本发明公开了一种可降解农用保水剂的制备方法，属于保水剂制备技术领域。
背景技术：
保水剂，是具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称，它能吸收自身重量几百倍至几千倍的去离子水，数十倍至百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放80～95%的所持水分供作物吸收利用。由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有很强的保水性。
保水剂在农业上的应用的研究越来越受到重视，新型保水剂的合成，改性、降低成本、增加功能方面也相继开展了研究。作为土壤保水剂，在土壤中掺入一定量后，当土壤中水分含量过高时，它可以大量地将水分吸进保水剂，存储起来，而周围土壤环境干燥时，它又可以将水分一点一点释放出来，保水剂在土壤中可以形成团粒结构，使土壤透水性透气性增强，缩小土壤昼夜温差。
保水剂从原料来源上主要分为合成类和半合成类。合成类主要是聚丙烯酸类，聚丙烯酰胺类；半合成类产品是淀粉、纤维素等多糖和丙烯酸、丙烯酰胺的接枝共聚物。但目前这两类产品虽然有一定使用效果，但是不易被生物降解，易造成土壤板结，长期使用会影响作物生长。因此，寻找既有着较高的吸水率，又能有较好的生物降解性，而且成本较为低廉的保水剂，一直是本技术领域难以解决的一个技术难题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对传统农用保水剂使用后不易降解，导致土壤板结，影响作物生长的问题，提供了一种以鱼粪和硅藻土为原料，以丙烯酸和丙烯酰胺为单体，通过聚合反应制得可降解农用保水剂的方法，本发明先收集用南瓜藤喂食后的草鱼鱼粪，用氢氧化钠溶液浸泡后过滤，将滤饼洗涤后与硝酸溶液反应并过滤，收集滤渣干燥，随后将丙烯酸与氢氧化钠溶液反应后加入干燥滤渣、硅藻土等混合，再加入过硫酸钾等反应，最后干燥粉碎，即得可降解农用保水剂。本发明利用鱼粪中的纤维素和多孔硅藻土复合接枝丙烯酸-丙烯酰胺聚合物，具有很强的吸水能力，保水剂在使用过程中吸水膨胀，即使受压也不易被挤出，同时可缓慢释放水分供植物吸收，增强土壤保水性，改善土壤结构，且使用一段时间后可被土壤中微生物缓慢降解，作为营养物质被植物吸收，有效解决了传统农用保水剂使用后不易降解，导致土壤板结的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）选取8～10条体长为20～30cm草鱼，饥饿处理12～16h后，将草鱼投入盛有2m3清水的水槽中，再投入300～500g南瓜藤，直至南瓜藤全部被草鱼取食完毕，收集得鱼粪；
（2）称取30～50g上述所得鱼粪，倒入盛有200～300mL质量分数为25%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡12～14h，过滤，收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，再将洗涤后的滤饼倒入盛有200～300mL质量分数为6～8%硝酸溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应30～45min，过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤直至洗涤液呈中性，再将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣；
（3）在带搅拌器的三口烧瓶中，依次加入8～10g丙烯酸，18～22mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，于转速为300～400r/min条件下搅拌反应15～20min后，再加入10～12g上述所得干燥滤渣，6～8g丙烯酰胺，8～10g硅藻土，50～80mL去离子水，于转速为300～500r/min条件下搅拌混合30～45min，得混合液；
（4）将盛有上述混合液的三口烧瓶转入水浴锅中，调节水浴温度至70～75℃，搅拌转速至400～600r/min，在恒温搅拌状态下，依次加入0.6～0.8g过硫酸钾，0.1～0.3gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续恒温搅拌反应3～5h，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入真空干燥箱，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥物转入粉碎机中，粉碎后过120～180目筛，即得可降解农用保水剂。
本发明的应用方法是：在移栽桔树幼苗时，先挖种植穴，随后将挖出的回填熟土与本发明制得的可降解农用保水剂充分混合均匀，保水剂用量为15～25g/株桔树幼苗，随后将1/5保水剂混合土回填入种植穴，再将桔树幼苗置于种植穴中，回填剩余的混合土并在上方覆盖一层普通土将种植穴填平，最后用水浇透坑穴即可。经检测，本发明制得的可降解农用保水剂吸水量大，吸水倍数达2000～2500倍，在吸收大量水分后，即使被挤压也不会放出水分，在8000r/min的离心机中离心10min，失水率仅为2.2～2.6%，同时本发明农用保水剂强度较高，可承受力达450～600g/cm2，可反复吸水膨胀和释放收缩，保水时间长达70～90天，使用3年后即可完全降解。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的可降解农用保水剂吸水后强度高，耐久性好，且保水剂可生物降解，降解后的物质为有机营养物质，可被植物所吸收；
