具有節(jié)水調(diào)溫固沙功能的黏土基固沙材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種黏土基固沙材料，尤其涉及一種具有節(jié)水、調(diào)溫、固沙功能的黏土 基固沙材料，屬于治沙固沙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 土地沙漠化是一個世界性的生態(tài)環(huán)境問題。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP)統(tǒng)計，全 球已經(jīng)受到和預(yù)計會受到荒漠化影響的地區(qū)占全球土地面積的35%。我國是世界上荒漠化 嚴(yán)重的國家之一。全國沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調(diào)研結(jié)果表明，我國荒漠化土地 面積為262. 2萬平方公里，占國土面積的27. 4%，近4億人口受到荒漠化的危害，每年因荒漠 化危害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1200億元，生態(tài)，社會和經(jīng)濟(jì)均受到了嚴(yán)重的影響。
[0003] 解決沙漠地區(qū)生態(tài)恢復(fù)重建問題，首要問題是解決沙粒的移動問題。在不同的地 區(qū)，流沙區(qū)的治理措施不同，但主要有工程固沙、生物固沙、化學(xué)固沙3種。對比實(shí)際效果發(fā) 現(xiàn)，大部分工程固沙(如使用尼龍方格）和化學(xué)固沙(如使用水玻璃）是失敗的，并會對沙區(qū) 環(huán)境帶來嚴(yán)重的二次污染。近年來，隨著人們環(huán)保意識的提高，采用植物固沙為主、工程措 施固沙(使用環(huán)境友好材料）為輔的固沙方法被大量推廣。其次，恢復(fù)植被重建。植被的生 存，離不開營養(yǎng)和水分，但流沙恰好提供不了這兩類物質(zhì)，因此，如何長久有效的為固沙植 物提供營養(yǎng)和水分，是生態(tài)恢復(fù)建設(shè)的重要條件。另外，沙漠晝夜溫差大，溫度驟升驟降現(xiàn) 象對沙區(qū)植物的存活也有重要的影響。所以，開發(fā)一種綠色環(huán)保的固沙劑顯得尤為重要。
[0004] 目前，固沙劑的研宄較為廣泛，報道最多的就是化學(xué)固沙劑，例如內(nèi)交聯(lián)型可生物 降解水性聚氨酯固沙劑，淀粉接枝丙烯酸/醋酸乙烯酯固沙劑，高分子有機(jī)固沙劑，生物質(zhì) 廢棄物與化學(xué)試劑結(jié)合制備的固沙劑，無機(jī)鹽類固沙劑等?；瘜W(xué)固沙劑的主要優(yōu)點(diǎn)是制備 方便，耐候性好，但其缺點(diǎn)也是致命的，大部分化學(xué)固沙劑在流沙表面噴灑后，造成沙生植 物大面積死亡，雨水的通過性也不好，更重要的是一旦沙面被破壞后，留在沙漠中的化學(xué)固 沙劑會對環(huán)境造成二次污染，很難降解清理。
[0005] 在眾多的固沙劑中，淀粉基固沙劑、生物質(zhì)廢棄物基固沙劑及黏土基固沙劑是完 全環(huán)?？山到獾?，也可以給沙生植物提供生長的營養(yǎng)，但淀粉基固沙劑要用到大量的淀粉， 會造成成本的提高，也對糧食的供應(yīng)造成了潛在的危險。生物質(zhì)廢棄物及黏土基固沙劑從 根本上可以解決這兩個問題，是近年來固沙劑領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)。
