一种用甘蔗渣制备保水剂的方法

1、序号： 编码： 第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：一种用甘蔗渣制备保水剂的方法学校全称：申报者姓名（集体名称）： 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作a类 科技发明制作b类竞赛组委会制2011年2月说 明1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2.申报者在填写申报作品情况时，需根据个人项目或集体项目情况填写a1或a2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写b1、b2或b3表。所有申报者可根据情况填写c表。3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正

2、、清楚，此申报书可复制。4.序号、编码由第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室负责填写。5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在a4纸上，附于申报书后，学术论文及有关材料在8000字以内，社会调查报告在15000字以内（文章版面尺寸14.522cm）。6.参赛作品（一式四份）须由各高校按要求于2011年3月18日前统一寄送至湖南省第九届“挑战杯”竞赛组委会办公室（设中南林业科技大学团委）。7.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。2a申报者情况（个人项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写

3、 个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）； 2本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。申报者情况姓 名性别出生年月学校全称现学历专 业年级学制入学时间作品全称一种用甘蔗渣制备保水剂的方法通讯地址邮政编码单位电话合作者情况姓 名性别年龄学历所在单位资 格 认定学校学籍管理部门意 见以上作者是否为2010年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的各类高等院校学生（含专科生、本科生和研究生）。是 否若是，其学号为 （部门盖章） 年 月 日学校组织协调机构意 见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果 是 否 负责人签名： （学校团委代章） 年 月 日b申报作品情况（

4、科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称一种用甘蔗渣制备保水剂的方法作品分类（ e ）a机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）b信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）c数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）d生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）e能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明

5、的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标发明的目的：甘蔗渣是甘蔗榨糖后的渣粕；我国每年产生800多万吨蔗渣，这些蔗渣大部分直接被用作锅炉燃料烧掉，并未得到充分的利用。现有保水剂按原料来源可分为三大系列：(1)淀粉系(淀粉接枝、羟甲基化等)；(2)纤维素系(羟甲基化、接枝等)；(3)合成聚合物系(包括聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙撑系等)。前两类是以淀粉或纤维素为底物，接枝共聚亲水性或水解后有亲水性的单体；后一类多是丙烯酸盐交联制得。工业化生产多以合成系列为主，因为反应易于实现且吸水率较高，但此法制得的材料残留丙烯酸，不利于人体健康，且不易被生物降解，属于非环境友好材料；淀粉接枝共聚生产

6、的高吸水性材料吸水和保水率高，也已用于工业化生产，由于纤维素来源广泛，有降低成本、废物资源化和成为环境友好材料的潜力，近年来已成为新的高吸水性材料研究开发的热点。本作品研究的目的一是为了解决现有合成聚合物类保水剂不利于人体健康、不易降解，淀粉类保水剂制造成本较高、产品易霉变的问题；二是要利用这些蔗渣制造高附加值产品以促进农村及其他相关行业的经济发展。发明的基本思路：通过对甘蔗渣成分分析得知，蔗渣中粗纤维的含量为44%46%。制备保水剂就是利用纤维素部分与其他亲水性基团接枝共聚；其思路是：首先，对甘蔗渣进行预处理，即提取纤维素，并对提取的纤维素进行初步处理；其次，将处理后的纤维素与乙烯类单体在微

7、波条件下进行接枝共聚反应，即改性制得保水剂；再次，对工艺条件进行优化，得出最佳条件；最后，对所制得的保水剂进行结构表征，并对其性能及应用作出探究。创新点：一、采用微波辐射技术使本发明具有高效、节能、减污等特点。二、以廉价的甘蔗渣为原材料制备出了具有较高价值的保水剂，提高了甘蔗渣的附加值。三、制备出了具有易降解，成本低廉、不易霉变等特点的保水剂。技术关键：一、原料的配比：本发明的保水剂由甘蔗渣、丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇在微波反应条件下经化学合成方法制成；其按重量百分比为：甘蔗渣1530%、引发剂28%、丙烯酸5070%、丙烯酰胺315%、交联剂0.090.6%、聚乙烯醇0.51

