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【保水劑是什么】

保水劑使用的是高吸水性樹脂，它是一種吸水能力特別強的功能高分子材料。無毒無害，反復釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。同時，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑材料;在工業(yè)方面可廣泛應(yīng)用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。

干旱是全世界關(guān)注的大事。本世紀50年代以來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，氣候變暖干旱問題變的日益突出。這些問題促使各國科學家開始研究解決干旱問題的有效方法。20世紀50年代以前人類使用的吸水性材料主要為天然物質(zhì)和無機物。例如天然纖維、天然蛋白質(zhì)。50年代，Goodrich公司開發(fā)了交聯(lián)聚丙烯酸的生產(chǎn)技術(shù)，使得吸水性高分子物質(zhì)應(yīng)用于增黏劑。

超強吸水性樹脂的出現(xiàn)是1961年美國農(nóng)業(yè)部北方研究所C.R.Russell等從淀粉接枝丙烯腈開始研究，該吸水性樹脂最初在亨克爾股份公司(Henkelcorporation)工業(yè)化成功，其商品名為SGP(Starch Graft polymer)，當時美國主要以農(nóng)業(yè)為中心積極推廣應(yīng)用，首先應(yīng)用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面。

60年代末至70年代，美國Starch、General  Mills Chemical，日本住友化學、三洋化成工業(yè)等公司相繼成功地開發(fā)了高吸水性樹脂。其中成效最大的是美國、日本、法國和德國等。

80年代開始出現(xiàn)用其他天然化合物衍生物經(jīng)化學反應(yīng)制取吸水性物質(zhì)，合成超強吸水性樹脂的發(fā)展，促進應(yīng)用研究的開展。

吸水性復合材料在20世紀80年代產(chǎn)生。由于它能改善超強吸水性樹脂的耐鹽性、吸水速度、吸水后水凝膠的強度等許多性能，所以發(fā)展迅速。近年已開始研究吸水性高分子物的共混技術(shù)。這些為發(fā)展高吸水性材料提供了更加廣闊的前景。

中國高吸水性樹脂的研究工作起步較晚，80年代開始起步，近20年來全國已有近20個單位先后進行了研究，有的已轉(zhuǎn)入中試階段，并有小批量的生產(chǎn)。目前國內(nèi)已有批量生產(chǎn)能力的廠家，這些生產(chǎn)廠的產(chǎn)品都是聚丙烯酸鈉或淀粉接枝聚丙烯酸鈉，該類產(chǎn)品質(zhì)量，除了化合物組成本身外，主要還和設(shè)備、技術(shù)、工藝有關(guān)。國外進口產(chǎn)品主要有比利時TC(Terra Cottem 土壤植被與科特姆簡稱)，法國SNF的AQUASORB保水劑，德國Stockhau Sen生產(chǎn)的Stocksorb保水劑，隨著國家對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投資加大和重視，國內(nèi)保水劑類產(chǎn)品研究、開發(fā)、生產(chǎn)呈現(xiàn)一輪高潮。

吸水原理：
保水劑的吸水原理相同于一般SAPs，是高分子電解質(zhì)分子鏈在水中酰胺基和/或羧基團同性相斥使分子鏈擴張力和由于交聯(lián)點的限制分子鏈的擴張力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺為例，保水劑會有大量酰胺和羧基親水基團，利用樹脂內(nèi)部離子和基團與水溶液相關(guān)成分的濃度之差產(chǎn)生的滲透壓及高分子電解質(zhì)與水的親和力而可大量吸水直至濃度差消失為止。而控制保水劑達到令人滿意吸水程度的是橡膠彈力。分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)度越高，橡膠彈力越強，而橡膠彈力和吸水力的平衡點即是其表觀吸水能力。
由于分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)，分子網(wǎng)絡(luò)所吸水分不能用一般物理方法擠出而起到保水作用。
由此，同樣組成的聚合物交聯(lián)度越低，吸水倍率相對越高，其保水性、穩(wěn)定性和凝強度就越低，反之亦然。所以，國際上對于使用周期較長的保水劑自然需要較高的交聯(lián)度，并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺為例，其表觀倍率并不高，吸水速率也依粒徑不同差別很大，凝強度高的保水劑吸水后有一定形狀，不易解體，利于土壤透氣，吸放水可逆性好。因為保水劑一般摻入地下5至15厘米，故國際上現(xiàn)在更強調(diào)加壓下的吸水倍率。依粒徑不同，聚丙烯酰胺型吸純水倍率150-300。

