專利名稱：高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固沙材料領(lǐng)域，具體涉及一種集城市生活垃圾處理、農(nóng)業(yè)廢棄物處理、植被恢復(fù)為一體的多功能生態(tài)治沙材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
土地退化在近幾十年來(lái)吸引了世界范圍內(nèi)國(guó)際組織、許多國(guó)家政府、研究機(jī)構(gòu)、土地管理部門(mén)和公眾的廣泛注意。土地退化亦稱土地荒漠化，是指人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與脆弱的生態(tài)互相作用造成的土地生產(chǎn)力下降直至土地資源喪失，地表呈現(xiàn)類似荒漠化景觀的土地資源衰退演變過(guò)程。造成土地退化的直接原因有，一方面退化土地的生態(tài)系統(tǒng)本身比較脆弱，抗干擾能力、穩(wěn)定性和自我調(diào)節(jié)能力差；另一方面的原因則是不合理的人類活動(dòng)，如毀林開(kāi)荒、陡坡開(kāi)墾、過(guò)度放牧等。我國(guó)是受土地荒漠化危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，全國(guó)荒漠化土地面積達(dá)246.2萬(wàn)km2，占國(guó)土總面積的27.3％，而且荒漠化土地正在以每年2460km2的速度高速擴(kuò)張?；哪磕杲o國(guó)家造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)540億元。尤其是西部地區(qū)土地的沙化，不僅成為阻礙地區(qū)發(fā)展的主要因素，使當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧民面臨生存的挑戰(zhàn)，而且以沙塵暴的形式波及到首都北京及東南沿海一些城市，甚至飄揚(yáng)過(guò)海，影響到了鄰國(guó)，成為國(guó)際性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。
解決土地荒漠化的根本在于治沙，目前國(guó)內(nèi)外通常采用的方法有生物治沙、工程治沙和化學(xué)治沙。然而各種治沙方法均存在這樣或那樣的問(wèn)題，如生物固沙雖然具有經(jīng)濟(jì)、持久、有效、穩(wěn)定的特點(diǎn)，但可供使用的樹(shù)種少、成活率低、見(jiàn)效慢；工程治沙采用工程技術(shù)機(jī)械地防風(fēng)固沙，最為普遍的是沙障，這種方法可以在一定程度上阻擋沙丘移動(dòng)達(dá)到阻沙固沙的目的，但其防護(hù)高度有限、不能形成綠色覆蓋，時(shí)效短?；瘜W(xué)治沙是利用化學(xué)材料與工藝在沙丘或沙地表面建造固結(jié)層以控制流沙和揚(yáng)沙，但由于其成本高，不能形成綠色覆蓋，存在二次污染，也未得到廣泛應(yīng)用。因此，探索一種快速、時(shí)效長(zhǎng)、見(jiàn)效快、能形成綠色覆蓋、沒(méi)有二次污染、又能提高成活率的治沙方法已迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)當(dāng)前土地沙漠化的嚴(yán)峻形勢(shì)以及由城市生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物的處理等問(wèn)題帶來(lái)的環(huán)境污染，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保、治沙速度快的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料，其特征在于它主要由水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂固狀原料及水組成，固狀原料各組份所占重量份為水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾∶農(nóng)業(yè)廢棄物∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子∶高吸水樹(shù)脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，水固重量比＝0.45-0.55。
所述的水泥為32.5#普通硅酸鹽水泥、42.5普通水泥或52.5普通水泥。
所述的肥料化的城市生活垃圾，是指經(jīng)過(guò)堆肥、機(jī)械粉碎、微生物分解等技術(shù)將生活垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)生物肥料(如專利CN00114599.1，“利用生活垃圾生產(chǎn)有機(jī)生物肥的生產(chǎn)工藝”，發(fā)明人羅學(xué)貴)，或通過(guò)深加工，制成有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合的氮磷鉀復(fù)合肥。目前，國(guó)內(nèi)已開(kāi)辦了多家利用生活垃圾生產(chǎn)生物肥料的工廠，且這種肥產(chǎn)品深受農(nóng)民的歡迎，銷路很廣。
所述的高吸水樹(shù)脂是具有超強(qiáng)吸水能力的新型功能高分子材料，被廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等方面。聚丙烯酸鹽型吸水劑具有優(yōu)良很的吸水和保水能力，高吸水聚丙烯酸鈉是高吸水樹(shù)脂的一個(gè)重要品種，由于產(chǎn)品吸水率高、不發(fā)霉，在近20年得到了快速的發(fā)展，已成為高吸水樹(shù)脂產(chǎn)量中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的品種，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑、石油、日化、食品等領(lǐng)域。本治沙材料即選用聚丙烯酸鈉作為吸水保水劑；聚丙烯酸鉀也可以作為保水劑，它不僅可以避免鈉離子的負(fù)效益，同時(shí)可為植物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)元素。