（2）本发明制得的可降解农用保水剂能够在植物根部土壤中形成“微型水库”， 有效抑制水分蒸发，提高土壤饱和水含量，有效提高土壤生物水肥保持能力，提高水肥利用率；
（3）本发明制得的可降解农用保水剂能够改良土壤结构，提高土壤的透气性，防止土壤板结，为植物创造良好的生长环境，可广泛的应用于旱地带的农业、林业土壤节水保湿等领域。
具体实施方式
首先选取8～10条体长为20～30cm草鱼，饥饿处理12～16h后，将草鱼投入盛有2m3清水的水槽中，再投入300～500g南瓜藤，直至南瓜藤全部被草鱼取食完毕，收集得鱼粪；随后称取30～50g上述所得鱼粪，倒入盛有200～300mL质量分数为25%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡12～14h，过滤，收集滤饼，用去离子水洗涤3～5次，再将洗涤后的滤饼倒入盛有200～300mL质量分数为6～8%硝酸溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90～95℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应30～45min，过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤直至洗涤液呈中性，再将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣；随后在带搅拌器的三口烧瓶中，依次加入8～10g丙烯酸，18～22mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，于转速为300～400r/min条件下搅拌反应15～20min后，再加入10～12g上述所得干燥滤渣，6～8g丙烯酰胺，8～10g硅藻土，50～80mL去离子水，于转速为300～500r/min条件下搅拌混合30～45min，得混合液；最后将盛有上述混合液的三口烧瓶转入水浴锅中，调节水浴温度至70～75℃，搅拌转速至400～600r/min，在恒温搅拌状态下，依次加入0.6～0.8g过硫酸钾，0.1～0.3gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续恒温搅拌反应3～5h，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入真空干燥箱，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥物转入粉碎机中，粉碎后过120～180目筛，即得可降解农用保水剂。
实例1
首先选取8条体长为20cm草鱼，饥饿处理12h后，将草鱼投入盛有2m3清水的水槽中，再投入300g南瓜藤，直至南瓜藤全部被草鱼取食完毕，收集得鱼粪；随后称取30g上述所得鱼粪，倒入盛有200mL质量分数为25%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡12h，过滤，收集滤饼，用去离子水洗涤3次，再将洗涤后的滤饼倒入盛有200mL质量分数为6%硝酸溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为90℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌反应30min，过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤直至洗涤液呈中性，再将滤渣置于烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣；随后在带搅拌器的三口烧瓶中，依次加入8g丙烯酸，18mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，于转速为300r/min条件下搅拌反应15min后，再加入10g上述所得干燥滤渣，6g丙烯酰胺，8g硅藻土，50mL去离子水，于转速为300r/min条件下搅拌混合30min，得混合液；最后将盛有上述混合液的三口烧瓶转入水浴锅中，调节水浴温度至70℃，搅拌转速至400r/min，在恒温搅拌状态下，依次加入0.6g过硫酸钾，0.1gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续恒温搅拌反应3h，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入真空干燥箱，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥物转入粉碎机中，粉碎后过120目筛，即得可降解农用保水剂。
本实例操作简便，使用时，在移栽桔树幼苗时，先挖种植穴，随后将挖出的回填熟土与本发明制得的可降解农用保水剂充分混合均匀，保水剂用量为15g/株桔树幼苗，随后将1/5保水剂混合土回填入种植穴，再将桔树幼苗置于种植穴中，回填剩余的混合土并在上方覆盖一层普通土将种植穴填平，最后用水浇透坑穴即可。经检测，本发明制得的可降解农用保水剂吸水量大，吸水倍数达2000倍，在吸收大量水分后，即使被挤压也不会放出水分，在8000r/min的离心机中离心10min，失水率仅为2.2%，同时本发明农用保水剂强度较高，可承受力达450g/cm2，可反复吸水膨胀和释放收缩，保水时间长达70天，使用3年后即可完全降解。