8、5%。引发剂为过硫酸钾，交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。二、本发利用甘蔗渣在微波条件下制备保水剂的关键在于其方法分为以下几个步骤：步骤一、将干燥的甘蔗渣粉碎至80120目，经碱蒸煮，温度为140160，压强为0.10.6mpa，时间为30min3h，碱质量浓度为1030%；再经硝酸降解，降解温度为25100，压强为0.10.6mpa，降解时间为13h，硝酸的物质的量浓度为15mol/l；然后洗涤至中性、干燥，待用；步骤二、将经步骤一处理的甘蔗渣，加入到聚四氟乙烯容器中，再加少量水润湿，经微波糊化；步骤三、待经步骤二糊化的甘蔗渣冷却至常温后，再加入中和度7590%的丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯

9、酰胺、聚乙烯醇，置于微波炉中，微波反应功率为250500w，反应110min。步骤四、将步骤三的粗产物取出，真空干燥，粉碎后用甲醇浸提，然后经真空干燥，即制得保水剂。主要技术指标：本保水剂吸蒸馏水倍率达109g/g，吸1%的尿素溶液倍率达到98g/g，吸0.1%氯化钠溶液倍率达到59.7g/g；吸蒸馏水水速率在5min内达到饱和值的94.5%；本保水剂在反复吸水次数10次后吸蒸馏水倍率仍然为72 g/g。保水剂对绿豆、玉米和小麦出苗率均有显著影响，其中0.1保水剂处理既能起到提高发芽率又能促进作物生长的效果。作品的科学性不术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）本发明利用甘蔗废渣

10、制成的具有高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重上百倍的蒸馏水，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用，从而增强土壤保水性，改良土壤结构，减少水的深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率7-8。本保水剂具有较高的应用价值。其主要特点在于制备方法的新颖性和原材料的独创性。一、制备方法的新颖性。目前，制备保水剂的方法是先进行链引发、后进行链增长、最后链终止，用交联剂交联形成轻度交联的网络结构。本发明采取“一锅法”，采用了微波反应；将所有的原材料混合后，置于微波炉中反应即可，缩短了反应时间，避免了反应过程中加料的繁琐程序。较之常规方法，本方法反应后无其他残留

11、物，避免了常规工艺在反应过程中带来的环境污染问题。二、原材料的独创性。前已述及，现有保水剂按原料来源可分为三大类；合成聚合物类多是丙烯酸盐交联制得，工业化生产多以合成系列为主，因为反应易于实现且吸水率较高，但此法制得的材料残留丙烯酸，不利于人体健康，且不易被生物降解，属于非环境友好材料；淀粉类需要从农作物中提取原料使得制造成本较高，而且产品容易霉变；纤维素类因原料来源广泛，而有降低成本、废物资源化和成为环境友好材料的潜力。近年来已成为新的高吸水性材料研究开发的热点。本作发明利用甘蔗废渣为原材料开发出了保水剂的合成工艺，降低了制备吸水树脂的生产成本，且实现了可再生资源的高附加值利用。所研制的保水

12、剂具有易降解，成本低廉、不易霉变的特点。本发明在缓解我国水资源紧缺矛盾、提高水肥利用效率，促进旱作农业的发展，促使农业生产向高产稳产方向发展方面具有重要的现实意义。参考文献1杜太生,康绍忠,魏华.保水剂在节水农业中的应用研究现状与展望j.农业现代化研究,2000,21(5):317-320.2邹新禧.超强吸水剂m.北京:化学工业出版社,1991.3黄占斌,万惠娥,邓西平,等.保水剂在改良土壤和作物抗旱节水中的效应j.土壤侵蚀与水土保持学报,1999,5(4):52-56.4吴德瑜.保水剂在农业上的应用进展j.作物杂志,1990,1:22-23.5川岛和夫.农用土壤改良剂-新型保水剂j.土壤学进

13、展,1986,3:49-52.6胡芬,姜雁北.高吸水剂kh841在旱地农业中的应用j.干旱地区农业研究,1994,12(4):83-86.7bowman d c, evans r y. calcium inhibition of polyacrylimide gel hydration is partially reversible by potassium j. hortsci,19991,26(8):1063-1065.8johnson m s. the effects of gel forming polyacrylamides on moisture storage in sandy

