親水性高分子化合物防滲機(jī)理及在水田土壤應(yīng)用效果研究.pdf

1、隨著環(huán)境的不斷惡化，淡水資源短缺問題越來越嚴(yán)峻地?cái)[在世人面前。我國(guó)是水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，且水田種植面積較大，占耕地有效灌溉面積的54％左右，占農(nóng)作物播種面積的18％以上。由于水田需要長(zhǎng)期灌水，且需水量大，然而，我國(guó)水田節(jié)水技術(shù)和節(jié)水材料的研究尚處于起步階段，沒有形成完備的配套技術(shù)體系，因此，水田滲漏已成為水資源損失重要途徑。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)、節(jié)水材料等方面的研究，對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)效益，緩解淡水資源不足具有重大

2、的現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)于農(nóng)田防滲問題，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者多年來做了大量的理論和實(shí)踐研究工作，尤其是國(guó)外從上世紀(jì)50年代開始就進(jìn)行了工程和化控等方面的研究，并取得了一定的進(jìn)展。但這些研究大多集中在旱田方面，幾乎沒有涉及水田防滲。 本文從水田防滲機(jī)理和應(yīng)用2方面，對(duì)水田化控技術(shù)防滲工作開展了一定的研究和探討，得到如下進(jìn)展和成果： 1.聚丙烯可以有效防滲。 (1)聚丙烯酸鈉溶液可以在土壤淺層成膜； (2)成膜

3、與否與土壤中的交換質(zhì)鈣的含量密切相關(guān)，難透水層的形成對(duì)鈣含量要求最少達(dá)到3meq/100g干土； (3)成膜深度可以通過調(diào)節(jié)聚丙烯酸鈉的飽和度來控制，鈉飽和度低時(shí)，成膜位置較淺，反之，鈉飽和度高時(shí)，成膜位置相應(yīng)地深些，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況加以選擇； (4)在聚丙烯酸溶液中添加某種納米級(jí)材料即復(fù)合IPN化，可改進(jìn)膜的物性，提高經(jīng)濟(jì)性。 2.膨潤(rùn)土復(fù)合丙烯酰胺制備高強(qiáng)度超強(qiáng)吸水樹脂。 該樹脂的吸水倍率和

4、吸鹽水倍率分別為890和85倍。 (1)隨著BT添加量的增加，吸水率逐漸減?。?(2)添加了膨潤(rùn)土的復(fù)合樹脂與未添加膨潤(rùn)土的樹脂，起始吸水速率明顯降低，到達(dá)平衡吸水率的時(shí)間較長(zhǎng)，平衡吸水率較低； (3)添加了膨潤(rùn)土，提高了樹脂的保水性； (4)添加適量的膨潤(rùn)土可提高樹脂的吸鹽性。但若過量，則樹脂的吸鹽性會(huì)明顯降低。 (5)樹脂的吸水率隨交聯(lián)劑的用量的增加而增大，而后又隨交聯(lián)劑的用量的增加而減少。

5、 (6)樹脂的吸水率隨交聯(lián)劑的用量的增加而增大，而后又隨交聯(lián)劑的用量的增加而減少。 (7)樹脂的吸水率隨引發(fā)劑的用量的增加而先增大后減小，當(dāng)引發(fā)劑與丙烯酰胺的摩爾分?jǐn)?shù)為0.17％時(shí)，產(chǎn)物的吸水率較高。 3.淀粉接枝丙烯酸快速合成出固體超強(qiáng)吸水樹脂。 (1)淀粉接枝丙烯酸使吸水劑的高分子網(wǎng)絡(luò)加大，吸水能力增強(qiáng)；但當(dāng)?shù)矸塾昧砍^一定值時(shí)，由于-COOH和-COO-基團(tuán)數(shù)量的減少，而導(dǎo)致吸水率下降。 (2

6、)當(dāng)交聯(lián)劑的用量小于0.07％時(shí)，吸水率隨著交聯(lián)劑用量的增加而增大；當(dāng)交聯(lián)劑的用量大于0.07％時(shí)，隨著交聯(lián)劑用吸水倍率減少。因此，當(dāng)引發(fā)劑用量適中時(shí)，產(chǎn)物的吸水率較高。 (3)當(dāng)丙烯酸的中和度小于0.48時(shí)，吸水率隨著中和度的增加而增大，而當(dāng)中和度大于0.48時(shí)，吸水率隨著中和度的增大反而下降。可以得到這樣的結(jié)論：?jiǎn)误w的中和度在0.35-0.65之間是比較適合的。 (4)吸水劑在70℃左右有最大的吸水率。溫度低于70℃

7、，吸水率明顯降低，而溫度高于70℃，吸水率也開始降低。 結(jié)果表明，當(dāng)?shù)矸酆捅┧岬馁|(zhì)量比為2/8，交聯(lián)劑的用量為0.07％(占丙烯酸單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，引發(fā)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為單體的0.08％，丙烯酸的中和度為48％(丙烯酸鈉占丙烯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，共聚合溫度為70攝氏度時(shí)，該樹脂在短時(shí)間內(nèi)可完全吸水膨脹，吸蒸餾水率最大為1300 g/g，且具有良好的保水性能。 4.膨潤(rùn)土復(fù)合丙烯酰胺SAP和淀粉接枝丙烯酸SAP的XRD、IR、S

8、EM表征。 可以得出這樣的結(jié)論：吸水率較高的SAP在微觀狀態(tài)下均呈現(xiàn)蜂窩型結(jié)構(gòu)，且含有大量的親水性基團(tuán)，由于以上二者的協(xié)調(diào)作用，使得SAP能夠吸收大量的水并且膨脹。 5.膨潤(rùn)土復(fù)合丙烯酰胺SAP和淀粉接枝丙烯酸SAP的田間實(shí)驗(yàn)。 (1)淀粉接枝丙烯酸SAP、膨潤(rùn)土復(fù)合丙烯酰胺SAP等2種防滲劑的水劑和粉劑相比較，水劑的效果優(yōu)于粉劑。 (2)淀粉接枝丙烯酸SAP、膨潤(rùn)土復(fù)合丙烯酰胺SAP這2種防滲劑的施用量

9、均為15％的水劑每畝33 kg和66 kg的2個(gè)處理效果較好，在淡黑鈣土水田可以保水4天，在風(fēng)沙土水田可保水2天，節(jié)水18％～20％，比對(duì)照增產(chǎn)10％左右。 (3)防滲劑對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生的影響較小。對(duì)原地土壤及水質(zhì)pH值沒有帶來顯著變化，也對(duì)土壤緩沖性也沒有不良影響。施用防滲劑后土壤容重略有降低、孔隙率有所增加，并未增加土壤的板結(jié)性。 (4)施用防滲劑對(duì)水田地溫和水溫的提高均產(chǎn)生積極的影響。 (5)防滲劑能增強(qiáng)