专利名称：土质憎水改性植草喷膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤改良材料，特别是涉及一种土质憎水改性植草喷膜材料及其制备方法。
背景技术：
生态恶化是当前全人类共同面临的自然危机，其中，草原荒漠化和土地沙漠化都大大缩小了人类的有效土地使用面积，对人类的生存造成了威胁。草原荒漠化和土地沙漠化主要的原因就是因为这些地区的水资源缺乏，地表炎热干燥，水分的蒸发量很大，植物不易于存活。
以我国的世界第二大流动性沙漠——塔克拉玛干沙漠为例，由于它深处内陆，形成了炎热干燥的沙漠气候环境，温差大，风力强劲，日照时间长，干旱少雨，空气湿度很低，沙物质松散深厚，地下水位较深。
为了延缓，甚至扭转草原荒漠化和土地沙漠化的不断蔓延现象，人们正在积极探索各种可能的途径。但是，面对这些地区恶劣的气候条件，人们想在这些地区实现生态恢复的的努力总是收效甚微。
在草原荒漠化和土地沙漠化地区，实现生态恢复的关键因子是水分条件，而在我国西部地区恰恰是水资源严重缺乏，降水量仅仅几十毫米到几百毫米，而地表蒸发量却极大(＞3000mm)，保水性差，使得生态恢复成为了难题。如何将上述水分损失压制于地表以下，在地表形成透气但不透水的保水层，从而使生态得以恢复，是一个值得探索的问题。但是如何得到这种透气但不透水的保水层是一个尚待解决的问题。
发明内容
为了解决如何在草原荒漠化和土地沙漠化地区实现生态恢复的问题，本发明提供一种土质憎水改性植草喷膜材料。
本发明的技术方案如下本发明提供一种土质憎水改性植草喷膜材料，其包含的组成成分的重量份数如下土质颗粒 850-1000；表面活性剂0.8-5；憎水组分 60-120。
作为优化方案，本发明所提供的土质憎水改性植草喷膜材料，包含的组成成分的重量份数如下土质颗粒 900-920；表面活性剂2-3；憎水组分 80-100。
作为优化方案，本发明所提供的土质憎水改性植草喷膜材料还包含有有机肥1-10重量份。
所述的表面活性剂是指十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠的任意组合。
所述的憎水组分是指废机油、回收的菜籽油、回收的大豆油的任意组合。
本发明还提供上述土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法，步骤如下将上述配方所述量的表面活性剂和憎水组分混合于水中，搅拌混匀后加入所述量土质颗粒。混匀制成泥浆。
本发明所提供的土质憎水改性植草喷膜材料所实现的技术效果如下土质憎水改性植草喷膜材料是以土质颗粒为基体制成土质砂浆，配合以具憎水性的憎水改性组分，制成复合植草喷膜材料。在选材上，土质砂浆中的主要成分之所以选用土质颗粒，主要是由于(1)土质颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水具有较强的吸附性，因此可作为一种保水材料，此外，它还可以吸附外来水(如雨水等)；(2)土质颗粒还具有分布广泛(占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半)、来源丰富、价格低廉等特点；(3)可就地取材，直接简化了材料的制备过程，免去了因材料运输而带来的麻烦。
除了利用土质颗粒材料的保水性能以外，还需在砂浆中添加具有较强憎水性的憎水改性组分，其内含有大量具有憎水性而亲油性的基团。地表土蒸发水分主要通过土壤颗粒间的大孔隙释放土质内部水分。憎水改性组分将包覆在土质颗粒的表层，使土质颗粒间的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子，使其不易从其间穿过，从而抑制荒漠化地区水分的蒸发。由于土质颗粒是亲水性材料，而憎水改性组分具有强憎水性，因此在选材中还添加了具有双亲结构的表面活性剂，利用这种表面活性剂的特殊结构使土质颗粒的亲水端与憎水材料的憎水端牢牢地结合在了一起，同时使憎水组分获得良好的分散性。