14、soils j. sci. food agric.1984, 35:1196-1200.9al harbi a r. effecancy of a hydrophilic polymer declines with time in greenhouse experiments j. hortsci. 1999, 34(2):223-224.10刘星生,张鸿雁,黄国林.甘蔗渣制浆技术研究进展j.江西化工,2005(1):38-41.11k.mohana raju, m. padmanabha raju, y. murali mohan. synthesis and water absorbenc

15、y of crosslinked super absorbent polymers j.journal of applied polymer science, 2002,85(8):1795-1801.12李仲谨,李小燕,郭焱.预处理方式对小麦秸秆制备高吸水性树脂的影响j.精细化工,2006,23(1):16-19.13马涛,修娇.微波辐射合成淀粉多元接枝型互穿聚合物网络结构超吸水树脂j.中国农业大学学报,2009,14(3):118-122.14谷肄静,王立娟.利用亚麻屑纤维素制备高吸水保水树脂的性能j.东北林业大学学报.2009,37(5):83-85.15赵宝秀,王鹏,郑彤,舒静.微波辐

16、射纤维素基高吸水树脂的合成工艺及性能j.高分子材料科学与工程.2005,21(4):133-136.16钱喜云.土壤保水剂的制备及其应用研究.硕士学位论文.作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果一、在湖南人文科技学院第四期“质量工程”大学生学术研究课题活动和第五届“挑战杯” 大学生课外学术科技作品竞赛中获一等奖。二、正积极申请专利，申请专利号为：201110053407.7作品所处阶 段（ a ）a实验室阶段 b中试阶段 c生产阶段d （自填）技术转让方式作品可展示的形式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和

17、优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明、市场分析和经济效益预测技术特点和优势：本发明立足研究热点，采用甘蔗渣为原料制取的保水剂为解决现有合成聚合物类保水剂不利于人体健康、不易降解，淀粉类保水剂制造成本较高、产品易霉变的问题。提供了一种解决的方法。该方法具有高效、节能、减污等特点；可降低制备吸水树脂的生产成本, 且实现了可再生资源甘蔗渣的高附加值利用。适应范围：1.农业方面。本发明可用于小麦、大豆、玉米等农作物拌种（拌土法），0.1保水剂处理既能起到提高发芽率又能促进作物生长的效果。由此可见，本作品在缓解我国水资源紧缺矛盾、提高水肥利用效率，促进旱作农业的发展，促使农业生产向高产稳产方

18、向发展方面具有重要的现实意义。使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明、市场分析和经济效益预测2.建筑材料方面。在建筑材料方面，本保水剂可制成填充建筑物建筑空隙、密封管道、防水、气密的止水材料。例如：可用做调湿材料，吸收空气中的水分和墙壁上的水，当外界含湿率太低时，被吸收的水分可缓慢释放出来，使室内水分含量始终保持在一个适当的水平。3.包装材料方面。利用保水剂吸收液体并贮留液体的特点，与纺布和薄膜制成包装材料，用以包装那些运输和贮存时可能会受潮或本身会溢流的货物。社会效益分析：近年来全国因旱灾经济损失年均达到150亿200亿元。据分析，干旱缺水已成为中国北方

19、地区，特别是占全国耕地面积34的西北和华北地区农业发展的最大障碍，中国北方地区被fao认为是全世界最严重缺水的地区之一。严酷的现实告诉我们，实施高效节水农业是中国农业可持续发展的必由之路。在国际上，保水剂被称为继化肥、农药、地膜之后最有希望被农民接受的农用化学制品。试验研究表明，相同水肥条件下，使用保水剂可明显增加作物产量，增产幅度10%30%，节水节5%20%。现在我国实施农业生态环境建设、农业结构调整和中西部开发战略，农业上重点推广旱作节水技术，而保水技术是其重要组成内容。保水剂在农业应用中潜力巨大、前景广阔。资料显示，保水剂在美国、日本、德国等发达国家发展较快，应用非常广泛，年产量已突破