实例2
首先选取9条体长为25cm草鱼，饥饿处理14h后，将草鱼投入盛有2m3清水的水槽中，再投入400g南瓜藤，直至南瓜藤全部被草鱼取食完毕，收集得鱼粪；随后称取40g上述所得鱼粪，倒入盛有250mL质量分数为25%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡13h，过滤，收集滤饼，用去离子水洗涤4次，再将洗涤后的滤饼倒入盛有250mL质量分数为7%硝酸溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为93℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌反应37min，过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤直至洗涤液呈中性，再将滤渣置于烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣；随后在带搅拌器的三口烧瓶中，依次加入9g丙烯酸，20mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，于转速为350r/min条件下搅拌反应18min后，再加入11g上述所得干燥滤渣，7g丙烯酰胺，9g硅藻土，65mL去离子水，于转速为400r/min条件下搅拌混合37min，得混合液；最后将盛有上述混合液的三口烧瓶转入水浴锅中，调节水浴温度至73℃，搅拌转速至500r/min，在恒温搅拌状态下，依次加入0.7g过硫酸钾，0.2gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续恒温搅拌反应4h，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入真空干燥箱，于温度为108℃条件下干燥至恒重，再将干燥物转入粉碎机中，粉碎后过150目筛，即得可降解农用保水剂。
本实例操作简便，使用时，在移栽桔树幼苗时，先挖种植穴，随后将挖出的回填熟土与本发明制得的可降解农用保水剂充分混合均匀，保水剂用量为20g/株桔树幼苗，随后将1/5保水剂混合土回填入种植穴，再将桔树幼苗置于种植穴中，回填剩余的混合土并在上方覆盖一层普通土将种植穴填平，最后用水浇透坑穴即可。经检测，本发明制得的可降解农用保水剂吸水量大，吸水倍数达2250倍，在吸收大量水分后，即使被挤压也不会放出水分，在8000r/min的离心机中离心10min，失水率仅为2.4%，同时本发明农用保水剂强度较高，可承受力达530g/cm2，可反复吸水膨胀和释放收缩，保水时间长达80天，使用3年后即可完全降解。
实例3
首先选取10条体长为30cm草鱼，饥饿处理16h后，将草鱼投入盛有2m3清水的水槽中，再投入500g南瓜藤，直至南瓜藤全部被草鱼取食完毕，收集得鱼粪；随后称取50g上述所得鱼粪，倒入盛有300mL质量分数为25%氢氧化钠溶液的烧杯中，浸泡14h，过滤，收集滤饼，用去离子水洗涤5次，再将洗涤后的滤饼倒入盛有300mL质量分数为8%硝酸溶液的三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为95℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应45min，过滤，收集滤渣，并用去离子水洗涤直至洗涤液呈中性，再将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得干燥滤渣；随后在带搅拌器的三口烧瓶中，依次加入10g丙烯酸，22mL质量分数为20%氢氧化钠溶液，于转速为400r/min条件下搅拌反应20min后，再加入12g上述所得干燥滤渣，8g丙烯酰胺，10g硅藻土，80mL去离子水，于转速为500r/min条件下搅拌混合45min，得混合液；最后将盛有上述混合液的三口烧瓶转入水浴锅中，调节水浴温度至75℃，搅拌转速至600r/min，在恒温搅拌状态下，依次加入0.8g过硫酸钾，0.3gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，继续恒温搅拌反应5h，待反应结束，将三口烧瓶中物料转入真空干燥箱，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥物转入粉碎机中，粉碎后过180目筛，即得可降解农用保水剂。
本实例操作简便，使用时，在移栽桔树幼苗时，先挖种植穴，随后将挖出的回填熟土与本发明制得的可降解农用保水剂充分混合均匀，保水剂用量为25g/株桔树幼苗，随后将1/5保水剂混合土回填入种植穴，再将桔树幼苗置于种植穴中，回填剩余的混合土并在上方覆盖一层普通土将种植穴填平，最后用水浇透坑穴即可。经检测，本发明制得的可降解农用保水剂吸水量大，吸水倍数达2500倍，在吸收大量水分后，即使被挤压也不会放出水分，在8000r/min的离心机中离心10min，失水率仅为2.6%，同时本发明农用保水剂强度较高，可承受力达600g/cm2，可反复吸水膨胀和释放收缩，保水时间长达90天，使用3年后即可完全降解。