该材料的特点是(1)通过土质憎水改性，在荒漠化地表表面形成一层透气、抑制水分蒸发的保水层，该保水层可将土质中能够大量蒸发的水分压制于地表，在地表处形成一层具有一定厚度的湿土层，这为适于地表生长的草本植物提供了合理的土壤水分；(2)在材料组成中约有75％为土质颗粒，它来源广泛，可就地取材。因此制备土质砂浆的主体材料可取用荒漠化地区现场表层土，这就为实现现场制作提供了便利条件，从而节省了运输的麻烦，同时节省了人力物力；(3)该材料通过喷射的技术方法实施，效率高，易于操作。材料的制备仅需混合、制浆和喷洒三个步骤，工艺简单，操作简便。不需要庞大设备，仅通过一些体积小巧、便于携带的小型仪器即可完成材料的制备。(4)材料组成中的亲水组分为土质颗粒，憎水组分为一种工业废弃物，价格低廉，易于大面积推广。(5)憎水组分——工业废弃物预先经过了活性炭吸附法的除杂处理，有害成分已经去除，因此该材料无毒，无害。(6)材料组成中的憎水组分可生物降解，因此它是一种环境友好性材料。
具体实施例方式
实施例1本实施例所采用的配方如下土质颗粒 900；表面活性剂3；憎水组分 80。
所述表面活性剂是指十二烷基磺酸钠。
所述的憎水组分是指废机油。
本实施例所采用的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法和使用方法如下(1)制备一次泥浆浆液将1000克土质颗粒混合于水中，搅拌混匀后加入草籽，此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(土质颗粒)，并使荒漠化地区地表表面具有一定的合理湿度。此处采用的水量为10L。将上述混有草籽的泥浆浆液喷洒于荒漠化地区地表。
(2)制备二次泥浆浆液将表面活性剂3克和憎水组分80克混合于水中，搅拌混匀后加入土质颗粒900克。此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(包括土质颗粒)并具良好的流动性为准。此处采用的水量为10L。
(3)喷洒将步骤(2)制备的浆液充分混匀，采用喷施的方法喷射于步骤(1)所喷洒的第一次泥浆之上。
使用本实施例所提供的土质憎水改性植草喷膜材料所实现的效果如下通过人工气候箱模拟荒漠化地区气候条件，在试验室条件下进行了模拟植草试验。试验结果表明，施加了土质憎水改性植草喷膜材料的对比组，小草生长效果均优于未施加植草喷膜材料的对比组。表现在，施加了植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率达到60％以上，而未施加植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率不到10％。憎水组分(废品油)的施加比例对小草的生长起到关键性的作用。
土质憎水改性植草喷膜材料是以土质颗粒为基体制成土质砂浆，配合以具憎水性的憎水改性组分，制成复合植草材料。在选材上，土质砂浆中的主要成分之所以选用土质颗粒，主要是由于(1)土质颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水具有较强的吸附性，因此可作为一种保水材料，此外，它还可以吸附外来水(如雨水等)；(2)土质颗粒还具有分布广泛(占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半)、来源丰富、价格低廉等特点；(3)可就地取材，直接简化了材料的制备过程，免去了因材料运输而带来的麻烦。
除了利用土质颗粒材料的保水性能以外，还需在砂浆中添加具有较强憎水性的憎水改性组分，其内含有大量具有憎水性而亲油性的基团。地表土蒸发水分主要通过土壤颗粒间的大孔隙释放土质内部水分。憎水改性组分将包覆在土质颗粒的表层，使土质颗粒间的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子，使其不易从其间穿过，从而抑制荒漠化地区水分的蒸发。由于土质颗粒是亲水性材料，而憎水改性组分具有强憎水性，因此在选材中还添加了具有双亲结构的表面活性剂，利用这种表面活性剂的特殊结构使土质颗粒的亲水端与憎水材料的憎水端牢牢地结合在了一起，同时使憎水组分获得良好的分散性。