[0006] 中國專利（CN 102229804 A)中提到了一種黏土基固沙材料，該黏土基復(fù)合固沙材 料以黏土、水玻璃、路易斯酸、有機(jī)高分子等為原料，按一定的比例混合，加水配制成一定濃 度的溶液后，噴灑到沙的表面，在露天環(huán)境讓其自然干燥，形成固結(jié)皮；或先將黏土和沙子 按一定的比例混合均勻，堆放成格子，再在其表面噴灑由水玻璃，路易斯酸、有機(jī)高分子和 水配成的溶液，在露天環(huán)境讓其自然干燥，形成固結(jié)皮，制備成防沙固沙薪土格。該發(fā)明的 缺點(diǎn)是原料中大量使用了水玻璃及有機(jī)高分子材料，這樣的固沙劑對環(huán)境仍然會造成二次 危害。中國專利（CN 103289017 A)以黏土為主要原料，接枝共聚丙烯酰胺類、生物膠得到的 固沙劑，雖然該發(fā)明提到了保水保溫的效果，但是大量使用聚丙烯酰胺提高了材料的成本， 降低了材料的降解能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種具有節(jié)水調(diào)溫固沙功能的 黏土基固沙材料。
[0008] 一、黏土基固沙材料 本發(fā)明具有節(jié)水調(diào)溫固沙功能的黏土基固沙材料，是以黏土、生物質(zhì)廢棄物、動物骨 頭、動物糞便、珍珠巖、氫氧化鉀、磷酸、乳酸、天然乳化劑、纖維素為原料制備而成。其具體 原料配比和制備工藝如下： 原料配比：以重量份計 黏土 60~85份，生物質(zhì)廢棄物15~8份，動物骨頭5~2份，動物糞便5~1份，珍珠巖2~1 份，乳酸3~1份，氫氧化鉀3~0. 3份，磷酸1~0. 1，天然乳化劑1~0. 6份，纖維素5~1份。
[0009] 制備工藝： (1) 將生物質(zhì)廢棄物、動物糞便干燥，粉碎，過400目篩后混合，并用水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為55~80%的懸浮液；加入氫氧化鉀后，在55~100°C下活化5~15h，再加入磷酸中和，得到活 化的生物質(zhì)廢棄物和動物糞便懸浮液； (2) 將動物骨頭粉碎、過400目篩后用水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~10%的懸浮液，并在 35~100°C下活化2~5h，得到活化的動物骨頭凝膠狀固體； (3) 將活化的生物質(zhì)廢棄物和動物糞便懸浮液，活化的動物骨頭凝膠狀固體，黏土，珍 珠巖粉末，乳酸，纖維素及天然乳化劑混合后高速攪拌(攪拌速度是800~1500r/min，時間是 l~3h)，然后加水配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~30%的乳液，即得本發(fā)明的固沙材料。
[0010] 其中黏土為黃土，紅土，白土，黑土，坡縷石，蒙脫土，高嶺土等；其粒徑在200目以 上。黏土的主要作用是形成黏土結(jié)皮的，并起到保溫作用，同時為植物提供營養(yǎng)。
[0011] 生物質(zhì)廢棄物采用植物秸桿(玉米秸桿，水稻秸桿，花生秸桿，小麥秸桿，馬鈴薯秸 桿，高粱秸桿，谷物秸桿，向日葵秸桿，蕎麥秸桿，鋸末，樹葉)，馬鈴薯廢渣等。生物質(zhì)廢棄物 主要是增強(qiáng)黏土結(jié)皮抗壓抗風(fēng)蝕的作用，另外生物質(zhì)廢棄物可以是黏土結(jié)皮內(nèi)部疏松，增 加植物根部的透氣性。
[0012] 天然乳化劑可以是卵磷脂、羊毛脂、羊毛醇、羊毛酸、蜂蠟中的至少一種；天然乳化 劑的作用是分散水溶液中的各組分，使各組分能夠更加均勻的混合，并且使得固沙材料在 運(yùn)輸使用過程中減少相分離。
[0013] 所述珍珠巖的粒徑在400~800目；珍珠巖主要是協(xié)同黏土，增加固沙材料的溫度 調(diào)控作用。
[0014] 纖維素可以甲基纖維素，羥丙基甲基纖維素，羥乙基纖維素。纖維素在溶液狀態(tài) 時，起到潤滑的作用，使得溶液的噴灑更為順暢；在固沙材料結(jié)皮后，該材料在固體狀態(tài)能 夠提高黏土結(jié)皮的抗風(fēng)蝕能力。
[0015] 動物骨頭可以是任何動物的骨骼，其作用主要是發(fā)揮天然膠黏劑的作用，添加該 物質(zhì)后，結(jié)皮形成的時間能夠大大縮短，從而使得固沙材料的效率。
[0016] 動物糞便任何動物的糞便，其為植物提供天然營養(yǎng)元素的作用；另外該物質(zhì)中含 有大量的微生物，能夠調(diào)控結(jié)皮的疏松程度，更利于植物的生長。結(jié)皮過于緊密，不利于植 物的生長。
[0017] 氫氧化鉀主要是對生物質(zhì)廢棄物進(jìn)行活化，使其能夠更好的