產(chǎn)品類別： 
目前國內(nèi)外的保水劑共分為兩大類，一類是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨等);另一類是淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物(淀粉接枝丙烯酸鹽)。
聚丙烯酰胺--聚丙烯酰胺呈白色顆粒晶體狀，主要成分為:丙烯酰胺65%-66%+丙烯酸鉀23%-24%+水8%-10%+交聯(lián)劑0.5%-1.0%。在國際上，法國、德國、日本、美國和比利時等國所生產(chǎn)的保水劑大多屬于這類成分的產(chǎn)品。該產(chǎn)品的特點是:使用周期和壽命較長，在土壤中的蓄水保墑能力可維持4年左右，但其吸水能力會逐年降低。據(jù)黃土區(qū)造林試驗觀察，使用該類保水劑造林后的當年，其吸水倍率維持在100-120倍，第二年吸水倍率降低20%-30%，第三年降低約40%-50%，第四年降低更多。
聚丙烯酸鈉--聚丙烯酸鈉為白色或淺灰色顆粒狀晶體，主要成分有:聚丙烯酸鈉88%(其中含鈉24.5%)+水8%-10%+交聯(lián)劑0.5%-1.0%。國內(nèi)生產(chǎn)的保水劑大多是這種成分的產(chǎn)品。其主要特點是:吸水倍率高，吸水速度快，但保水性能只能保持2年有效。據(jù)造林試驗觀測，這類產(chǎn)品的吸水能力和吸水速率明顯高于聚丙烯酰胺產(chǎn)品，在土壤中如遇充分給水，0.5-1.0小時后便迅速吸收自重的130-140倍的水分;但第二年的吸水倍率要降低約60%左右。由于聚丙烯酸鈉會造成土壤中鈉離子含量的遞增，林業(yè)和農(nóng)業(yè)用保水劑的生產(chǎn)廠家大多改為生產(chǎn)聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸銨。
淀粉接枝丙烯酸鹽--淀粉接枝丙烯酸鹽為白色或淡黃色顆粒狀晶體，主要成分為:淀粉18%-27%+丙烯酸鹽62%-71%+水10%+交聯(lián)劑0.5%-1.0%。這種產(chǎn)品在用于造林地蓄水保墑時，使用壽命一般只能維持1年多的時間，但吸水倍率和吸水速度等性狀極佳。據(jù)實驗室對黃土浸提液的吸水對比試驗，該類保水劑在遇水后的15-20分鐘內(nèi)即可吸收自重150-160倍的水分。