该材料的特点是(1)通过土质憎水改性，在荒漠化地表表面形成一层透气、抑制水分蒸发的保水层，该保水层可将土质中能够大量蒸发的水分压制于地表，在地表处形成一层具有一定厚度的湿土层，这为适于地表生长的草本植物提供了合理的土壤水分；(2)在材料组成中约有75％为土质颗粒，它来源广泛，可就地取材。因此制备土质砂浆的主体材料可取用荒漠化地区现场表层土，这就为实现现场制作提供了便利条件，从而节省了运输的麻烦，同时节省了人力物力；(3)该材料通过喷射的技术方法实施，效率高，易于操作。材料的制备仅需混合、制浆和淋洒三个步骤，工艺简单，操作简便。不需要庞大设备，仅通过一些体积小巧、便于携带的小型仪器即可完成材料的制备。(4)材料组成中的亲水组分为土质颗粒，憎水组分为一种工业废弃物，价格低廉，易于大面积推广。(5)憎水组分——工业废弃物预先经过了活性炭吸附法的除杂处理，有害成分已经去除，因此该材料无毒，无害。(6)材料组成中的憎水组分可生物降解，因此它是一种环境友好性材料。
实施例2本实施例所采用的配方如下土质颗粒 850；表面活性剂5；憎水组分 60。
所述表面活性剂是指十二烷基苯磺酸钠。
所述的憎水组分是指废机油、回收的菜籽油各30重量份。
本实施例所采用的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法和使用方法如下(1)制备一次泥浆浆液将1000克土质颗粒混合于水中，搅拌混匀后加入草籽，此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(土质颗粒)，并使荒漠化地区地表表面具有一定的合理湿度。此处采用的水量为10L。将上述混有草籽的泥浆浆液喷洒于荒漠化地区地表。
(2)制备二次泥浆浆液将表面活性剂5克和憎水组分60克混合于水中，搅拌混匀后加入土质颗粒850克。此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(包括土质颗粒)并具良好的流动性为准。此处采用的水量为10L。
(3)喷洒将步骤(2)制备的浆液充分混匀，采用喷施的方法喷射于步骤(1)所喷洒的第一次泥浆之上。
使用本实施例所提供的土质憎水改性植草喷膜材料所实现的效果如下通过人工气候箱模拟荒漠化地区气候条件，在试验室条件下进行了模拟植草试验。试验结果表明，施加了土质憎水改性植草喷膜材料的对比组，小草生长效果均优于未施加植草喷膜材料的对比组。表现在，施加了植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率达到60％以上，而未施加植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率不到10％。憎水组分的施加比例对小草的生长起到关键性的作用。
土质憎水改性植草喷膜材料是以土质颗粒为基体制成土质砂浆，配合以具憎水性的憎水改性组分，制成复合植草材料。在选材上，土质砂浆中的主要成分之所以选用土质颗粒，主要是由于(1)土质颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水具有较强的吸附性，因此可作为一种保水材料，此外，它还可以吸附外来水(如雨水等)；(2)土质颗粒还具有分布广泛(占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半)、来源丰富、价格低廉等特点；(3)可就地取材，直接简化了材料的制备过程，免去了因材料运输而带来的麻烦。
除了利用土质颗粒材料的保水性能以外，还需在砂浆中添加具有较强憎水性的憎水改性组分，其内含有大量具有憎水性而亲油性的基团。地表土蒸发水分主要通过土壤颗粒间的大孔隙释放土质内部水分。憎水改性组分将包覆在土质颗粒的表层，使土质颗粒间的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子，使其不易从其间穿过，从而抑制荒漠化地区水分的蒸发。由于土质颗粒是亲水性材料，而憎水改性组分具有强憎水性，因此在选材中还添加了具有双亲结构的表面活性剂，利用这种表面活性剂的特殊结构使土质颗粒的亲水端与憎水材料的憎水端牢牢地结合在了一起，同时使憎水组分获得良好的分散性。
