一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂及其制备方法与流程

本发明涉及环境保护的，特别涉及一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂及其制备方法。

背景技术：

1、采矿行业是我国国民经济支柱产业之一，为我国提供大量的税收和就业岗位。但采矿行业会带来水土流失、次生灾害严重等一系列的生态环境问题。目前土壤流失问题主要采用团粒剂进行改善。如cn103194241 b公开了一种高次团粒喷播绿化用的高分子团粒剂及其制备方法，使土壤保持优良的团粒结构。cn105993259b中公开了一种矿区矸石山生态修复的基质材料，基质材料中的团粒剂为植物生长提供良好的环境。

2、然而矿山中存在着大量的陡坡，经团粒剂喷播后的团粒基质很难在陡坡上保持长期稳定。同时常规团粒剂的透气性差，这使得植物的根部很难进行呼吸作用，给矿山复绿带来较大困难。

3、因此，研发一种同时具有陡坡长期稳定性和良好透气性的矿山生态修复团粒剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明公开了一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂及其制备方法，可显著改善土壤的保水保肥透气能力，长期稳定土壤陡坡的团粒能力，维持土壤松软透气并防止水土流失。

2、为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，由以下配重比例的材料制成：聚合物保水剂25-50份，改性木质素纳米纤维3-10份，纳米孔径透气材料2-5份，分散剂1-2份，聚合物成膜剂3-10份，土壤稳定剂3-10份，有机肥3-10份。

3、优选的，该改性木质素纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

4、a.将乙酸溶于清水中，配置10wt％的乙酸溶液；

5、b.将氢氧化钾溶于乙醇中，配置0.1wt％的氢氧化钾乙醇溶液；

6、c.取与步骤a中乙酸等量的木质素纤维加入到乙酸溶液中，在高速分散机中进行分散，线速度为1-3m/s；本操作是在水浴锅中进行的，水浴锅的温度控制在50-60℃，反应时间为2-5h，自然冷却至室温，得到溶液；

7、d.将步骤c中的溶液进行过滤，然后利用步骤b中的氢氧化钾乙醇溶液进行润洗，直至滤出液的ph值为6.5；

8、e.将步骤d中的固体进行室温干燥，得到改性木质素纳米纤维。

9、优选的，该纳米孔径透气材料的制备方法包括以下步骤：

10、i.将1,3,5-三甲酰基间苯三酚溶于正己烷中，配置20wt％的1,3,5-三甲酰基间苯三酚正己烷溶液；

11、ii.将间苯二胺溶于水中，配置20wt％间苯二胺的水溶液；

12、iii.将步骤i与步骤ii中的溶液等比例混合，在搅拌器中进行搅拌，搅拌速度为100-500rpm/min；本操作是在水浴锅中进行的，水浴锅的温度控制在40-50℃，反应时间为48h，自然冷却至室温；

13、i v.将步骤iii中的溶液进行过滤，干燥后将其加入至10wt％的乙酸溶液中，50℃下搅拌12h；

14、v.将步骤i v中的溶液进行过滤，利用0.1wt％的氢氧化钾乙醇溶液进行润洗，直至滤出液的ph值为6.5；

15、v i.将步骤v中的固体进行室温干燥，得到纳米孔径透气材料。

16、优选的，聚合物保水剂为阳离子型聚丙烯酰胺，分子量为800万～1300万。

17、优选的，分散剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。

18、优选的，聚合物成膜剂为醇酸树脂，油长＞60％。

19、优选的，土壤稳定剂为羧甲基纤维素钠。

20、一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂的制备方法，包括以下步骤：

21、(一)将改性木质素纳米纤维3-10份，纳米孔径透气材料2-5份，分散剂1-2份，聚合物成膜剂3-10份混合均匀，得到混合料；将无水乙醇喷洒在混合料表面，至混合料表面润湿；

22、(二)将25-50份聚合物保水剂溶于水中，并将步骤(一)中的润湿混合料也加入到水中，搅拌均匀，得到团粒剂的准备剂；

23、(三)将步骤(二)中的准备剂加入到喷播机的混料机内，同时加入土壤稳定剂3-10份，有机肥3-10份，搅拌均匀，即可进行喷播。

24、优选的，该聚合物复合团粒剂在喷播时的总固含量为0.1-1wt％。

25、采用以上技术方案的有益效果是：

26、目前常规团粒剂难以与土壤紧密结合，这造成喷播后的土壤基质易滑落，难以长期稳定地保持在陡坡上本发明对木质素纤维进行改性，在乙酸和高速分散机的辅助下，木质素纤维得以细化，细化后的改性木质素纳米纤维与土壤亲和能力强，纳米纤维之间的交联网络可大幅度提升基质在陡坡的长久稳定性。

27、本发明中的纳米孔径透气材料可有效提升喷播后的土壤透气率，以便植被的生长繁殖，同时由于其孔径微小，不会对喷播后土壤团粒形态造成影响。

28、本发明中分散剂的加入，有效保证了改性木质素纳米纤维和纳米孔径透气材料的纳米分散状态。

29、本发明中的醇酸树脂在空气中会发生自交联反应，进一步提升了土壤团粒的稳定性和抗雨水冲刷能力。

技术特征：

1.一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，由以下配重比例的材料制成：聚合物保水剂25-50份，改性木质素纳米纤维3-10份，纳米孔径透气材料2-5份，分散剂1-2份，聚合物成膜剂3-10份，土壤稳定剂3-10份，有机肥3-10份。

2.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，该改性木质素纳米纤维的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，该纳米孔径透气材料的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，聚合物保水剂为阳离子型聚丙烯酰胺，分子量为800万～1300万。

5.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，分散剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，聚合物成膜剂为醇酸树脂，油长＞60％。

7.根据权利要求1所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，土壤稳定剂为羧甲基纤维素钠。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂的制备方法，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂，其特征在于，该聚合物复合团粒剂在喷播时的总固含量为0.1-1wt％。

技术总结本发明公开了一种用于矿区生态修复的聚合物复合团粒剂及其制备方法,由以下配重比例的材料制成：聚合物保水剂，改性木质素纳米纤维，纳米孔径透气材料，分散剂，聚合物成膜剂，土壤稳定剂，有机肥；对木质素纤维进行改性，在乙酸和高速分散机的辅助下，木质素纤维得以细化，纳米纤维之间的交联网络可大幅度提升基质在陡坡的长久稳定性；纳米孔径透气材料可有效提升喷播后的土壤透气率，以便植被的生长繁殖，同时由于其孔径微小，不会对喷播后的土壤团粒形态造成影响；分散剂的加入，保证了改性木质素纳米纤维和纳米孔径透气材料的纳米分散状态。本发明中的醇酸树脂在空气中会发生自交联反应，提升了土壤团粒的稳定性和抗雨水冲刷能力。技术研发人员：罗业民,张纯淼,陈立颖,陈丽美,姚博,张杰,董鑫,姜建军,吴金涛,柳华杰,倪伟云,朱响成,黄宝先受保护的技术使用者：安徽金日晟矿业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4