CN108384556B - 一种可降解固沙剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解固沙剂的制备方法，属于固沙剂领域。本发明取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀静置，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过筛，收集过筛颗粒；将丙酮、1，4‑丁二醇、L‑丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温反应，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中搅拌，再加入三乙醇胺升温继续搅拌，冷却至室温，出料，收集出料物；将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
Description
技术领域
本发明属于固沙剂领域，具体涉及一种可降解固沙剂的制备方法。
背景技术
沙漠化是当前人类面临的重大全球性生态环境问题，困扰着人类社会的生存和发展，而我国是受沙漠化严重危害的国家之一。沙漠及沙漠化土地面积达149万km2，其中沙漠化土地面积达33.4万km2，这给工农业生产、人民生活及人体健康带来了严重的影响，而不断加剧的沙尘暴和沙化土地的扩展更使得生态环境雪上加霜，吞噬着中华民族的生存空间，给国民经济和社会发展造成了极大的危害。同时在沙漠及荒漠接壤地带还常伴有强风流沙、地表干旱和水土流失等系列生态问题。由此引发的一系列农林业问题，严重阻碍了绿化植物和农作物的生长发育，造成缺苗、减产和死亡等现象，浪费了大量土地资源和宝贵水资源。
固定流沙的方法有三种，即机械固沙、化学固沙和植物固沙。机械固沙如设置沙障、草方格等，特点见效快，但投入较大，不适合大范围使用；植物固沙主要是在沙漠的边缘或腹地种植防护林或者在沙面上进行植物结皮，降低沙漠的风速，防止沙漠起沙，进而达到固沙的目的。国内外防沙治沙研究结果表明，在各项防治技术措施中，以植物治沙应用最为普遍。但对于自然条件恶劣，遭受流沙侵害严重而需要局部迅速固沙的地方，植物固沙 在短时期内难以起到作用，甚至被风沙吹蚀殆尽。化学固沙，是指在沙漠化土地表层施用有机或无机沙土稳定材料，以提高沙土的稳定性和保水性，或对盐碱化土地进行脱盐处理，从而达到改良和治理沙漠化土地的目的。化学防治技术的优点是施工简便、成本低、见效快，可迅速改良沙漠化土地，为植物生长创造良好的水土条件，提高生态环境工程建设的质量和效率。因此固沙剂由于具有防尘、固沙的作用而被广泛应用。目前固沙剂所采用的固沙材料有乳化沥青、酚醛树脂、脲醛树脂、聚丙烯酰胺、丁苯胶乳等，虽然可以起到防风固沙的目的，但是都是有机高分子产品，它们自身都难以在自然界中降解，会对沙漠地区造成污染，这在一定程度上限制了固沙剂的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前固沙剂多为有机高分子产品，自身难以在自然界中降解，会对沙漠地区造成污染的问题，本发明提供了一种可降解固沙剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种可降解固沙剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在40~45℃下密封容器，静置，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取100~110份甲苯、70~80份丙酮、50~60份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、43~48份甲苯二异氰酸酯、30~35份1，4-丁二醇、22~26份L-丙交酯、35~40份过筛颗粒、13~19份三乙醇胺、8~11份二月桂酸二丁基锡及3~6份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至115~125℃，反应16~18h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在60~70℃下进行搅拌3~5h，再加入三乙醇胺，升温至75~80℃，继续搅拌10~15h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：3~5：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
所述催化剂为氧化铬、碳化硼中的任意一种。
所述步骤（5）中生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧，收集煅烧物，粉碎，过筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取150~160份水、30~45份腐殖土、15~17份酵母浸膏、10~13份蛋白胨，混合均匀，密封发酵1~3天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，静置18~22h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的30~40％，搅拌均匀，静置，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以泥炭土作为基体添加颗粒，通过与葡萄糖进行混合静置，进行富酸性培养，随后再以与三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、1，4-丁二醇、L-丙交酯作为原料，以二月桂酸二丁基锡作为辅助催化剂，制备聚氨酯丙烯酸酯的过程中，通过催化剂及三乙醇胺的作用使富酸后的泥炭土对其进行改性，一方面是增加了可降解性，另一方面提高了交联程度，使其固化成膜后，可以更好的进行保水，提高固沙效果，并且在膜降解过程中，通过泥炭土可以有效增加沙子内部的营养物质，扩大微生物的生存环境，进一步提高固沙效果，随后再与生物颗粒、仙人掌胶进行混合，通过仙人掌胶提高粘性，并且提高蓄水能力，增加微生物营养物质，再使用微生物颗粒，通过紫外固化后在沙子表面形成膜后，给微生物创造了无氧条件，促进了微生物的繁殖，通过微生物滋生及微生物活动改善沙子内部的结构提高自身固沙效果，在制备微生物过程中，通过以膨润土做生物载体，以腐殖土作为菌源，通过获得腐殖土中改良效果好的菌种，利用玉米醇溶蛋白进行包裹保护，避免微生物的流失，同时也增加了微生物的营养物，以此解决了目前固沙剂多为有机高分子产品，自身难以在自然界中降解，会对沙漠地区造成污染的问题。
具体实施方式
催化剂的选择为氧化铬、碳化硼中的任意一种。
仙人掌胶的制备为将仙人掌与水按质量比1:2进行混合榨汁，收集榨汁液，过滤，将滤液进行浓缩至滤液体积的50％，即得仙人掌胶。
玉米醇溶蛋白溶液的配置为按质量比1：3将玉米醇溶蛋白与质量分数为85％的乙醇溶液进行混合，即得。