该材料的特点是(1)通过土质憎水改性，在荒漠化地表表面形成一层透气、抑制水分蒸发的保水层，该保水层可将土质中能够大量蒸发的水分压制于地表，在地表处形成一层具有一定厚度的湿土层，这为适于地表生长的草本植物提供了合理的土壤水分；(2)在材料组成中约有75％为土质颗粒，它来源广泛，可就地取材。因此制备土质砂浆的主体材料可取用荒漠化地区现场表层土，这就为实现现场制作提供了便利条件，从而节省了运输的麻烦，同时节省了人力物力；(3)该材料通过喷射的技术方法实施，效率高，易于操作。材料的制备仅需混合、制浆和淋洒三个步骤，工艺简单，操作简便。不需要庞大设备，仅通过一些体积小巧、便于携带的小型仪器即可完成材料的制备。(4)材料组成中的亲水组分为土质颗粒，憎水组分为一种工业废弃物，价格低廉，易于大面积推广。(5)憎水组分——工业废弃物预先经过了活性炭吸附法的除杂处理，有害成分已经去除，因此该材料无毒，无害。(6)材料组成中的憎水组分可生物降解，因此它是一种环境友好性材料。
实施例3本实施例所采用的配方如下土质颗粒 1000；表面活性剂0.8；憎水组分 120。
有机肥10。
所述表面活性剂是指十二烷基硫酸钠。
所述的憎水组分是指回收的大豆油。
本实施例所采用的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法和使用方法如下(1)制备一次泥浆浆液将1000克土质颗粒混合于水中，搅拌混匀后加入草籽，此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(土质颗粒)，并使荒漠化地区地表表面具有一定的合理湿度。此处采用的水量为10L。将上述混有草籽的泥浆浆液喷洒于荒漠化地区地表。
(2)制备二次泥浆浆液将表面活性剂0.8克、憎水组分120克和有机肥10克混合于水中，搅拌混匀后加入土质颗粒1000克。此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(包括土质颗粒)并具良好的流动性为准。此处采用的水量为12L。
(3)喷洒将步骤(2)制备的浆液充分混匀，采用喷施的方法喷射于步骤(1)所喷洒的第一次泥浆之上。
使用本实施例所提供的土质憎水改性植草喷膜材料所实现的效果如下通过人工气候箱模拟荒漠化地区气候条件，在试验室条件下进行了模拟植草试验。试验结果表明，施加了土质憎水改性植草喷膜材料的对比组，小草生长效果均优于未施加植草喷膜材料的对比组。表现在，施加了植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率达到60％以上，而未施加植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率不到10％。憎水组分的施加比例对小草的生长起到关键性的作用。
土质憎水改性植草喷膜材料是以土质颗粒为基体制成土质砂浆，配合以具憎水性的憎水改性组分，制成复合植草材料。在选材上，土质砂浆中的主要成分之所以选用土质颗粒，主要是由于(1)土质颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水具有较强的吸附性，因此可作为一种保水材料，此外，它还可以吸附外来水(如雨水等)；(2)土质颗粒还具有分布广泛(占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半)、来源丰富、价格低廉等特点；(3)可就地取材，直接简化了材料的制备过程，免去了因材料运输而带来的麻烦。