所述的農(nóng)業(yè)廢棄物多種多樣，按其成分分類主要包括植物纖維性廢棄物(主要包括農(nóng)作物秸桿、谷殼、果殼及甘蔗渣等農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物)和畜禽糞便兩大類。植物纖維性廢棄物可經(jīng)過(guò)漚肥處理或直接鍘成短小的截段(0.8-1.2寸)，作為治沙材料的生產(chǎn)原料。
所述的沙生灌木種子，應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境特點(diǎn)選擇適宜的抗干旱、耐高溫的沙生植物種子，如沙柳、檸條、沙棘、沙蒿等。為了保證種子發(fā)芽率，要篩選并進(jìn)行事先的發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)，為預(yù)防病蟲(chóng)害，種子可在施工前預(yù)先在農(nóng)藥中浸泡、萌芽，之后及時(shí)用于施工。
上述高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1).按重量份為水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾∶農(nóng)業(yè)廢棄物∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子∶高吸水樹(shù)脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，選取固狀原料；按水固重量比＝0.45-0.55選取水；2).先將水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂干拌均勻，再加水?dāng)嚢杈鶆颍酶呶h(huán)保型生態(tài)治沙材料漿體。將漿體裝入混凝土攪拌車運(yùn)送至沙丘，以平行條帶狀或井字狀方格噴灑在沙丘表面，形成5-10mm厚的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料固沙層；形成人工鋪設(shè)植被，施工后及時(shí)噴水或采取人工降雨。
與現(xiàn)存的各種治沙方法相比，本發(fā)明的特點(diǎn)主要在于在治沙材料中摻加高吸水物質(zhì)膨潤(rùn)土和高吸水樹(shù)脂(聚丙烯酸鈉)，可以為植物提供賴以生存的基本元素——水，可以保持生態(tài)治沙材料吸收的水分免于迅速蒸發(fā)散失，為預(yù)先萌芽的沙生灌木種子迅速扎根生長(zhǎng)提供水分的來(lái)源，而且種子經(jīng)過(guò)預(yù)先繁育，在施工后根系會(huì)迅速扎入沙土中，幼苗可以快速在沙漠中生長(zhǎng)，種子的成活率大大提高，治沙速度快；同時(shí)，由于城市生活垃圾中的肥效含量比較豐富，尤其是有機(jī)質(zhì)更為突出，在一定條件下可成為良好的有機(jī)肥料，如對(duì)其分類收集，適當(dāng)處理能夠提高肥效，比化肥更適于植物在沙漠環(huán)境中生長(zhǎng)；農(nóng)作物秸稈由植物纖維組成，而植物纖維又含有大量的多糖和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為種子生長(zhǎng)提供充足的營(yíng)養(yǎng)，提高植物成活率，達(dá)到生態(tài)治沙的目的。因此，利用城市生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物，不僅可以為沙生植物的生長(zhǎng)提供必要的養(yǎng)分，而且也在一定程度上解決了由這些廢物引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題，從而達(dá)到環(huán)保而生態(tài)的治沙目的。
對(duì)此本發(fā)明治沙材料的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室初步研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明治沙材料具有較高的強(qiáng)度(＞10MPa)、良好的吸水保水性能、耐水性、抗凍融性和耐風(fēng)蝕性。
水泥中的堿不利于植物的生長(zhǎng)，但由于該治沙材料中水泥用量不多，而且在其中加入城市生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物后，對(duì)水泥的堿有稀釋的作用，所以在此種情況下可不考慮水泥堿的影響。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1對(duì)某一沙丘進(jìn)行固沙施工，防止其繼續(xù)遷移。分別將32.5#普通硅酸鹽水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和聚丙烯酸鈉按4∶12∶3∶0.5∶1∶0.04的比例先干拌均勻，再按0.5的水固重量比加入清潔水?dāng)嚢杈鶆?，生產(chǎn)出高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料漿體，將其裝入混凝土攪拌車運(yùn)送至指定沙丘，以平行條帶狀或井字狀方格在沙丘表面噴灑該漿體，形成5-10mm厚的固沙層。施工后適時(shí)地對(duì)新鋪設(shè)的植被進(jìn)行噴水，為植物幼苗補(bǔ)充水分，之后對(duì)其進(jìn)行有效的管理，就可形成綠色植被。
實(shí)施例2對(duì)某一沙漠進(jìn)行治理。將42.5普通水泥或52.5普通水泥1份、膨潤(rùn)土6份、肥料化的城市垃圾2.5份、農(nóng)作物秸稈0.5份、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子1份、聚丙烯酸鈉0.022份混合，再按0.5的水固重量比加入清潔水，在混凝土攪拌車內(nèi)拌合均勻，運(yùn)送至指定地點(diǎn)，以平行條帶狀或井字狀方格的布局噴灑于沙地表面，形成5-10mm厚的固沙層。施工后2天向新鋪設(shè)的人工植被噴水，為植物幼苗補(bǔ)充水分，之后對(duì)其進(jìn)行有效的管理，就可形成綠色植被。
