[发明专利]一种利用菜场尾菜制备土壤保水剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机固体废弃物资源化利用技术领域，涉及一种利用菜场尾菜制备土壤保水剂的方法。

背景技术

土壤保水剂是一种具有超强吸水、保水性能的高分子材料，具有吸水-释水-干燥-再吸水的特性，被广泛应用于农业、园林等领域，对抑制土壤中水分的流失具有显著的效果，能够很好地缓解因降水偏少对农业生产造成的不利影响。

目前，土壤保水剂主要分为三类：淀粉类、纤维素类、合成聚合物类。淀粉类土壤保水剂具有吸水倍数高、成本低等优点，但其缺点是操作复杂，不易控制，产品耐热性差，不宜长期储存。合成聚合物类土壤保水剂大部分是以丙烯酸、丙烯酰胺等为单体，通过聚合反应制得，是现有高吸水树脂应用较广的产品，优点是吸水率高，缺点是生产成本较高，生物降解率低，易造成环境污染。纤维素具有多种亲水性基团，且由于其为纤维状物质，有很多毛细管，表面积大，因此具有很强的吸水性，虽然纤维素类土壤保水剂的吸水率略低于淀粉类，但其耐盐性好，并可以直接制得纤维状高吸水材料，且纤维素是世界上总量最大、价格最低廉的天然高分子材料。因此，纤维素类土壤保水剂已经成为近年来吸水材料发展的一个热点。

尾菜是新鲜蔬菜必须去掉的残叶，俗称为烂菜叶子。成熟的新鲜蔬菜在采割时多多少少都会去掉一些不可食用的部分，如白菜的根或是外层不完整的叶子；运输过程也会造成一些蔬菜的损伤，这时又要去掉残损的叶子；在上架前还要进行一些简单的处理，在整个过程中都会产生一些废弃的残枝烂叶，从而形成蔬菜垃圾。菜场尾菜是一种连牲畜也不会多吃，作为沼气材料也行不通的蔬菜垃圾，对城市的市容市貌影响很大，如不及时处理，会滋生细菌，造成严重的环境污染。目前尚无有效的菜场尾菜资源化利用手段。

申请公布号为CN 104448160 A的中国发明专利公开了一种以废弃纸屑为原材料的农用保水剂的制备方法，采用废弃纸屑为原料，经预处理后，在引发剂和交联剂的作用下，使废弃纸屑中的纤维素大分子产生游离基，进而与单体反应，形成接枝共聚物，再经后处理即得到农用保水剂。上述专利公布的技术方案实现了废弃纸屑的再利用，减少了对环境的污染，同时富含纤维素的纸屑又是可以被生物降解的原材料，预防了其对土壤的进一步污染。但该技术方案中，废弃纸屑中纤维素的活化接枝处理需要经硝酸浸泡、微波加热等程序，工艺流程复杂，且生产成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现菜场尾菜资源化利用且工艺流程简单的利用菜场尾菜制备土壤保水剂的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用菜场尾菜制备土壤保水剂的方法，该方法具体包括以下步骤：

(1)对菜场尾菜进行预处理；

(2)将预处理后的菜场尾菜加水浆化，得到浆化液体；

(3)将浆化液体置于反应器中，升温至60-80℃，并通入氮气以排出浆化液体及反应器内的空气；

(4)加入丙烯酸，搅拌均匀后加入引发剂及交联剂，进行接枝共聚反应和交联反应；

(5)待出现粘稠状物质后，停止搅拌，并继续反应50-70min，之后降温至30-35℃，即得到所述的土壤保水剂。

步骤(1)所述的预处理过程为：对菜场尾菜进行压榨并除去菜汁，之后依次经水洗、冷冻干燥、粉碎、过筛即可。预处理过程中，水洗能够充分去除菜场尾菜中的土质、灰渣等无机杂质；冷冻干燥能够保留菜场尾菜中纤维素类成分的原始结构；粉粹、过筛使其成小颗粒，达到匀质化，以便充分进行聚合交联反应。

所述的冷冻干燥过程中，冷冻温度为-75℃至-65℃，干燥室真空度<10Pa；过筛后，所述的菜场尾菜的粒径为100-150目。

步骤(2)所述的加水浆化过程为：将预处理后的菜场尾菜与水混合后，加入NaOH水溶液，之后升温至35-40℃，并匀速搅拌至浆化状，得到浆化液体。加水浆化便于后续交联反应在水相中进行，NaOH的加入，一方面能够使菜场尾菜的浆化更加均匀，另一方面也保证了后续丙烯酸的中和度。

每1mL水中加入0.02-0.04g所述的菜场尾菜，所述的NaOH水溶液中NaOH的质量分数为35-45％，所述的水与NaOH水溶液的体积比为20-30:1；所述的搅拌过程中，搅拌速率为250-300r/min，搅拌时间为30-40min。

步骤(3)中，所述的反应器采用水浴升温，所述的氮气的通入时间为20-30min。所述的反应器优选为三口烧瓶反应器，该三口烧瓶反应器的容积优选为250mL。