20、300万吨。90年代以来，我国引进的国外保水剂产品虽都取得明显效果，但要大面积应用，仍受价格、进口渠道和适应条件的制约。因此，结合我国国情，研制出工艺简单、成本低廉、适合于大规模工业化生产的保水剂，具有特别重要的意义。潜在市场分析：目前，中国45的地区年均降水量不足400mm，灌溉农田缺水300多亿m3。近年来，随着全球气候变暖，干旱加剧，干旱面积不断扩大；据有关文献初步估算全国有3.7亿亩耕地处于干旱状态，若把此类耕地作为保水剂的需求市场，则保水剂的需求为18.5万吨（按照千分之一的耕地每亩用量0.5千克）。另外，近年来城市美化绿化发展很快，为了节水，建设绿地草坪、园林花卉都需要大量的保水剂

21、。我国目前有402个城市被国家列为缺水城市，若在中等以上城市的园林绿化中推广应用保水剂产品，市场需求量每年可达2万吨。加上保水剂产品在农业生产上估算需求量18.5万吨，目前全国保水剂产品市场的总需求量超过20万吨。经济效益预测：目前原材料市场价格如下：蔗渣：0.2元/千克、丙烯酸：20.5元/千克、丙烯酰胺：14元/千克、过硫酸钾：10.4元/千克、聚乙烯醇：13元/千克、氢氧化钠：0.55元/千克、n,n-亚甲基双丙烯酰胺：54元/千克、硝酸：1.5元/千克。（以上价格均采用均价）。根据制备工艺流程，以制备保水剂一吨计算各试剂用量，得出一吨保水剂的原料成本为15846.9元（即15.8元/千

22、克）。淀粉接枝共聚物所制得的保水剂均价为28元/公斤，纤维素接枝共聚物所制备的保水剂均价为25元/公斤，交联聚丙烯酰胺型保水剂均价32元/公斤。一般农用保水剂的价格在2030元/公斤不等。本作品所制得的保水剂成本价仅为15.8元/千克，由此可知，本发明降低了保水剂的生产成本，从上述数字可以看出本保水剂在成本方面占据着明显的优势。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期年月日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请学校科研管理部门签 章（部门盖章） 年 月 日c.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。国外研究进展

23、:在国际上保水剂已经被称为是继化肥、农药、地膜之后第四个最有希望被农民接受的农用化学制品。保水剂是利用强吸水性树脂制成的一种超高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水、数十倍至近百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用，从而增强土壤保水性，改良土壤结构，减少水的深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率7-8。保水剂是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段。它安全、无毒,施于土壤中几年后被微生物分解，对环境无不良影响9。其很多优异的特点是工程方法所不能比拟和解决的。研制和开发使用保水剂最早的国家

24、是美国，20世纪60年代初，美国农业部为有效的利用本国的丰产玉米，在其北方实验室采用玉米淀粉与丙烯腈聚合，研制出了淀粉型保水剂，并由grain processing co.公司制成商品(sgp)于1974年投放市场，在玉米、大豆包衣和造林等方面应用，取得良好效果。之后，世界各国竞相研制出数十种保水剂。日本发展最快，已经成为世界上最大的超强吸水性树脂生产国。其生产公司有20余家，其中日本触媒公司生产量最大，年产达8万吨，并与埃及政府合作，在沙漠绿化计划中，已成为有效的节水应用技术。英国研制出防止土壤侵蚀、保证作物需水的防蚀聚合物和保水聚合物。法国研制出能吸水超出自身重500700倍的“水合土”，

25、用于改良沙特阿拉伯干旱地区的土壤结构。俄罗斯合成的保水剂用于节水农业，在伏尔加格勒地区每公顷使用100 kg，节水50%，农作物增产20%70%。在生产能力方面，1980年世界保水剂年总产0.5万吨，1989年升至21万吨，1998年已发展到85万吨，现已超过300万吨2-5。国内研究进展：我国保水剂研制和应用始于20世纪80年代中期，虽起步较晚，但发展较快。全国已有40余个单位参与研究开发，北京化学纤维研究所研制成功sa型保水剂，中科院兰州化学物理研究所研制成lpa型保水剂，中科院化学研究所、长春应用化学研究所也分别研制了kh841型和iac-13型保水剂，并陆续应用于农林生产领域，但均未进