產(chǎn)品特性：
1，無毒.安全環(huán)保，無毒無味，不污染植物，土壤和地下水，果樹花卉，植樹造林，無土栽培，植物保鮮運輸，大田作物等.
土壤保水劑和防水土流失劑到最終分解物為二氧化碳，水，氨態(tài)氮和鈉或鉀離子，無任何殘留.
2，保墑省水.可有效抑制水分蒸發(fā)，防止水土流失，即使在有灌溉的條件下，仍然可省水50%以上.
3，改善土壤結(jié)構(gòu).使粘重土壤，漏水肥的沙土和次生鹽堿土壤得以改良.同時促進土壤微生物發(fā)育，提高土壤有機物的周轉(zhuǎn)利用效率.
4，使用壽命長.集多種聚合物之特性，可反復吸水膨脹和釋放收縮，在生產(chǎn)中使用壽命可達6年以上，是目前市場上使用壽命最長的土壤保濕產(chǎn)品.
5，吸水速度快.一般自然水吸至飽和最長時間約為15-40分鐘，最快0.4分鐘.
6，水肥利用率高.土地保水劑在土壤中形成的"小水庫"接受施肥，灌溉(或降雨)造成淋溶流失的微量元素減少1/3，保護環(huán)境;當再次干旱時，吸足水的保水劑使周圍的土壤保持潮濕,以供給植物根系水分.即使在沙漠地區(qū)和極端的干旱氣候，在年降雨量達200mm時，也可種草植樹.
7，蓄水不爛根吸足似水的保水劑分子膨脹成為水凝膠晶體，即使緊靠植物根系也不會爛根.
8，性能穩(wěn)定即使是極端的干旱，也不會倒吸植物水分.
 主要功能：
1，保水.保水劑不溶于水，但能吸收相當自身重量成百倍的水.保水劑可有效抑制水分蒸發(fā).土壤中滲入保水劑后，在很大程度上抑制了水分蒸發(fā)，提高了土壤飽和含水量，降低了土壤的飽和導水率，從而減緩了土壤釋放水的速度，減少了土壤水分的滲透和流失，達到保水的目的.還可以刺激作物根系生長和發(fā)育，使根的長度增加、條數(shù)增多，在干旱條件下保持較好長勢。
2，保肥.因為保水劑具有吸收和保蓄水分的作用，因此可將溶于水中的化肥，農(nóng)藥等農(nóng)作物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)固定其中，在一定程度上減少了可溶性養(yǎng)分的淋溶損失，達到了節(jié)水節(jié)肥，提高水肥利用率的效果.
3，保溫.保水劑具有良好的保溫性能.施用保水劑之后，可利用吸收的水分保持部分白天光照產(chǎn)生的熱能調(diào)節(jié)夜間溫度，使得土壤晝夜溫差減小.在砂壤土中混有0.1%~0.2%的保水劑，對10厘米土層的溫度監(jiān)測表明，對土溫升降有緩沖作用，使晝夜溫差減少為11~13.5℃，而沒有保水劑的土壤為11~19.5℃.  
4，改善土壤結(jié)構(gòu).保水劑施入土壤中，隨著吸水膨脹和失水收縮的規(guī)律性變化，可使周圍土壤由緊實變?yōu)槭杷桑紫对龃?，從而在一定程度上改善土壤的通透狀況。

【沙漠綠化】

保水劑在改善生態(tài)環(huán)境、防風固沙工程中起到?jīng)Q定成敗的作用。在沙漠綠化時，采用簡單的方法施用保水劑就能大大提高苗木存活率，促進植物生長。

（1）在應(yīng)用扦插、嫁接、組培苗和種子繁育喬、灌種苗的苗圃地里施用保水劑，種子發(fā)芽和插條生根會加快，幼苗的生長也更快、更健壯，并且在其移植過程中所受影響也很小。根據(jù)苗木繁育種植方式的不同，保水劑可撒施、穴施、溝施混入表土層里。實驗表明，幼苗根系生長會伸入保水劑水晶體，若一株植株根系能帶上50～200粒保水劑水晶體，其移栽過程中能夠大大降低了干旱對移栽和生長的不利影響。對一些移栽存活困難的植物，幼苗移栽成活率也能提高。從經(jīng)濟上分析，每株移栽苗木帶走的保水劑成本僅約0.03元。對于大多數(shù)綠化苗木和果樹苗木，這點開支是完全以接受的。

（2）苗木蘸根裸根苗木挖取后，在包裝、運輸和臨時貯存的過程中，均面臨根系脫水影響存活的問題。將苗木根系浸蘸粘土、保水劑和水混合的泥漿，可比浸蘸其他材料（如木屑）配成的保濕劑效果好得多。因為保水劑的含水量更大，并且即使使用粉狀保水劑，吸水后仍保持固有的多菱形狀，在保濕的同時還能讓根系進行正常呼吸。保濕泥漿的配制比例為：細粒保水劑∶粘泥∶水＝1∶150∶200。按每株苗木粘帶100克這種保水劑泥漿計算，每株所用保水劑成本僅0.02元，可謂“經(jīng)濟、可靠”。
（3）苗木移栽種植裸根喬木、灌木和藤本植物幼苗時，在回填種植穴土壤時，將1～2杯（250～500克）保水劑水凝膠施于苗木根部，再填土即可。每株苗木施用保水劑成本僅約0.06～0.15元，苗木死亡風險可降低50%以上。

