天然高分子改性保水剂的研究进展
发布时间：2021-11-09 15:39
保水剂具有良好的反复吸水释水能力,在农林业、工业等领域都有应用。在保水剂中引入天然高分子可以有效降低成本,提高保水剂的耐盐性和生物降解能力,拓宽其应用范围。本文综述了天然高分子改性保水剂的吸水原理和分类,介绍了其在农林领域的研究应用,展望了天然高分子改性保水剂未来的研究方向,指出在保证保水剂基础性能的前提下,开发具有增肥、钝化金属、促进植物生长等能力的功能化保水剂将是未来研究的重中之重。
【文章来源】：陕西农业科学. 2020,66(10)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
干树脂(a,b)和分别吸附蒸馏水(c)、NaCl、CaCl2及AlCl3溶液(d–f)后树脂的SEM图片
Ma Z等[44]将丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到经过预处理的麦秸(PTWS)上,制备了一种新型的环保高吸水性高分子材料,其在蒸馏水中的吸水率为133.76 g·g-1,在0.9% NaCl溶液中的吸液率为33.83 g·g-1。Wang Z等[45]以氧化石墨烯(GO)为填料,将部分中和的丙烯酸(AA)接枝到羧甲基纤维素(CMC)骨架上,成功地合成了掺有氧化石墨烯片材的羧甲基纤维素基高吸水性树脂(CMC-g-PAA/GO),采用多种表征方法对CMC-g-PAA/GO的结构和性能进行了详细的研究。结果表明,氧化石墨烯的引入对树脂的固有结构没有明显的影响,但显著改变了树脂的表面形貌;与纯高吸水树脂相比,杂化高吸水树脂具有更好的热稳定性、溶胀率和保水性。CMC-g-PAA、CMC-g-PAA/GO(0.6%GO)和CMC-g-PAA/GO(1.0%GO)的SEM图像如图2所示。由图2可知, CMC-g-PAA水凝胶具有相对光滑和致密的表面,而含有氧化石墨烯片的混合水凝胶表面则非常粗糙;且随着氧化石墨烯片的增加,混合水凝胶表面变得更加粗糙,孔隙结构变得更多、更均匀,提高了CMC-g-PAA/GO的保水能力。以天然纤维素作为原料合成的纤维素类改性保水剂,虽然比合成系保水剂吸水率低,但是其综合性能更好,具有良好的耐盐性和生物降解性能,被广泛应用于对吸水率要求不高,但是对耐盐性、凝胶强度、降解性能要求较高的农林业领域,是未来保水剂绿色可持续发展的重要方向。
Gao L等[50]以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和腐植酸(HA)为原料,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)),通过测定P(AA/AM-HA)对NH4+、PO43-的吸附解吸率,研究了其对氮肥和磷肥的吸附解吸能力。结果表明,在最佳条件下合成的P(AA/AM-HA)具有肺泡状三维网状结构、良好的耐盐性和良好的NH4+,PO43-控释性能,在蒸馏水和0.9%NaCl溶液中的吸液率分别为1 180g·g-1和110 g·g-1。YuX等[51]采用反相悬浮聚合法制备了吸水性和缓释肥料性能良好的腐植酸钠改性高吸水树脂,发现最佳条件下合成的树脂对去离子水和0.9%NaCl溶液的吸液率分别达到1 097g·g-1和103 g·g-1。同时,腐植酸钠的引入不仅能提高吸水、耐盐性能,而且提高了树脂的控释性能。腐植酸钠改性高吸水树脂对肥料的释放主要分两阶段,即前12 d释放速率快,碳含量达到0.218 mg·(5 mL)-1;12～30 d释放速率慢,碳含量达到0.242 mg·(5mL)-1腐植酸钠改性高吸水树脂的反应机理如图3所示。腐植酸类改性保水剂不仅具有良好的保水能力,而且由于腐植酸分子中富含羧基、羟基等活性基团,能够与土壤中的金属离子发生络合反应,从而改善土壤性质,减少金属离子在植物体内的累积,具有广阔的应用前景。然而,腐植酸类改性保水剂的研发上还存在不足。腐植酸是一种广泛存在于自然界中的混合物,不利于腐植酸保水剂合成机理的探索,阻碍了其进一步优化的进程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]保水剂研究进展及应用分析[J]. 童伟,葛磊. 河南农业. 2019(26)
[2]保水剂在农业生产应用上的研究进展[J]. 王春芳,李喜凤,张晓莲,马雪丽,冯梦喜. 现代农业科技. 2019(12)
[3]高分子保水剂在水土保持中的应用研究综述[J]. 李芳然,赵名彦,霍惠玉,赵亚锋,张占会. 甘肃农业科技. 2019(05)
[4]腐殖酸改性水稻秸秆制备农用营养保水剂研究[J]. 杜志伦,刘义长,邹欢,丁树倩. 皖西学院学报. 2017(05)
[5]保水剂研究进展及旱作农业发展新方向[J]. 李备,李华耀,宋白雪. 农村经济与科技. 2016(19)
[6]纤维素基高吸水材料研究进展[J]. 马东卓,祝宝东,王鉴,张帅,潘宇亭,何乾坤. 化工进展. 2014(07)
[7]腐植酸-纤维素复合农林保水剂的制备及性能[J]. 王昱程,张玉斌,邬乃鹏,郭晋,王斌,刘鹏,潘洪玉. 水土保持通报. 2014(02)
