【摘要】：土地沙漠化是當今世界最為嚴峻的生態(tài)問題,干燥少雨的沙漠化環(huán)境對我國人民生產(chǎn)生活造成了嚴重影響,對生態(tài)脆弱的沙區(qū)進行生態(tài)環(huán)境修復(fù)是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略急需解決的問題之一。目前,普遍采用的固沙方式有工程固沙、生物固沙和化學固沙�；瘜W固沙適用于環(huán)境惡劣,不易進行工程固沙和生物固沙的地區(qū),因其具有可機械施工、簡單快速、固沙效果立竿見影的特點,近年來得到了很大的發(fā)展。保水材料能夠吸附其自身成百甚至上千倍的水,具有較強的耐酸堿性及耐高溫性能,特別適合高溫少雨的沙漠環(huán)境。本論文應(yīng)用環(huán)境友好的生物質(zhì)高分子材料瓜兒膠、黃原膠,以及自然界廣泛分布、儲量豐富的天然黃土為主要原料,復(fù)配環(huán)境友好型高分子,制備了兩種有機-無機復(fù)合高分子材料,并應(yīng)用于保水和固沙研究。主要內(nèi)容如下:1.以瓜爾膠(GG)、丙烯酸(AA)和黃土(loess)為原料,過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑,N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑,采用水溶液聚合法制備了瓜爾膠接枝聚丙烯酸/黃土(GG-g-PAA/loess)復(fù)合高吸水性樹脂。采用FTIR和SEM對其結(jié)構(gòu)進行了表征,研究了黃土的添加量對復(fù)合高吸水性樹脂的溶脹能力和溶脹動力學的影響,考察了復(fù)合高吸水性樹脂的保水性能、反復(fù)溶脹性以及在不同pH溶液中的吸水性能。結(jié)果表明:瓜爾膠、丙烯酸和黃土發(fā)生了接枝共聚,體系中引入黃土能夠顯著提高復(fù)合高吸水性樹脂的吸水性能。當黃土的含量為2%時,該樹脂最高吸水倍率可達602 g/g,室溫下6 d后,其保水率仍達28%,5次反復(fù)溶脹,吸水倍率仍能保持初始時的49%。此外,該復(fù)合高吸水性樹脂還表現(xiàn)出優(yōu)異的pH穩(wěn)定性。2.以黃原膠(XG)、丙烯酸(AA)和黃土(loess)為原料,過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑,N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑,采用水溶液聚合法制備了黃原膠接枝聚丙烯酸/黃土(XG-PAA/loess)復(fù)合高吸水性樹脂。采用FTIR和SEM對其結(jié)構(gòu)進行了表征,考察了黃土的含量、pH值、表面活性劑、鹽以及溫度對復(fù)合高吸水性樹脂的溶脹能力和保水性能的影響。結(jié)果表明:該復(fù)合高吸水性樹脂表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸水性能(610 g/g在蒸餾水中)、pH穩(wěn)定性(pH 5-10)以及在陰離子表面活性劑溶液中更高的溶脹性能。此外,該復(fù)合高吸水性樹脂還可用于對溶液中多價金屬離子的去除。3.以瓜爾膠(GG)、丙烯酸(AA)和黃土(loess)為原料,應(yīng)用與第一部分類似的制備方法,制備了新型的有機-無機復(fù)合化學固沙劑(GG-g-PAA/loess)�？疾炝斯躺硠┑挠昧繉躺承阅艿挠绊�,并對固沙試樣的耐紫外老化性、熱老化、抗凍融性、保水性進行測試。結(jié)果表明,這種化學固沙劑能夠顯著提高固沙試樣的抗壓強度,固沙試樣具有良好的耐熱性、抗冷凍-融性和抗紫外老化性。除此之外,用固沙劑處理的沙洋還表現(xiàn)出了優(yōu)異的保水性能。
[Abstract]:Desertification is the most serious ecological problem in the world today. The dry and rainy desertification environment has a serious impact on the production and life of the people in our country. The restoration of ecological environment is one of the urgent problems in sustainable development strategy of our country. At present, the commonly used sand fixation methods are engineering sand fixation, biological sand fixation and chemical sand fixation. Chemical sand fixation is suitable for the areas where the environment is bad and it is not easy to carry out engineering and biological sand fixation. Because of its characteristics of mechanical construction, simplicity and rapidity, the effect of sand fixation has been greatly developed in recent years. The water-retaining material can adsorb hundreds or even thousands times of its own water, and has strong acid and alkali resistance and high temperature resistance, especially suitable for desert environment with high temperature and little rain. In this paper, environment-friendly biomaterials such as guar gum, xanthan gum and natural loess, which are widely distributed in nature, are used as main raw materials. Two organic-inorganic composite polymer materials were prepared and applied to water conservation and sand fixation. The main contents are as follows: 1. Guar gum (GG), acrylic (AA) and loess (loess) were used as raw materials, ammonium persulfate (APS) as initiator, NN- N- methylene bisacrylamide (MBA) as crosslinking agent. Guar grafted polyacrylic acid / loess (GG-g-PAA/loess) superabsorbent resin was prepared by aqueous solution polymerization. The structure of the composite superabsorbent resin was characterized by FTIR and SEM. The influence of the content of loess on the swelling ability and swelling kinetics of the composite superabsorbent resin was studied, and the water retention property of the composite superabsorbent resin was investigated. Repeated swelling and water absorption in different pH solutions. The results showed that the graft copolymerization of guar gum, acrylic acid and loess took place, and the water absorbency of composite superabsorbent resin could be improved by introducing loess into the system. When the content of loess is 2, the maximum absorbency of the resin can reach 602 g / g. After 6 days at room temperature, the water retention rate of the resin is still up to 28% and 5 times of repeated swelling, and the absorbency of the resin can still keep the 49g / g ratio of the initial stage. In addition, the composite superabsorbent resin also showed excellent pH stability. Xanthan gum (XG), acrylic (AA) and loess (loess) were used as raw materials, ammonium persulfate (APS) as initiator, NN- N- methylene bisacrylamide (MBA) as crosslinking agent. Xanthan gum graft polyacrylic acid / loess (XG-PAA/loess) superabsorbent resin was prepared by aqueous solution polymerization. The structure of the composite superabsorbent resin was characterized by FTIR and SEM. The effects of content of loess, pH value, surfactant, salt and temperature on the swelling and water retention properties of the composite superabsorbent resin were investigated. The results show that the composite superabsorbent resin exhibits excellent water absorbency (610g / g), pH stability in distilled water (pH 5-10) and higher swelling property in anionic surfactant solution. In addition, the composite superabsorbent resin can also be used to remove polyvalent metal ions in solution. A novel organic-inorganic compound chemical sand fixation agent (GG-g-PAA/loess) was prepared by using guar gum (GG), acrylic (AA) and loess (loess) as raw materials. The effects of the amount of sand fixing agent on the properties of sand fixation were investigated, and the UV aging resistance, thermal aging, freezing and thawing resistance and water retention of sand fixation samples were tested. The results show that the chemical sand fixation agent can significantly improve the compressive strength of the sand fixation sample, and the sand fixation sample has good heat resistance, freeze-melting resistance and UV aging resistance. In addition, the sand with sand fixation agent also showed excellent water retention performance.
【學位授予單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：2382530