（4）處理生長著的樹木 
對于因土壤干旱化或其它因素致使樹勢衰弱古樹或產(chǎn)量下降的果樹，在樹冠垂直投影范圍內(nèi)，結(jié)合挖環(huán)溝（條溝）施用有機肥，將保水劑混入其中同時施于樹木根區(qū)。保水劑用量為：水凝膠占回填土的30%，或干顆粒占回填土的2～3‰。 

鉆孔改土是生長著的樹木施用保水劑的更好的方法。利用工作效率高、操作簡便、省時省工的機械地鉆，在樹冠范圍下定點向下鉆孔，定量將保水劑和有機肥混同土壤回填到孔洞中的方法。與傳統(tǒng)的環(huán)溝法、條溝法、放射溝法或翻耕入土法比較，鉆孔方法具有更多優(yōu)點。

【土壤重金屬修復】

目前有關(guān)SAP對土壤重金屬污染修復研究剛起步,有許多問題有待研究。如：SAP對單個和多種重金屬及其在土壤污染的效應(yīng)范圍？SAP在土壤水分和氮磷肥不同組合條件下，對重金屬單個和復合污染下的固化效應(yīng)？SAP對植株生長和土壤質(zhì)量效應(yīng)的機理?SAP在土壤水肥和重金屬污染治理中的生態(tài)風險評價土壤重金屬污染修復方法主要包括物理、化學和生物三大類，其中物理修復包括物理熱脫法、分離法、新土置換法、固化穩(wěn)定法以及電動力法等，化學方法包括溶劑萃取法、化學淋洗法、鈍化法及氧化還原方法等，生物修復方法包括微生物修復法、植物修復法和動物修復法等。文獻計量分析表明，生物修復技術(shù)和化學固化修復技術(shù)及其配套是目前土壤重金屬修復的研究和應(yīng)用方面。其中，化學穩(wěn)定化或鈍化固化是重要發(fā)展方向，其原理是向土壤添加鈍化劑材料，通過物理化學的吸附、沉淀、絡(luò)合和氧化還原等效應(yīng)改變重金屬的價態(tài)，增加重金屬殘渣態(tài)和有機態(tài)的比例，降低重金屬的生物有效性。目前，農(nóng)田應(yīng)用的重金屬鈍化固化材料主要有石灰、粘土礦物、磷酸鹽，以及沸石等礦物吸附材料，以及有機肥及微生物等。SAP是近年發(fā)現(xiàn)對重金屬有固化效應(yīng)的新材料。
交聯(lián)合成的SAP可促進污水中微生物菌對Cd和Zn穩(wěn)定化去除。SAP不僅促進土壤保水改土，還明顯降低土壤中Cu、Zn、Pb水溶性態(tài)含量。研究發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酸鹽類SAP可改變土壤理化性質(zhì)，提高土壤pH，降低土壤Cu、Cd和Ni、Zn等的生物有效性。
盆栽試驗證明，土壤添加0.2%SAP，可降低高粱對土壤Cd的生物有效性并促進植物生長。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場修復中添加SAP施用75-170kg/hm2，可明顯促進土壤水分保持和營養(yǎng)吸收，降低植物吸收重金屬。
SAP在農(nóng)田對植物有直接效應(yīng)，還有就是通過改良土壤理化性能和調(diào)節(jié)土壤生物的間接作用，通過兩方面降低重金屬的生物有效性。盆栽試驗證明，環(huán)境材料（腐殖酸HA、SAP、粉煤灰FM和沸石FS）及復合材料F1、F2、F3（分別FM+SAP+HA+FS、FS+HA+SAP、FM+SAP+HA）對玉米、大豆生長及土壤重金屬Pb、Cd吸收影響。單個環(huán)境材料及復合較對照明顯減少作物吸收重金屬Pb、Cd，并促進作物生長。SAP及其復合材料F3、F2對土壤重金屬Pb、Cd的固化效果明顯。對比發(fā)現(xiàn)，SAP復合材料可使玉米的Pb吸收量較對照降低50%以上，Cd降低80%以上；SAP復合材料使大豆吸收重金屬Pb降低69%以上，Cd降低33%以上。研究發(fā)現(xiàn)，SAP及其復材料對土壤Pb、Cd的鈍化固化效應(yīng)與土壤pH、EC、有機質(zhì)、養(yǎng)分及土壤酶活性等變化緊密相關(guān)。

