一种喷播基质及其制备方法及应用与流程

本发明属于土壤改良，涉及了一种喷播基质及其制备方法及应用。

背景技术：

1、纸尿裤市场需求持续增长，然而废弃纸尿裤的处理问题也日益引起人们的关注。随着纸尿裤使用量的增加，环境压力不断上升，废弃纸尿裤处理问题将成为重大的环境挑战。

2、增强硅酸盐固废风化是一种基于地球化学原理的负排放技术，当该技术大范围应用于土地时即可在较短时间内有效的固定更多大气中的co2。土壤ph是衡量土壤生态系统服务和经济功能的重要指标之一。土壤酸化的加速可能威胁到北方草地作为中国生态安全屏障的服务能力。同时在盐碱土壤中ph值的升高也会改变土壤结构、水力特性和生物地球化学循环，对生态系统造成严重危害。碱性土壤常存在营养限制、na毒性、缺水、机械阻抗和通气性差，导致凋落物分解受限、养分流失和土壤微生物活性降低等问题。

3、喷播基质是一种用于边坡生态恢复的材料，提供植物生长所需的结构、水分和养分功能，具有高稳定性。它保障了植物长期生长所需的水分平衡，抵御雨水侵蚀，封闭坡面，防止风化剥落。但是现有的喷播基质要么黏性差，喷播之后容易脱落且保水性差；要么黏性太高，使土壤的透气性下降，影响植物的生长。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提出一种喷播基质及其制备方法及应用。可以通过喷播基质有效固定空气中的二氧化碳，同时具有生成氧气的功能，使土壤达到“类呼吸”的效果。

2、为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、一种喷播基质，包括以下重量份的成分：种植土45-60份、高吸水树脂10-20份、硅酸盐类固体废弃物10-30份；所有成分混合后经过强力搅拌得到喷播基质；所述强力搅拌的时间为3-5min，转速为10000-50000r/min。

4、优选的，还包括以下重量份的成分：草炭土20-30份、秸秆10-20份、畜禽粪便15-30份。

5、优选的，重量百分比为3~6%的速效肥料，速效肥可提供氮磷钾营养元素。

6、优选的，高吸水树脂来自纸尿裤回收材料，纸尿裤回收材料为纸尿裤中具有吸水性能的芯体材料，如聚丙烯酸钠。

7、优选的，种植土可选为土壤生态改良的实际土壤以及人工制备的人造土壤。

8、优选的，硅酸盐类固体废弃物为煤矸石、镁渣、粉煤灰、云母渣中的一种或任意组合。

9、优选的，其ph值在4~10之间，可以通过配料比进行调节。

10、一种喷播基质的制备方法，将所有的成分混合并进行强力搅拌，然后调整ph值。使用《土壤ph值的测定 电位法》（hj 962-2018）对基质ph值进行测定，根据使用类型进行喷播基质ph值的调整。所述强力搅拌的时间为3-5min，转速为10000-50000r/min。

11、优选的，在制备得到的喷播基质中混入植物种子。植物种子包括碱蓬、田菁、黑麦草、狗牙根、怪柳、高羊茅、紫花苜蓿中的一种或几种植物种子。

12、所述的一种喷播基质的应用，用于土壤边坡防护或酸性土壤改良绿化或盐碱地土壤改良绿化。

13、优选的，可以先将土地进行平整，对于具有坡度的土地则需调整土地坡度以保证土地可正常生长植物，对待改良的土壤进行灌溉使土壤具有水分，然后将喷播基质覆盖在土壤表层；喷播基质覆盖的厚度为0.1~5cm。

14、本发明配方的作用机理为：

15、喷播基质中添加硅酸盐固废可以有效的增加喷播基质的营养元素，为喷播基质提供一种基底材料；同时硅酸盐在土地表面进行风化时可以对二氧化碳进行固定，生成hco3-：sio42-+co2+h2o→h2sio4+hco3-，进一步利用喷播基质以及土壤中的钙离子可以生成碳酸钙沉淀进行二氧化碳的永久稳定固定：ca2++ 2hco3-=caco3+ co2+h2o。此外本发明中的喷播基质具有高保水性，因此硅酸盐的表面被水分紧紧包围。