除了利用土质颗粒材料的保水性能以外，还需在砂浆中添加具有较强憎水性的憎水改性组分，其内含有大量具有憎水性而亲油性的基团。地表土蒸发水分主要通过土壤颗粒间的大孔隙释放土质内部水分。憎水改性组分将包覆在土质颗粒的表层，使土质颗粒间的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子，使其不易从其间穿过，从而抑制荒漠化地区水分的蒸发。由于土质颗粒是亲水性材料，而憎水改性组分具有强憎水性，因此在选材中还添加了具有双亲结构的表面活性剂，利用这种表面活性剂的特殊结构使土质颗粒的亲水端与憎水材料的憎水端牢牢地结合在了一起，同时使憎水组分获得良好的分散性。
该材料的特点是(1)通过土质憎水改性，在荒漠化地表表面形成一层透气、抑制水分蒸发的保水层，该保水层可将土质中能够大量蒸发的水分压制于地表，在地表处形成一层具有一定厚度的湿土层，这为适于地表生长的草本植物提供了合理的土壤水分；(2)在材料组成中约有75％为土质颗粒，它来源广泛，可就地取材。因此制备土质砂浆的主体材料可取用荒漠化地区现场表层土，这就为实现现场制作提供了便利条件，从而节省了运输的麻烦，同时节省了人力物力；(3)该材料通过喷射的技术方法实施，效率高，易于操作。材料的制备仅需混合、制浆和淋洒三个步骤，工艺简单，操作简便。不需要庞大设备，仅通过一些体积小巧、便于携带的小型仪器即可完成材料的制备。(4)材料组成中的亲水组分为土质颗粒，憎水组分为一种工业废弃物，价格低廉，易于大面积推广。(5)憎水组分——工业废弃物预先经过了活性炭吸附法的除杂处理，有害成分已经去除，因此该材料无毒，无害。(6)材料组成中的憎水组分可生物降解，因此它是一种环境友好性材料。
实施例4本实施例所采用的配方如下土质颗粒 920；表面活性剂2；憎水组分 100；有机肥1。
所述表面活性剂是指十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠各1重量份。
所述的憎水组分是指回收的菜籽油、回收的大豆油各50重量份。
本实施例所采用的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法和使用方法如下(1)制备一次泥浆浆液将1000克土质颗粒混合于水中，搅拌混匀后加入草籽，此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(土质颗粒)，并使荒漠化地区地表表面具有一定的合理湿度。此处采用的水量为10L。将上述混有草籽的泥浆浆液喷洒于荒漠化地区地表。
(2)制备二次泥浆浆液将表面活性剂2克、憎水组分100克和有机肥1克混合于水中，搅拌混匀后加入土质颗粒920克。此处所用水的量以能充分悬浮所有组分(包括土质颗粒)并具良好的流动性为准。此处采用的水量为10L。
(3)喷洒将步骤(2)制备的浆液充分混匀，采用喷施的方法喷射于步骤(1)所喷洒的第一次泥浆之上。
使用本实施例所提供的土质憎水改性植草喷膜材料所实现的效果如下通过人工气候箱模拟荒漠化地区气候条件，在试验室条件下进行了模拟植草试验。试验结果表明，施加了土质憎水改性植草喷膜材料的对比组，小草生长效果均优于未施加植草喷膜材料的对比组。表现在，施加了植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率达到60％以上，而未施加植草喷膜材料的对比组中，小草的发芽率不到10％。憎水组分的施加比例对小草的生长起到关键性的作用。
土质憎水改性植草喷膜材料是以土质颗粒为基体制成土质砂浆，配合以具憎水性的憎水改性组分，制成复合植草材料。在选材上，土质砂浆中的主要成分之所以选用土质颗粒，主要是由于(1)土质颗粒细小，层与层之间还存在一定的空隙，因此比表面积大，对水具有较强的吸附性，因此可作为一种保水材料，此外，它还可以吸附外来水(如雨水等)；(2)土质颗粒还具有分布广泛(占地球沉积岩岩石圈和风化壳总量近一半)、来源丰富、价格低廉等特点；(3)可就地取材，直接简化了材料的制备过程，免去了因材料运输而带来的麻烦。
