[發(fā)明專利]一種利用菜場尾菜制備土壤保水劑的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710072875.6
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106905489A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙由才;周濤;鄧悅;鄭怡琳;牛冬杰;柴曉利
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F251/00;C08F220/06;C08F222/38;C09K17/32;C09K101/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 王小榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用菜場尾菜制備土壤保水劑的方法。

背景技術(shù)

土壤保水劑是一種具有超強吸水、保水性能的高分子材料，具有吸水-釋水-干燥-再吸水的特性，被廣泛應用于農(nóng)業(yè)、園林等領(lǐng)域，對抑制土壤中水分的流失具有顯著的效果，能夠很好地緩解因降水偏少對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的不利影響。

目前，土壤保水劑主要分為三類：淀粉類、纖維素類、合成聚合物類。淀粉類土壤保水劑具有吸水倍數(shù)高、成本低等優(yōu)點，但其缺點是操作復雜，不易控制，產(chǎn)品耐熱性差，不宜長期儲存。合成聚合物類土壤保水劑大部分是以丙烯酸、丙烯酰胺等為單體，通過聚合反應制得，是現(xiàn)有高吸水樹脂應用較廣的產(chǎn)品，優(yōu)點是吸水率高，缺點是生產(chǎn)成本較高，生物降解率低，易造成環(huán)境污染。纖維素具有多種親水性基團，且由于其為纖維狀物質(zhì)，有很多毛細管，表面積大，因此具有很強的吸水性，雖然纖維素類土壤保水劑的吸水率略低于淀粉類，但其耐鹽性好，并可以直接制得纖維狀高吸水材料，且纖維素是世界上總量最大、價格最低廉的天然高分子材料。因此，纖維素類土壤保水劑已經(jīng)成為近年來吸水材料發(fā)展的一個熱點。

尾菜是新鮮蔬菜必須去掉的殘葉，俗稱為爛菜葉子。成熟的新鮮蔬菜在采割時多多少少都會去掉一些不可食用的部分，如白菜的根或是外層不完整的葉子；運輸過程也會造成一些蔬菜的損傷，這時又要去掉殘損的葉子；在上架前還要進行一些簡單的處理，在整個過程中都會產(chǎn)生一些廢棄的殘枝爛葉，從而形成蔬菜垃圾。菜場尾菜是一種連牲畜也不會多吃，作為沼氣材料也行不通的蔬菜垃圾，對城市的市容市貌影響很大，如不及時處理，會滋生細菌，造成嚴重的環(huán)境污染。目前尚無有效的菜場尾菜資源化利用手段。

申請公布號為CN 104448160 A的中國發(fā)明專利公開了一種以廢棄紙屑為原材料的農(nóng)用保水劑的制備方法，采用廢棄紙屑為原料，經(jīng)預處理后，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑的作用下，使廢棄紙屑中的纖維素大分子產(chǎn)生游離基，進而與單體反應，形成接枝共聚物，再經(jīng)后處理即得到農(nóng)用保水劑。上述專利公布的技術(shù)方案實現(xiàn)了廢棄紙屑的再利用，減少了對環(huán)境的污染，同時富含纖維素的紙屑又是可以被生物降解的原材料，預防了其對土壤的進一步污染。但該技術(shù)方案中，廢棄紙屑中纖維素的活化接枝處理需要經(jīng)硝酸浸泡、微波加熱等程序，工藝流程復雜，且生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)菜場尾菜資源化利用且工藝流程簡單的利用菜場尾菜制備土壤保水劑的方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種利用菜場尾菜制備土壤保水劑的方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)對菜場尾菜進行預處理；

(2)將預處理后的菜場尾菜加水漿化，得到漿化液體；

(3)將漿化液體置于反應器中，升溫至60-80℃，并通入氮氣以排出漿化液體及反應器內(nèi)的空氣；

(4)加入丙烯酸，攪拌均勻后加入引發(fā)劑及交聯(lián)劑，進行接枝共聚反應和交聯(lián)反應；

(5)待出現(xiàn)粘稠狀物質(zhì)后，停止攪拌，并繼續(xù)反應50-70min，之后降溫至30-35℃，即得到所述的土壤保水劑。

步驟(1)所述的預處理過程為：對菜場尾菜進行壓榨并除去菜汁，之后依次經(jīng)水洗、冷凍干燥、粉碎、過篩即可。預處理過程中，水洗能夠充分去除菜場尾菜中的土質(zhì)、灰渣等無機雜質(zhì)；冷凍干燥能夠保留菜場尾菜中纖維素類成分的原始結(jié)構(gòu)；粉粹、過篩使其成小顆粒，達到勻質(zhì)化，以便充分進行聚合交聯(lián)反應。

所述的冷凍干燥過程中，冷凍溫度為-75℃至-65℃，干燥室真空度<10Pa；過篩后，所述的菜場尾菜的粒徑為100-150目。

步驟(2)所述的加水漿化過程為：將預處理后的菜場尾菜與水混合后，加入NaOH水溶液，之后升溫至35-40℃，并勻速攪拌至漿化狀，得到漿化液體。加水漿化便于后續(xù)交聯(lián)反應在水相中進行，NaOH的加入，一方面能夠使菜場尾菜的漿化更加均勻，另一方面也保證了后續(xù)丙烯酸的中和度。

每1mL水中加入0.02-0.04g所述的菜場尾菜，所述的NaOH水溶液中NaOH的質(zhì)量分數(shù)為35-45％，所述的水與NaOH水溶液的體積比為20-30:1；所述的攪拌過程中，攪拌速率為250-300r/min，攪拌時間為30-40min。

步驟(3)中，所述的反應器采用水浴升溫，所述的氮氣的通入時間為20-30min。所述的反應器優(yōu)選為三口燒瓶反應器，該三口燒瓶反應器的容積優(yōu)選為250mL。