實(shí)施例3高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料的制備方法，步驟如下1).按重量份為52.5普通水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾(經(jīng)過(guò)堆肥、機(jī)械粉碎、微生物分解等技術(shù)將生活垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)生物肥料)∶農(nóng)業(yè)廢棄物(如畜禽糞便)∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子(如沙柳)∶高吸水樹(shù)脂(如聚丙烯酸鈉)＝3∶8∶2.8∶0.8∶1∶0.03，選取固狀原料；按水固重量比＝0.45選取水；2).先將水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂干拌均勻，再加水?dāng)嚢杈鶆颍酶呶h(huán)保型生態(tài)治沙材料漿體。
對(duì)沙漠進(jìn)行治理，將漿體裝入混凝土攪拌車運(yùn)送至沙漠，以平行條帶狀或井字狀方格噴灑在沙丘表面，形成5-10mm厚的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料固沙層；形成人工鋪設(shè)植被，施工后及時(shí)噴水或采取人工降雨，之后對(duì)其進(jìn)行有效的管理，就可形成綠色植被。
實(shí)施例4高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料的制備方法，步驟如下1).按重量份為32.5#普通硅酸鹽水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾(通過(guò)深加工，制成有機(jī)無(wú)機(jī)結(jié)合的氮磷鉀復(fù)合肥)∶農(nóng)業(yè)廢棄物(如植物纖維性廢棄物)∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子(如檸條或沙棘)∶高吸水樹(shù)脂(如聚丙烯酸鉀)＝2∶7∶2.6∶0.6∶1∶0.03，選取固狀原料；按水固重量比＝0.55選取水；2).先將水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂干拌均勻，再加水?dāng)嚢杈鶆?，得高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料漿體。
對(duì)沙漠進(jìn)行治理，將漿體裝入混凝土攪拌車運(yùn)送至沙漠，以平行條帶狀或井字狀方格噴灑在沙漠表面，形成5-10mm厚的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料固沙層；形成人工鋪設(shè)植被，施工后及時(shí)噴水或采取人工降雨，之后對(duì)其進(jìn)行有效的管理，就可形成綠色植被。
權(quán)利要求
1.高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料，其特征在于它主要由水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂固狀原料及水組成，固狀原料各組份所占重量份為水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾∶農(nóng)業(yè)廢棄物∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子∶高吸水樹(shù)脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，水固重量比＝0.45-0.55。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料，其特征在于所述的高吸水樹(shù)脂為聚丙烯酸鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1).按重量份為水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾∶農(nóng)業(yè)廢棄物∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子∶高吸水樹(shù)脂＝1-4∶6-12∶2.5-3∶0.5-1∶1∶0.022-0.04，選取固狀原料；按水固重量比＝0.45-0.55選取水；2).先將水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂干拌均勻，再加水?dāng)嚢杈鶆?，得高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料漿體。
全文摘要
本發(fā)明屬于固沙材料領(lǐng)域。高吸水環(huán)保型生態(tài)治沙材料，其特征在于它主要由水泥、膨潤(rùn)土、肥料化的城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、預(yù)先萌芽的沙生灌木種子和高吸水樹(shù)脂固狀原料及水組成，固狀原料各組份所占重量份為水泥∶膨潤(rùn)土∶肥料化的城市生活垃圾∶農(nóng)業(yè)廢棄物∶預(yù)先萌芽的沙生灌木種子∶高吸水樹(shù)脂＝1－4∶6－12∶2.5－3∶0.5－1∶1∶0.022－0.04，水固比＝0.45－0.55。本發(fā)明具有環(huán)保、治沙速度快的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C09K17/40GK1752179SQ200510019538
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者胡曙光, 丁慶軍, 吳靜, 何永佳, 呂林女, 王發(fā)洲, 田耀剛 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)