生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡15min，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧1h，收集煅烧物，粉碎，过200目筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置50min，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取150~160份水、30~45份腐殖土、15~17份酵母浸膏、10~13份蛋白胨，混合均匀，在30~35℃下密封发酵1~3天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，并在室温下静置18~22h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的30~40％，搅拌均匀，室温静置6h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合10min，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
一种可降解固沙剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在40~45℃下密封容器，静置20h，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取100~110份甲苯、70~80份丙酮、50~60份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、43~48份甲苯二异氰酸酯、30~35份1，4-丁二醇、22~26份L-丙交酯、35~40份过筛颗粒、13~19份三乙醇胺、8~11份二月桂酸二丁基锡及3~6份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至115~125℃，反应16~18h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在60~70℃下进行搅拌3~5h，再加入三乙醇胺，升温至75~80℃，继续搅拌10~15h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：3~5：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
催化剂的选择为氧化铬。
仙人掌胶的制备为将仙人掌与水按质量比1:2进行混合榨汁，收集榨汁液，过滤，将滤液进行浓缩至滤液体积的50％，即得仙人掌胶。
玉米醇溶蛋白溶液的配置为按质量比1：3将玉米醇溶蛋白与质量分数为85％的乙醇溶液进行混合，即得。
生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡15min，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧1h，收集煅烧物，粉碎，过200目筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置50min，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取150份水、30份腐殖土、15份酵母浸膏、10份蛋白胨，混合均匀，在30℃下密封发酵1天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，并在室温下静置18h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的30％，搅拌均匀，室温静置6h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合10min，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
一种可降解固沙剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在40℃下密封容器，静置20h，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取100份甲苯、70份丙酮、50份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、43份甲苯二异氰酸酯、30份1，4-丁二醇、22份L-丙交酯、35份过筛颗粒、13份三乙醇胺、8份二月桂酸二丁基锡及3份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至115℃，反应16h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在60℃下进行搅拌3h，再加入三乙醇胺，升温至75℃，继续搅拌10h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：3：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
催化剂的选择为碳化硼。
仙人掌胶的制备为将仙人掌与水按质量比1:2进行混合榨汁，收集榨汁液，过滤，将滤液进行浓缩至滤液体积的50％，即得仙人掌胶。
玉米醇溶蛋白溶液的配置为按质量比1：3将玉米醇溶蛋白与质量分数为85％的乙醇溶液进行混合，即得。
生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡15min，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧1h，收集煅烧物，粉碎，过200目筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置50min，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取160份水、45份腐殖土、17份酵母浸膏、13份蛋白胨，混合均匀，在35℃下密封发酵3天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，并在室温下静置22h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的40％，搅拌均匀，室温静置6h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合10min，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
一种可降解固沙剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在45℃下密封容器，静置20h，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取110份甲苯、80份丙酮、60份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、48份甲苯二异氰酸酯、35份1，4-丁二醇、26份L-丙交酯、40份过筛颗粒、19份三乙醇胺、11份二月桂酸二丁基锡及6份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至125℃，反应18h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在70℃下进行搅拌5h，再加入三乙醇胺，升温至80℃，继续搅拌15h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：5：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