除了利用土质颗粒材料的保水性能以外，还需在砂浆中添加具有较强憎水性的憎水改性组分，其内含有大量具有憎水性而亲油性的基团。地表土蒸发水分主要通过土壤颗粒间的大孔隙释放土质内部水分。憎水改性组分将包覆在土质颗粒的表层，使土质颗粒间的亲水孔转变为憎水孔来阻碍水分子，使其不易从其间穿过，从而抑制荒漠化地区水分的蒸发。由于土质颗粒是亲水性材料，而憎水改性组分具有强憎水性，因此在选材中还添加了具有双亲结构的表面活性剂，利用这种表面活性剂的特殊结构使土质颗粒的亲水端与憎水材料的憎水端牢牢地结合在了一起，同时使憎水组分获得良好的分散性。
该材料的特点是(1)通过土质憎水改性，在荒漠化地表表面形成一层透气、抑制水分蒸发的保水层，该保水层可将土质中能够大量蒸发的水分压制于地表，在地表处形成一层具有一定厚度的湿土层，这为适于地表生长的草本植物提供了合理的土壤水分；(2)在材料组成中约有75％为土质颗粒，它来源广泛，可就地取材。因此制备土质砂浆的主体材料可取用荒漠化地区现场表层土，这就为实现现场制作提供了便利条件，从而节省了运输的麻烦，同时节省了人力物力；(3)该材料通过喷射的技术方法实施，效率高，易于操作。材料的制备仅需混合、制浆和淋洒三个步骤，工艺简单，操作简便。不需要庞大设备，仅通过一些体积小巧、便于携带的小型仪器即可完成材料的制备。(4)材料组成中的亲水组分为土质颗粒，憎水组分为一种工业废弃物，价格低廉，易于大面积推广。(5)憎水组分——工业废弃物预先经过了活性炭吸附法的除杂处理，有害成分已经去除，因此该材料无毒，无害。(6)材料组成中的憎水组分可生物降解，因此它是一种环境友好性材料。
将憎水组分的施加比例控制在一定范围以内，有利于小草获得最大的发芽率，模拟试验中发现，按一亩地面积计算，各成分的优选施加用量分别为工业废品油的优选用量为80～100Kg/亩，表面活性剂的优选施用量为1～15Kg/亩，土质颗粒的优选用量为1500～2000Kg/亩。有机肥的优选用量为20～50Kg/亩。
权利要求
1.一种土质憎水改性植草喷膜材料，其特征在于，其包含的组成成分的重量份数如下土质颗粒 850-1000；表面活性剂 0.8-5；憎水组分 60-120。
2.根据权利要求1所述的土质憎水改性植草喷膜材料，其特征在于，包含的组成成分的重量份数如下土质颗粒 900-920；表面活性剂 2-3；憎水组分 80-100。
3.根据权利要求2所述的土质憎水改性植草喷膜材料，其特征在于，还包含有有机肥1-10重量份。
4.根据权利要求3所述的土质憎水改性植草喷膜材料，其特征在于，所述的表面活性剂是指十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠的任意组合。
5.根据权利要求3所述的土质憎水改性植草喷膜材料，其特征在于，所述的憎水组分是指废机油、回收的菜籽油、回收的大豆油的任意组合。
6.权利要求1或2任意一项所述的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法，其特征在于，步骤如下将上述配方所述量的表面活性剂和憎水组分混合于水中，搅拌混匀后加入所述量土质颗粒，混匀制成泥浆。
7.权利要求3所述的土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法，其特征在于，步骤如下将上述配方所述量的表面活性剂、憎水组分和有机肥混合于水中，搅拌混匀后加入所述量土质颗粒，混匀制成泥浆。
全文摘要
本发明涉及一种土壤改良材料，特别是涉及一种土质憎水改性植草喷膜材料及其制备方法。本发明提供的土质憎水改性植草喷膜材料，其包含的组成成分的重量份数如下土质颗粒850－1000；表面活性剂0.8－5；憎水组分60－120。本发明还提供上述土质憎水改性植草喷膜材料的制备方法。本发明提供的土质憎水改性植草喷膜材料具有环保、方便使用、保水性能强等优点。
文档编号C09K17/40GK1884435SQ200610087418
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月9日 优先权日2006年6月9日
发明者张增志 申请人:中国矿业大学(北京)