26、行批量化生产1,4,6。90年代中期，我国保水剂的研制开发形成第二个高潮，现正处于上升时期。一批新型的保水剂厂家和产品陆续问世。例如，唐山博亚科技(集团)有限责任公司生产的高效抗旱保水剂有12个系列，年产1.5万吨；广东三九生物降解塑料有限公司采用西北工业大学技术生产的“三九旱植褓缓释晶体水”，在提高造林成活率、花卉长效水等方面表现突出；兰州立信科技开发有限公司生产gr-18到gr-68“水星牌”系列产品；河北保定科技发展有限公司生产“科瀚98”系列高效抗旱保水剂，年产3000多吨。至今全国有据可查的研制单位约40多家，但由于保水剂生产工艺复杂、制造成本高，加上研究开发力度不足，产品走向市场还

27、有相当大的差距。90年代以来，我国引进的国外保水剂产品虽都取得明显效果，但要大面积应用，仍受价格、进口渠道和适应条件的制约。随着我国干旱缺水问题的加剧以及西部大开发战略的实施，发展节水农业、恢复和建设生态环境的需要日益迫切。目前，保水剂制造成本较高在我国并未大面积使用，因此通过改进加工方法，开发新的廉价合成原料，研制出吸水能力强，吸水速度快，持效性长，价格低廉，适应范围广的系列产品具有十分重要的理论意义和应用价值。本发明采用微波辐射技术，利用甘蔗废渣开发出了保水剂的合成工艺。该工艺具有高效、节能、减污等特点，降低了制备吸水树脂的生产成本, 且实现了可再生资源的高附加值利用。所研制的保水剂具有易

28、降解，成本低廉、不易霉变的特点。本发明在缓解我国水资源紧缺矛盾、提高水肥利用效率，促进旱作农业的发展，促使农业生产向高产稳产方向发展方面具有重要的现实意义。d.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并且是与申报作品 相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组 集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前

29、景作出评价其它说明无推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出评价其它说明无学校组织协调机构确认并盖章 （团委代章） 年 月 日 学校党委意见（盖章） 年 月 日e全省组织委员会秘书处资格和形式审查意见组委会秘书处资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会秘书处审查结果合格 不合格 负责人（签名） 年 月 日f参赛作品打印处一种用甘蔗渣制备保水剂的方法万 富摘要一种用甘蔗渣在微波条件下制备保

30、水剂的方法。本发明以甘蔗渣为原料，采用微波辐射技术，开发出了一种合成保水剂的方法。将甘蔗渣粉碎过筛、碱蒸煮、硝酸降解、洗涤、干燥后，微波糊化，然后加丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇，置于微波炉中，在一定条件下反应；粗产物真空干燥并粉碎后用甲醇浸提、再真空干燥即制得保水剂。本发明操作简单，具有高效、节能的特点，可降低制备保水剂的生产成本，实现可再生资源的高附加值利用；所制得的保水剂具有易降解，不容易霉变的特点。技术领域本发明涉及利用甘蔗渣在微波条件下制备保水剂的方法。背景技术甘蔗渣是甘蔗榨糖后的渣粕；其中粗纤维含量为44%46%。我国每年产生800多万吨蔗渣，这些甘蔗渣大部分直接被用作

31、锅炉燃料烧掉，并未得到充分的利用。目前，保水剂的制法很多，主要有以下几种：水溶液聚合法、反相悬浮聚合法、反相乳液聚合法。现有制备保水剂按原料可分为三类：一是合成聚合物类(聚丙烯酸等)；二是淀粉类(淀粉接枝、羟甲基化等)；三是纤维素类(羟甲基化、接枝等)。第一类保水剂残留丙烯酸，是非环境友好材料；淀粉类需要从农作物中提取原料使得制造成本较高，而且产品容易霉变；纤维素类因原料来源广泛，而有降低成本、废物资源化和成为环境友好材料的潜力。发明内容本发明为了解决现有合成聚合物类保水剂不利于人体健康、不易降解，淀粉类保水剂制造成本较高、产品容易霉变的问题。提供了一种用甘蔗渣在微波条件下制备保水剂的方法。解

