渣移入烘箱，在105～110℃下烘干后即得腐植酸；

（4）在装有搅拌器、回流冷凝器的三口烧瓶中加入200～300mg十二烷基硫酸钠作分散剂和100～200mL正己烷作油相，水浴加热至50～60℃，用玻璃棒搅拌使分散剂充分溶解，再加入10～20g上述制得的腐植酸，搅拌均匀得到混合溶液；

（5）向上述混合液中加入20～50mL质量浓度为70％的丙烯酸溶液，在搅拌状态下用质量浓度为40％的氢氧化钾溶液调节pH至7～8，冷却至室温再加入10～20mL质量浓度为1％的过硫酸钾溶液，水浴升温至40～60℃使其发生接枝聚合反应，当混合物成半透明状时停止搅拌，继续升温至50～80℃继续反应30～60min，制得透明状聚合物凝胶保水剂初品；

（6）将上述初品放入浓缩罐，罐内减压至1000～1200Pa，常温下浓缩得到泥状浓缩物，再将浓缩物放入烘箱以80～90℃的温度将其烘干，之后用高速万能粉碎机将其粉碎，过50～60目钢筛即得一种风化煤腐植酸保水剂。