曲貴偉等曾報道了利用保水劑去除工業(yè)廢水和土壤中重金屬的可行性。試驗發(fā)現(xiàn)，保水劑在改善作物根系水分供應(yīng)和改良土壤結(jié)構(gòu)的同時，能明顯降低玉米、大豆等作物對土壤中鎘和鉛的吸收。將納米水合氧化錳摻入到聚丙烯酸鹽類保水劑中，還可進一步提高保水劑對 Cd(Ⅱ)的吸附能力，從而減少植物吸收，因此認為該材料可用于土壤鎘污染的原位修復。前人的這些研究發(fā)現(xiàn)并證實，保水劑可減少土壤鎘向植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。在含有重金屬Cu、Pb、Al、As等污染的廢礦物堆場修復中添加SAP施用75-170kg/hm2，可明顯促進土壤水分保持和營養(yǎng)吸收，降低植物吸收重金屬。從去除重金屬銅離子的角度看，保水劑是一種較為理想的材料，而且保水劑用量較大、吸水時間較長，對銅離子的去除效果越好。但值得注意的是，銅離子與保水劑的結(jié)合能力更強。

對于輕度污染且面廣量大的農(nóng)田土壤來說，采用鈍化劑修復方法是比較快速可行的方法之一。這類修復方法具有投入低、操作簡單、不破壞土壤原有結(jié)構(gòu)等特點，其實施效果的關(guān)鍵取決于對土壤及環(huán)境沒有副作用而對重金屬的吸附和固持能力又比較強的修復材料。研究發(fā)現(xiàn)，保水劑是一種吸水能力特別強的高分子功能材料，能吸收水分、肥料、農(nóng)藥并在其后緩慢釋放，從而增加肥效和藥效，且對人體無害，無環(huán)境污染，已在多個領(lǐng)域特別是農(nóng)業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。保水劑主要可分為淀粉類、纖維素類和合成聚合物類，其共同點是分子中均帶有大量羧基和羥基，因此從理論上講，它們可通過絡(luò)合吸附重金屬離子，將其從環(huán)境中去除。

【retainsupport? 保水劑規(guī)格】

【大號保水劑】

中文名稱：交聯(lián)型聚丙烯酸鉀
英文名稱：Potassium polyacrylate
CAS號：25608-12-2
分子式：(C3H6O2)N(C3H5KO2)M
分子量：不確定、屬于高分子
A型貨（優(yōu)等品）：大顆粒Retainsupport?

技術(shù)參數(shù)：

【中號保水劑】

中文名稱：交聯(lián)型聚丙烯酸鉀
英文名稱：Potassium polyacrylate
CAS號：25608-12-2
分子式：(C3H6O2)N(C3H5KO2)M
分子量：不確定、屬于高分子
A型貨（優(yōu)等品）：中顆粒Retainsupport?

技術(shù)參數(shù)：

【小號保水劑】

中文名稱：交聯(lián)型聚丙烯酸鉀
英文名稱：Potassium polyacrylate
CAS號：25608-12-2
分子式：(C3H6O2)N(C3H5KO2)M
分子量：不確定、屬于高分子
A型貨（優(yōu)等品）：小顆粒Retainsupport?

技術(shù)參數(shù)：

【貯藏】

原產(chǎn)品應(yīng)當密封。存儲環(huán)境應(yīng)該是一個涼爽、干燥、通風、室溫下為10 ~ 40℃。應(yīng)采取特殊預防措施，防止產(chǎn)品被吸收。

按照規(guī)定的儲存條件，原包裝產(chǎn)品可以穩(wěn)定存放至少12個月。

【包裝】

25公斤復合紙袋/750公斤托盤或客戶需求。