[8]复合保水剂吸水保水性能及其应用[J]. 张璐,孙向阳,田赟,龚小强. 农业工程学报. 2012(15)
[9]聚丙烯酸钠高吸水性树脂的改性研究进展[J]. 贾振宇,崔英德,黎新明,尹国强. 化工进展. 2004(05)
本文编号：3485627
【文章来源】：陕西农业科学. 2020,66(10)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
干树脂(a,b)和分别吸附蒸馏水(c)、NaCl、CaCl2及AlCl3溶液(d–f)后树脂的SEM图片
Ma Z等[44]将丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到经过预处理的麦秸(PTWS)上,制备了一种新型的环保高吸水性高分子材料,其在蒸馏水中的吸水率为133.76 g·g-1,在0.9% NaCl溶液中的吸液率为33.83 g·g-1。Wang Z等[45]以氧化石墨烯(GO)为填料,将部分中和的丙烯酸(AA)接枝到羧甲基纤维素(CMC)骨架上,成功地合成了掺有氧化石墨烯片材的羧甲基纤维素基高吸水性树脂(CMC-g-PAA/GO),采用多种表征方法对CMC-g-PAA/GO的结构和性能进行了详细的研究。结果表明,氧化石墨烯的引入对树脂的固有结构没有明显的影响,但显著改变了树脂的表面形貌;与纯高吸水树脂相比,杂化高吸水树脂具有更好的热稳定性、溶胀率和保水性。CMC-g-PAA、CMC-g-PAA/GO(0.6%GO)和CMC-g-PAA/GO(1.0%GO)的SEM图像如图2所示。由图2可知, CMC-g-PAA水凝胶具有相对光滑和致密的表面,而含有氧化石墨烯片的混合水凝胶表面则非常粗糙;且随着氧化石墨烯片的增加,混合水凝胶表面变得更加粗糙,孔隙结构变得更多、更均匀,提高了CMC-g-PAA/GO的保水能力。以天然纤维素作为原料合成的纤维素类改性保水剂,虽然比合成系保水剂吸水率低,但是其综合性能更好,具有良好的耐盐性和生物降解性能,被广泛应用于对吸水率要求不高,但是对耐盐性、凝胶强度、降解性能要求较高的农林业领域,是未来保水剂绿色可持续发展的重要方向。
Gao L等[50]以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)和腐植酸(HA)为原料,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)),通过测定P(AA/AM-HA)对NH4+、PO43-的吸附解吸率,研究了其对氮肥和磷肥的吸附解吸能力。结果表明,在最佳条件下合成的P(AA/AM-HA)具有肺泡状三维网状结构、良好的耐盐性和良好的NH4+,PO43-控释性能,在蒸馏水和0.9%NaCl溶液中的吸液率分别为1 180g·g-1和110 g·g-1。YuX等[51]采用反相悬浮聚合法制备了吸水性和缓释肥料性能良好的腐植酸钠改性高吸水树脂,发现最佳条件下合成的树脂对去离子水和0.9%NaCl溶液的吸液率分别达到1 097g·g-1和103 g·g-1。同时,腐植酸钠的引入不仅能提高吸水、耐盐性能,而且提高了树脂的控释性能。腐植酸钠改性高吸水树脂对肥料的释放主要分两阶段,即前12 d释放速率快,碳含量达到0.218 mg·(5 mL)-1;12～30 d释放速率慢,碳含量达到0.242 mg·(5mL)-1腐植酸钠改性高吸水树脂的反应机理如图3所示。腐植酸类改性保水剂不仅具有良好的保水能力,而且由于腐植酸分子中富含羧基、羟基等活性基团,能够与土壤中的金属离子发生络合反应,从而改善土壤性质,减少金属离子在植物体内的累积,具有广阔的应用前景。然而,腐植酸类改性保水剂的研发上还存在不足。腐植酸是一种广泛存在于自然界中的混合物,不利于腐植酸保水剂合成机理的探索,阻碍了其进一步优化的进程。
【参考文献】：
期刊论文
[1]保水剂研究进展及应用分析[J]. 童伟,葛磊. 河南农业. 2019(26)
[2]保水剂在农业生产应用上的研究进展[J]. 王春芳,李喜凤,张晓莲,马雪丽,冯梦喜. 现代农业科技. 2019(12)
[3]高分子保水剂在水土保持中的应用研究综述[J]. 李芳然,赵名彦,霍惠玉,赵亚锋,张占会. 甘肃农业科技. 2019(05)
[4]腐殖酸改性水稻秸秆制备农用营养保水剂研究[J]. 杜志伦,刘义长,邹欢,丁树倩. 皖西学院学报. 2017(05)
[5]保水剂研究进展及旱作农业发展新方向[J]. 李备,李华耀,宋白雪. 农村经济与科技. 2016(19)
[6]纤维素基高吸水材料研究进展[J]. 马东卓,祝宝东,王鉴,张帅,潘宇亭,何乾坤. 化工进展. 2014(07)
[7]腐植酸-纤维素复合农林保水剂的制备及性能[J]. 王昱程,张玉斌,邬乃鹏,郭晋,王斌,刘鹏,潘洪玉. 水土保持通报. 2014(02)
[8]复合保水剂吸水保水性能及其应用[J]. 张璐,孙向阳,田赟,龚小强. 农业工程学报. 2012(15)
[9]聚丙烯酸钠高吸水性树脂的改性研究进展[J]. 贾振宇,崔英德,黎新明,尹国强. 化工进展. 2004(05)
本文编号：3485627
本文链接：https://www.wllwen.com/wenshubaike/kaixinbaike/3485627.html
