【摘要】：目前,隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增強(qiáng),人地矛盾日益加劇,大力開發(fā)利用鹽堿地能夠有效地緩解人們對(duì)耕地需求的壓力,如何進(jìn)行鹽堿地改良在現(xiàn)階段顯得尤為重要。水作為土壤鹽分運(yùn)移的載體,在土壤鹽分向表層積結(jié)的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。因此,降低鹽堿土壤水分蒸發(fā),提高土壤保水保肥性能勢(shì)必成為改善鹽堿土地的有效途徑之一。保水劑分子自身具有很好的吸水保水能力,近年來(lái)發(fā)展迅速,保水劑技術(shù)已逐漸成為了一項(xiàng)高新的節(jié)水技術(shù)。本研究采用水溶液聚合法,在過(guò)硫酸銨(APS)的引發(fā)作用下,通過(guò)加入交聯(lián)劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(NMBA),成功合成了兩種保水劑:高耐鹽型保水劑(Super-absorbent Polymers of High Anti-salt,SRS)和環(huán)境友好型保水劑(Environmentally Friendly Super-absorbent Polymers,C-G-SAP)。其中SRS的主要成分為:部分中和的丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和異戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG-2600A);C-G-SAP的主要成分為:部分中和的丙烯酸(AA)、殼聚糖(Chitosan)和瓜爾膠(Guar Gum)。同時(shí),利用單因素試驗(yàn)對(duì)合成過(guò)程中的各因素進(jìn)行最優(yōu)化確定。在不同環(huán)境條件下(溶液溫度、pH、鹽溶液類型及濃度),對(duì)兩種保水劑的環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行測(cè)定,并將它們加入到鹽堿土中進(jìn)行淋溶試驗(yàn)和水肥蒸發(fā)試驗(yàn),確定兩種自制保水劑的保水保肥效果。具體得到如下結(jié)論:(1)SRS的最佳反應(yīng)條件為:AA中和度為80%、TPEG-2600A添加量為1.5 g、APS添加量為單體總量的0.20%、NMBA添加量為單體總量的0.02%,此時(shí)SRS在去離子水和0.9%NaCl溶液中的吸收效率分別達(dá)到2688 g g~(-1)和233 g g~(-1);C-G-SAP的最佳反應(yīng)條件為:AA中和度為85%、GG添加量為0.2 g、APS添加量為單體總量的0.30%、NMBA添加量為單體總量的0.02%,此時(shí)C-G-SAP在去離子水和0.9%NaCl溶液中的吸收效率分別達(dá)到1128 g g~(-1)和185 g g~(-1)。(2)環(huán)境溫度(4~80℃)和溶液pH(4~10)的改變對(duì)SRS和C-G-SAP吸水性能的影響較小,不同陽(yáng)離子鹽溶液中兩種保水劑的吸水性能變化較大,隨溶液鹽濃度的增加,兩種保水劑的吸收效率明顯降低,陽(yáng)離子類型對(duì)吸收效率的影響次序依次為:Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+K~+。同時(shí),兩種保水劑在高溫或低溫的環(huán)境下都具有良好的保水效果。(3)淋溶試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),SRS和C-G-SAP的加入不僅能夠有效降低鹽堿土壤中鉀肥和氮肥的淋溶累積損失,而且能夠提高土壤保水效果,且都隨保水劑添加量的增加土壤保水保肥效果越發(fā)明顯。(4)土壤水肥蒸發(fā)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),兩種保水劑的加入有利于降低鹽堿土壤水分和氮肥的損失。對(duì)于土壤含水量而言,隨著保水劑添加量的增加土壤水分蒸發(fā)損失量降低,土壤含水量升高,但是當(dāng)鹽堿土壤中加入氮肥時(shí),土壤水分蒸發(fā)量會(huì)增加,且隨氮肥添加量的增加水分蒸發(fā)量升高;對(duì)于土壤氮肥含量而言,保水劑的加入能夠抑制土壤中NO_3~--N和NH_4~+-N的損失,其中SRS最佳投加量為鹽堿土壤總重的0.10%,C-G-SAP最佳投加量為鹽堿土壤總重的0.05%。
【圖文】：

圖 1.1 保水劑的離子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖 1.2 保水劑吸水前后分子形態(tài)到水中的保水劑分子，與水接觸時(shí)其分子中的離子型親水基團(tuán)間的靜電斥力使得保水劑分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生擴(kuò)張。同時(shí)為維持電

- 3 -圖 1.2 保水劑吸水前后分子形態(tài)到水中的保水劑分子，，與水接觸時(shí)其分子中的離子型親水基團(tuán)發(fā)間的靜電斥力使得保水劑分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生擴(kuò)張。同時(shí)為維持電離的離子不能擴(kuò)散至外部溶劑中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差逐漸增透壓作用下滲入保水劑內(nèi)部。在保水劑分子網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張的同時(shí)其分子在增加，分子間的靜電斥力被逐漸消除，最終達(dá)到吸水平衡[22]。對(duì)離子化凝膠的溶脹機(jī)理做了解釋[17]。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S156.4;TQ317

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本文編號(hào)：2679879