保水劑具有良好的反復(fù)吸水釋水能力,在農(nóng)林業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。在保水劑中引入天然高分子可以有效降低成本,提高保水劑的耐鹽性和生物降解能力,拓寬其應(yīng)用范圍。本文綜述了天然高分子改性保水劑的吸水原理和分類,介紹了其在農(nóng)林領(lǐng)域的研究應(yīng)用,展望了天然高分子改性保水劑未來的研究方向,指出在保證保水劑基礎(chǔ)性能的前提下,開發(fā)具有增肥、鈍化金屬、促進(jìn)植物生長等能力的功能化保水劑將是未來研究的重中之重。 

【文章來源】：陜西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2020,66(10)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

干樹脂(a,b)和分別吸附蒸餾水(c)、NaCl、CaCl2及AlCl3溶液(d–f)后樹脂的SEM圖片

Ma Z等[44]將丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)接枝到經(jīng)過預(yù)處理的麥秸(PTWS)上,制備了一種新型的環(huán)保高吸水性高分子材料,其在蒸餾水中的吸水率為133.76 g·g-1,在0.9% NaCl溶液中的吸液率為33.83 g·g-1。Wang Z等[45]以氧化石墨烯(GO)為填料,將部分中和的丙烯酸(AA)接枝到羧甲基纖維素(CMC)骨架上,成功地合成了摻有氧化石墨烯片材的羧甲基纖維素基高吸水性樹脂(CMC-g-PAA/GO),采用多種表征方法對CMC-g-PAA/GO的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。結(jié)果表明,氧化石墨烯的引入對樹脂的固有結(jié)構(gòu)沒有明顯的影響,但顯著改變了樹脂的表面形貌;與純高吸水樹脂相比,雜化高吸水樹脂具有更好的熱穩(wěn)定性、溶脹率和保水性。CMC-g-PAA、CMC-g-PAA/GO(0.6%GO)和CMC-g-PAA/GO(1.0%GO)的SEM圖像如圖2所示。由圖2可知, CMC-g-PAA水凝膠具有相對光滑和致密的表面,而含有氧化石墨烯片的混合水凝膠表面則非常粗糙;且隨著氧化石墨烯片的增加,混合水凝膠表面變得更加粗糙,孔隙結(jié)構(gòu)變得更多、更均勻,提高了CMC-g-PAA/GO的保水能力。以天然纖維素作為原料合成的纖維素類改性保水劑,雖然比合成系保水劑吸水率低,但是其綜合性能更好,具有良好的耐鹽性和生物降解性能,被廣泛應(yīng)用于對吸水率要求不高,但是對耐鹽性、凝膠強(qiáng)度、降解性能要求較高的農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域,是未來保水劑綠色可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

Gao L等[50]以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和腐植酸(HA)為原料,采用水溶液聚合法合成了腐植酸高吸水性聚合物(P(AA/AM-HA)),通過測定P(AA/AM-HA)對NH4+、PO43-的吸附解吸率,研究了其對氮肥和磷肥的吸附解吸能力。結(jié)果表明,在最佳條件下合成的P(AA/AM-HA)具有肺泡狀三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、良好的耐鹽性和良好的NH4+,PO43-控釋性能,在蒸餾水和0.9%NaCl溶液中的吸液率分別為1 180g·g-1和110 g·g-1。YuX等[51]采用反相懸浮聚合法制備了吸水性和緩釋肥料性能良好的腐植酸鈉改性高吸水樹脂,發(fā)現(xiàn)最佳條件下合成的樹脂對去離子水和0.9%NaCl溶液的吸液率分別達(dá)到1 097g·g-1和103 g·g-1。同時,腐植酸鈉的引入不僅能提高吸水、耐鹽性能,而且提高了樹脂的控釋性能。腐植酸鈉改性高吸水樹脂對肥料的釋放主要分兩階段,即前12 d釋放速率快,碳含量達(dá)到0.218 mg·(5 mL)-1;12～30 d釋放速率慢,碳含量達(dá)到0.242 mg·(5mL)-1腐植酸鈉改性高吸水樹脂的反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。腐植酸類改性保水劑不僅具有良好的保水能力,而且由于腐植酸分子中富含羧基、羥基等活性基團(tuán),能夠與土壤中的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),從而改善土壤性質(zhì),減少金屬離子在植物體內(nèi)的累積,具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,腐植酸類改性保水劑的研發(fā)上還存在不足。腐植酸是一種廣泛存在于自然界中的混合物,不利于腐植酸保水劑合成機(jī)理的探索,阻礙了其進(jìn)一步優(yōu)化的進(jìn)程。

【參考文獻(xiàn)】：
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