16、因硅酸盐在进行喷播基质配方时的剧烈搅拌会使硅酸盐表面形成裂痕从而产生自由基，通过自由基反应，表面的自由基在水分子的包围下反应生成，并在进一步的反应下生成氧气：。纸尿裤中的芯体材料主要为高吸水树脂（superabsorbent polymer, sap）。sap具有一定的网状交联结构，其含有大量的羟基、羧基等强亲水性基团，是一种可吸收自身重量数百倍至数千倍水的树脂类聚合物。由于这种高吸水树脂与硅酸盐在同一混合体系中，在存在外部应力的情况下，硅酸盐晶体倾向于沿着确定的晶体结构表面分裂，而暴露表面的表面断裂键密度与其表面润湿性密切相关。尽管经过剧烈搅拌使得硅酸盐的表面断裂键的密度具有不规则性，使得硅酸盐的表面的润湿性有所差别。部分硅酸盐表面显现出亲水性而部分硅酸盐表面显现出疏水性。但由于硅酸盐表面存在保水剂，保水剂可以有效的将水分子锁住并停留在硅酸盐表面，这使得尽管部分硅酸盐表面是疏水性的，但水分子与硅酸盐表面的紧密接触使得水分子与硅酸盐表面自由基的有效碰撞概率增加，进而相比于没有保水剂的硅酸盐可产生更多的氧气。

17、因此本发明在完成“类呼吸”的同时不仅可以提供固定二氧化碳的能力，也可以为自然环境进行增氧。既符合“双碳”目标又可以为环境增氧做出贡献。

18、同时sap也是一种优秀的固土固沙材料，sap因其分子量大的特性，喷洒到土壤表层后粘度很大，形成的固化层具有一定的韧性可以有效固定表层土壤的流失。因此回收后的纸尿裤芯体材料在喷播基质中不仅可以充当保水剂还可以兼具粘合剂的作用。该发明既达到了废物资源化利用的目的，还实现了土壤资源整合的目的。

19、所述的喷播基质还可用于土壤的边坡绿化以及酸碱性土壤的改良，通过对喷播基质中原料的合理配比可以有效调整土壤ph值，实现快速，高效，低成本的生态修复。

20、本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

21、1、本发明通过对喷播基质的配方调整，使喷播基质具有“类呼吸”性能，可以对空气中的二氧化碳进行固定同时可以对空气进行增氧。为“双碳”目标的实现提供了新思路同时也为环境增氧做出贡献。

22、2、本发明通过提取纸尿裤中的高吸水性树脂芯体材料，将其作为保水剂兼具粘合剂的功能用于喷播基质，成功实现了对纸尿裤废弃物的高效回收。这不仅减轻了废物对环境的负担，还将纸尿裤中的优越吸水材料重新利用，为可持续资源管理提供了积极的解决方案。

23、3、本发明所述的喷播基质具有全面多功能生态修复的能力；所述喷播基质不仅局限于边坡防护绿化，还拓展了应用范围，通过对配料的调整可以有效调节喷播基质的ph值范围可用于酸性土壤改良绿化以及盐碱地土壤改良绿化。这种多功能性质使得喷播基质更全面地适用于各类土地环境，实现了生态修复的全方位需求。

24、4、本发明中的喷播基质具有优越土壤黏性与稳定性。喷播基质在接触水分后展现出黏性固定于土壤表面的独特特性，有效抵抗雨水侵蚀，提高土壤的稳定性。这为土壤的长期保持提供了可靠的支持，减少了土壤侵蚀和水分流失的风险。

25、5、本发明制备方法简单易行，无需专业技术支持，操作门槛低，降低了实施成本。这使得喷播基质的大规模应用变得更为可行，为资源有限地区的土地改良提供了经济有效的选择。

26、6、本发明可在较短时间内实现土地的迅速、高效生态修复。这有助于加速植被生长，恢复土地的生态平衡，对环境恢复产生迅速而显著的影响。