32、决上述问题的具体方案如下：本发明的保水剂由甘蔗渣、丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇在微波反应条件下经化学合成方法制成；其按重量百分比为：甘蔗渣1530%、引发剂28%、丙烯酸5070%、丙烯酰胺315%、交联剂0.090.6%、聚乙烯醇0.515%。引发剂为过硫酸钾，交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。本发利用甘蔗渣在微波条件下制备保水剂的方法分为以下几个步骤：步骤一、将干燥的甘蔗渣粉碎至80120目，经碱蒸煮，再经硝酸降解、洗涤、干燥，待用；步骤二、将经步骤一处理的甘蔗渣，加入到聚四氟乙烯容器中，再加少量水润湿，经微波糊化；步骤三、待经步骤二糊化的甘蔗渣冷却至常温后，再加入中和度75

33、90%的丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇，置于微波炉中，在指定微波反应条件下反应；步骤四、将步骤三的粗产物取出，真空干燥，粉碎后用甲醇浸提，然后经真空干燥，即制得保水剂。本发明以甘蔗渣为原料，采用微波辐射技术；开发出了一种合成保水剂的方法。该方法操作简单，具有高效、节能等特点,可降低制备保水剂的生产成本, 且实现了可再生资源的高附加值利用。本发明的保水剂，吸蒸馏水倍率达到109g/g，吸1%的尿素溶液倍率达到98g/g，吸0.1%氯化钠溶液倍率达到59.7g/g；吸蒸馏水水速率在5min内达到饱和值的94.5%；本发明在反复吸水次数10次后吸蒸馏水倍率仍然为72g/g。附图说明图1为

34、本发明的工艺流程图，图2为相关的红外图谱，图3相关电镜图，图4为吸水倍率随时间的变化关系，图5为吸水倍率与吸水次数的变化关系。表1为保水剂对小麦、绿豆、玉米发芽和生长状况的影响，表2为在不同溶中液保水剂的吸水倍率与浓度的关系。具体实施方式本发明的实施方式是将甘蔗渣、丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇混合后，在微波反应条件下，经化学合成方法制成；其按重量百分比为：甘蔗渣30%、引发剂8%、丙烯酸50%、丙烯酰胺3%、交联剂0.1%、聚乙烯醇8.9%；其中，引发剂为过硫酸钾，交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。具体实施包含下列步骤：步骤一、将甘蔗渣粉碎至80120目，经碱蒸煮，碱蒸煮温度为1

35、40，压强为0.1mpa，蒸煮时间为3h，碱质量浓度为10%；再经硝酸降解，降解温度为25，压强为0.1mpa，降解时间为1h，硝酸的物质的量浓度为5mol/l，然后洗涤至中性、干燥，待用；步骤二、将经步骤一处理的甘蔗渣，加入到聚四氟乙烯容器中，再加少量水润湿，经微波糊化；步骤三、待经步骤二糊化的甘蔗渣冷却至常温后，再加入中和度90%的丙烯酸、引发剂、交联剂、丙烯酰胺、聚乙烯醇，置于微波炉中，在功率为250w的条件下反应10min；步骤四、将步骤三的粗产物取出，真空干燥，粉碎后用甲醇浸提，然后经真空干燥，即制得保水剂。洗涤、干燥微波糊化甘蔗渣粉碎碱蒸煮硝酸降解冷却微波反应甲醇浸提真空干燥粉碎保

36、水剂丙烯酸丙烯酰胺聚乙烯醇引发剂交联剂真空干燥说明书附图图1 工艺流程图26a-原蔗渣；b-预处理后蔗渣；c-所制得保水剂图2相关的红外图谱蔗渣的红外光谱较为复杂，目前较多用于简单的定性评估。比较a、b谱线可知，甘蔗渣经过预处理后，在2920cm-1左右处的吸收有所增强，在1630 cm-1处的吸收峰减弱，突出纤维素的特征吸收（木质素的特征峰为1 510和1600 cm-1处的芳环振动吸收）；这说明预处理对降低木质素含量起到了一定效果。在1720 cm-1处，b有明显的减弱，说明预处理能较好地除去半纤维素。另外，b中纤维素的特征峰897 cm-1明显减弱，这可能是由于预处理使纤维素结构有所改变

