环保型固沙材料的研究进展

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环保型固沙材料的研究进展

2024-07-16 05:13| 来源: 网络整理| 查看: 265

木质素是天然的高分子材料,是继纤维素后的第二大生物质资源[14]。未妥善处理的秸秆、造纸废液中含有大量木质素,木质素得不到有效利用并且严重污染生态环境。治沙工作者将木质素通过加工应用于荒漠化防治中,利用了难以处理的农业、工业废料的同时还保护了生态环境[15-16]。造纸废液的不同蒸煮工艺会影响木质素的结构,主要分为木质素磺酸盐和碱木质素。最初国外研究人员将木质素磺酸盐应用于土壤改良。木质素磺酸盐可使土壤强度提高,为了达到理想的抗风蚀效果,需将用量增加到500~2 000 kg·hm-2[17]。为提高防风蚀能力,Zaslavsky[18]利用木质素磺酸盐与乙烯基类单体接枝共聚制备了一种可用来防风蚀的土壤改良剂。李建法等[19-21]通过接枝改性技术制备出木素磺酸盐型固沙材料,用量10 g·m-2可以抵御21.1 m·s-1风速吹蚀。王丹等[22]在模拟风蚀实验中,在用量大于15 g·m-2后,可抵御强沙尘暴,且水蚀率小于4%,且在乌兰布和沙漠现场试验中效果良好。木质素类固沙材料在具有良好固沙效果的同时探究其是否具有环保性,研究者将造纸厂(pH 7.1)的废水进行浓缩,使用粗木质素磺酸盐粉末与丙烯酸、甲醛接枝共聚,制成的新型固沙材料水溶性好、具有良好的生物降解潜力且不产生额外的污染[23]。姜疆等[24]对木质素磺酸盐基固沙材料的生态效应方面进一步研究,发现该固沙材料对植物生长无害、促进植物种子的萌发。在自然条件下,该固沙材料生物降解需较长时间,但接种白腐菌后可加速其降解过程。在研究碱木质素的改性方面,研究者利用草浆造纸黑液中提取木质素制备的固沙材料,是一种植物友好型材料,可以与沙漠物种的播种和种植结合使用,喷施后荒漠植物沙米、沙蒿等可2~3 a形成群落,可以有效稳定沙丘并且土壤有机质和全氮显著增加,有利于植物更新和群落的可持续性[25]。研究者为提高固沙效果添加了苯酚,形成的固结层的硬度较缩合前提高44倍,有较好的抗风蚀能力且不妨碍雨水渗漏还具有保水性[16]。研究者在此基础上添加了尿素,发现纯化碱木质素与脲醛具有良好的交联反应,且尿素的质量分数应在10%~20%,在浓度为1%~2%、5 L·m-2的剂量下,具有良好的固沙保水效果,促进植物生长发育[26-30]。木质素固沙材料因其水溶性的特点,在降水过多的地区效能弱化,在潮湿或多雨条件下探讨其力学特性将促进木质素固沙材料在实际中的应用。除了快速胶结、高效固沙外,此类固沙材料的附属功能也得到了充分挖掘,如透水性、保水性、透气性、耐久性和植物可穿透等,故改性木质素类固沙材料具有良好的应用前景。



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