催化剂的选择为氧化铬。
仙人掌胶的制备为将仙人掌与水按质量比1:2进行混合榨汁，收集榨汁液，过滤，将滤液进行浓缩至滤液体积的50％，即得仙人掌胶。
玉米醇溶蛋白溶液的配置为按质量比1：3将玉米醇溶蛋白与质量分数为85％的乙醇溶液进行混合，即得。
生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡15min，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧1h，收集煅烧物，粉碎，过200目筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置50min，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取155份水、37.5份腐殖土、16份酵母浸膏、11.5份蛋白胨，混合均匀，在33℃下密封发酵2天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，并在室温下静置20h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的35％，搅拌均匀，室温静置6h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合10min，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
一种可降解固沙剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在43℃下密封容器，静置20h，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过200目筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取105份甲苯、75份丙酮、55份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、45.5份甲苯二异氰酸酯、32.5份1，4-丁二醇、24份L-丙交酯、37.5份过筛颗粒、16份三乙醇胺、9.5份二月桂酸二丁基锡及4.5份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至120℃，反应17h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在65℃下进行搅拌4h，再加入三乙醇胺，升温至77℃，继续搅拌12.5h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：4：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂。
对比例1与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少仙人掌胶。
对比例2与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少生物颗粒。
对比例3深圳市某公司生产的固沙剂。
将实施例与对比例的固沙剂分别进行对抗风蚀性能风洞实验与降解实验，在尺寸为31cm×21cm×4cm铁盘模型内，装满沙丘沙并将之摊平，将不同种类的固沙剂用水稀释成质量浓度为10％，用喷枪均匀喷洒在沙盘上，喷洒的量为2kg/m2，其中，喷洒的量为稀释后的质量；自然风干后，将模型固沙试样均置于实验段进行吹蚀实验；取蚕豆壳、蚕豆叶、蚕豆茎混合物2kg作为分解源，壳/叶/茎质量比为4/2/4，混合物含水量为63%。置于玻璃容器中，分别将200g本发明以及对比例的固沙剂入分解源中，每隔八天取出干燥后称重，记录结果。具体测试结果如表1。
表1：
由实施例1~3的数据可知，实施例2为最优实施例，所制备的固沙剂综合效果最好，与市售产品相比，本发明的产品各项性能均表现优异，值得大力推广。
Claims (2)
1.一种可降解固沙剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按质量比3：1：2，取泥炭土、葡萄糖及水放入容器中混合均匀，在40~45℃下密封容器，静置，喷雾干燥，收集干燥物，进行球磨，过筛，收集过筛颗粒；
（2）按重量份数计，取100~110份甲苯、70~80份丙酮、50~60份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、43~48份甲苯二异氰酸酯、30~35份1，4-丁二醇、22~26份L-丙交酯、35~40份过筛颗粒、13~19份三乙醇胺、8~11份二月桂酸二丁基锡及3~6份催化剂；
（3）首先将丙酮、1，4-丁二醇、L-丙交酯及二月桂酸二丁基锡放入反应器中，使用二氧化碳保护，升温至115~125℃，反应16~18h，冷却至室温，收集反应混合，并进行回收丙酮，收集剩余物；
（4）将剩余物、甲苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲苯二异氰酸酯、过筛颗粒及催化剂放入反应釜中，在60~70℃下进行搅拌3~5h，再加入三乙醇胺，升温至75~80℃，继续搅拌10~15h，冷却至室温，出料，收集出料物；
（5）将出料物过滤回收催化剂，再进行旋转蒸发回收甲苯，收集旋转剩余物，按质量比6：3~5：2，将旋转剩余物、仙人掌胶及生物颗粒混合均匀，即得可降解固沙剂；
所述生物颗粒的制备方法为：
A.取膨润土、盐酸按质量比1：2超声震荡，过滤，将滤饼在700℃下进行煅烧，收集煅烧物，粉碎，过筛，将过筛颗粒与0.3mol/L葡萄糖溶液按质量比1：4进行混合静置，喷雾干燥，收集干燥颗粒，备用；
B.按重量份数计，取150~160份水、30~45份腐殖土、15~17份酵母浸膏、10~13份蛋白胨，混合均匀，密封发酵1~3天，收集发酵混合物，过滤，收集过滤液，静置18~22h；
C.在静置结束后，将步骤A备用的干燥颗粒放入过滤液中，加入量为过滤液质量的30~40％，搅拌均匀，静置，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，再与玉米醇溶蛋白溶液按质量比1：3进行混合，再次冷冻干燥，收集干燥物，即得生物颗粒。
2.根据权利要求1所述可降解固沙剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氧化铬、碳化硼中的任意一种。
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