37、。由c谱线可知，波数在1654、1561 cm-1处，出现conh2、coo特征吸收峰，表明丙烯酸和丙烯酰胺已经接枝到蔗渣上，而且相比于b谱线在3450 cm-1处吸收峰有所增强，说明pva也已接枝上去；由此可以判断这些新生的基团是由接枝交联共聚反应所形成的，该物质是蔗渣-aa-am-pva的接枝共聚物。从保水剂电子显微照片中（图3 a）可以明显看出，聚合物颗粒呈相互缠绕的网络多孔状；这说明在微波作用下；蔗渣与aa、am和pva反应形成了互穿聚合物网络结构的共聚物；放大为3000倍（图3 b）后孔隙更加清晰，表明所合成的树脂具有多孔结构。 图3 a-保水剂电镜图 图3 b-保水剂电镜图从图3

38、c和图3 d可以看出预处理后的甘蔗渣形态结构发生了变化，纤维蓬松，结晶度降低，表面变得疏松、柔软，绒状结构增多，比表面积增加，有利于提高试剂的可及度、增强化学反应性能。 图3 c-甘蔗渣电镜图 图3 d-预处理后蔗渣图图4吸水倍率随时间的变化关系由图1可知，保水剂在10s内可吸收84.7倍的水，前3min吸水速度较快，5min时吸水基本达到平衡，最高吸水倍率达到103 g/g。在实际应用特别是农林业中，保水剂能否在较短的时间内对外来水的快速吸收将直接影响到保水的效果，本产品具有快速吸水的特点适合于农林业的实际应用。图5吸水倍率与吸水次数的变化关系保水剂随吸水次数增加吸水倍率变化采用折线图分析(

39、图2)。从图2可以看出：随着反复吸水次数的增加，保水剂的吸水倍率在一直下降。到第8次吸水之后吸水倍率基本不变，在经过10次反复吸水-烘干-再吸水后，吸水倍率仍在72倍以上。由此可知本保水剂能反复使用。表1在不同溶中液保水剂的吸水倍率与浓度的关系0.1%0.5%1%1.5%co(nh2)292.02100.6498.1897.46k2so467.9244.6436.1736.01(nh4)2hpo450.9633.6227.2522.24过磷酸钙26.7925.8122.6914.19nacl59.733.9428.1323.64注：过磷酸钙过两百目筛后进行试验。吸水倍数是衡量保水剂应用性能的最

40、主要指标评价之一，而在不同浓度的不同肥料溶液的吸水倍数在实际生产应用中更是尤为重要。本保水剂在纯水中有较高的吸水倍率，可以吸收相当于自身质量百倍以上的水分。从表1可以看出其吸水倍率受溶液的种类和浓度的制约，同一种肥料随着浓度的升高这种制约作用越明显，相同浓度的三种肥料对保水剂吸水倍率影响也不相同，过磷酸钙对它的抑制作用最大，磷酸氢二铵次之，尿素几乎没有抑制作用。本保水剂在尿素溶液中的吸水倍率在一百左右，与吸蒸馏水的倍率相当，故保水剂可以与尿素一起使用；由于在过磷酸钙溶液中吸水倍率在30倍以下，故在使用磷肥时保水剂应尽量和磷酸氢二铵结合使用，而不应与过磷酸钙一起使用。表2保水剂对小麦、绿豆、玉米

41、发芽和生长状况的影响处理小麦绿豆玉米出苗率株高出苗率株高出苗率株高0%61%3.267%8.258%2.580.1%87%4.372%9.869%4.640.3%71%3. 7651%6.2456%2.940.5%62%3.7447%6.152%2.6由表2可以看出，小麦与绿豆、玉米的出苗率有相同的趋势，加入保水剂的量为0.1%时出苗率最高，比不加保水剂时最多可高出26个百分点；但过多的保水剂反而会使出苗率降低，甚至低于不加保水剂时，这主要是因为保水剂用量过大，水分吸收过高，从而抑制了绿豆、玉米和小麦种子的正常发育。保水剂用量在0.1时，绿豆、玉米和小麦的株高最大，从变化趋势可以看出，三者都是随着保水剂用量的增加株高反而下降，尤其是绿豆降低得最快，当保水剂为0.3%时，株高比不加保水剂时还要小，三者的差异可能与作物本身的特性有关。总的说来，不管是从发芽率还是株高来考虑，当保水剂用量为0.1%时，都能起到促进的效果。但是本次试验均以室内盆栽方式进行，其作用机制及在田间的应用情况，