專利名稱：一種固水劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于固水劑配方的改進，涉及作物土壤水分改善技術領域。
背景技術：
近年來，土壤的荒漠化已引起了全社會的普遍關注，我國投入了大量的人力物力營造生態(tài)林，由于缺乏必要的手段，干旱成為影響植樹造林成活的制約因素。固體水是專門用于干旱環(huán)境下植樹造林的新技術產(chǎn)品，為干旱區(qū)造林提供了技術保障，解決了干旱土壤造林的水分供應難題，在我國生態(tài)環(huán)境建設中具有廣闊的應用前景和重大的社會、經(jīng)濟效益。經(jīng)檢索，該領域相關專利有4個①一種固體水(申請?zhí)枮镃N 00105783.9)，該發(fā)明公開了一種固體水的技術方法，是由“科瀚98E型”高吸水樹脂加上液體水混合制成。②長效固體水、水膜法植樹方法及其植樹膜(申請?zhí)枮镃N 01101462.8)，該發(fā)明也是采用高吸水樹脂為材料制備而成。以上兩個專利所涉及固體水實際上是采用高吸水樹脂，屬于吸水劑。雖然能夠緩慢地釋放出液體水保持土壤濕潤，在雨后或灌溉后能吸水而儲存一定水分，再緩慢釋放，但在干旱、半干旱荒漠化地區(qū)及水資源貧乏地區(qū)，由于降水主要集中在7、8、9三個月，所以在干旱期使用就存在有與植物的爭水問題，已有研究報道(李青豐等，對吸水劑抗旱作用機理一些問題的探討，《(干旱區(qū)資源與環(huán)境》，2001，(2)，85～88)，對吸水劑抗旱作用機理提出了置疑，認為吸水劑對環(huán)境中水分的吸收及對植物釋放水分是相互矛盾的。吸水劑這類保水劑是在物理間隙中儲存或釋放水的高分子聚合物，其釋放水的過程是純物理變化，因此，吸足水的保水劑放入土壤后，其釋放水的時間受環(huán)境溫度和濕度的影響很大，供水有效期長短不可預先設定。并且由于它是高分子吸水材料，采取在有水時吸儲水，缺水時釋放水的方式為植物提供水分，因此沒有給土壤提供增量水分，它的吸水、釋水與植物需水之間有一個供求的臨界度，當嚴重缺水時，有可能出現(xiàn)與植物爭水，反吸植物體內(nèi)水分，加速植物的死亡。同時吸水劑的聚合需要通氮、加熱、冷凝等，因此對合成條件和設備都有嚴格的要求。這類吸水劑是采用丙烯酰胺或其衍生物和硝酸鈰銨等為主要原料合成的一種高分子聚合物，其本身不分解或難分解，甚至部分物質還有毒有害，長期施于土壤會造成植物傷根、土壤板結，如今歐盟國家已明令禁止使用此類產(chǎn)品。③固體水及制作方法(申請?zhí)枮镃N 00110202.8)該發(fā)明的固體水由水、高分子多肽的高聚合物、海藻酸鈉組成。制造過程是將高分子多肽的高聚合物和海藻酸鈉用水浸泡，攪拌成糊狀，再將糊狀混合物加入熱水攪拌，冷卻后形成產(chǎn)品。其固體水在制作過程需加熱，生產(chǎn)好后運至使用地，不利于就地生產(chǎn)；該產(chǎn)品1kg所需要的原材料成本為0.42～0.90元。④固體水及其應用(申請?zhí)枮镃N 00107121.1)該固體水的組成包括水、增稠劑和固化劑。該方法生產(chǎn)1kg固體水所需要的原材料成本為1.63～2.60元。以上兩種產(chǎn)品的原材料成本較高，不利于推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種固水劑，使其制備的固體水具有價格低廉、制備簡單、性能可靠、使用方便、供水有效期可預先設定，且能夠自然降解，對土壤無污染的優(yōu)點。
本發(fā)明提出的固水劑的組成有組分A和組分B，各組分的重量百分比為組分A 瓜爾豆膠和/或羥丙基瓜膠為22～30％；組分B 硼砂為12～18.5％，丙二醇為54～60％。
其優(yōu)化選擇為組分A 瓜爾豆膠和/或羥丙基瓜膠為25～29％；組分B 硼砂為14～18％，丙二醇為55～59％。
本發(fā)明的特征還在于，為了加速固體水在土壤中的降解和釋水，還可以添加有組分C纖維素酶，其在固水劑中的酶活力含量為50～500u/kg；優(yōu)化含量為100～400u/kg。
本發(fā)明的產(chǎn)品做為商品時，各組分按比例配制后，按組分A、B、C分別包裝，再用大包裝。
本發(fā)明固水劑是與水混合制備固體水，二者的重量比最終為1∶45～55，較合適的范圍為1∶48～52。具體步驟為先用少許水使組分B完全溶解，再于剩余水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹；再將組分B的溶解液倒入混合，繼續(xù)攪拌使其充分交聯(lián)；若有組分C則混入后攪拌均勻，即形成固體水(其為無流動性膠體)。
本發(fā)明所用瓜爾豆膠是用豆科植物瓜兒豆的胚乳經(jīng)研磨加工而成，主要是由半乳糖和甘露糖聚合而成，屬于天然半乳甘露聚糖，是天然的增稠劑，溶于水能形成大分子的天然親水膠體，達到迅速增稠的功效。瓜爾豆膠是已知的最有效、水溶性最好的天然聚合物。在低濃度下，可形成高粘稠溶液，表現(xiàn)出非牛頓流變特性。羥丙基瓜膠是天然瓜爾膠經(jīng)過改性形成的一種植物膠，常用作增稠劑、減阻劑，具有水合溫度低、交聯(lián)性能好、稠化能力強、熱穩(wěn)定性好、耐生物降解及殘渣低等優(yōu)點。通過與硼砂-水-丙二醇交聯(lián)形成凝膠狀固體，丙二醇的加入可使其交聯(lián)更充分，提高交聯(lián)效果。
本發(fā)明固水劑所制備的固體水是將普通水固化，構成三維的網(wǎng)狀結構，使水分失去流動性和滲透性，由液體變成了粘度倍增、電導率銳減、有彈性的凝膠狀固體，含水量達95％以上。在使用時置于植物根系附近，在土壤微生物或酶的作用下發(fā)生生物降解，直接釋放水分供植物生長所需，且降解后的產(chǎn)物作為有機肥料能夠被植物吸收利用。硼砂是土壤里存在的無污染、無公害的物質，所以本發(fā)明固水劑在應用中的最后殘留是無污染、無公害的。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，能使固體水的制備簡化，可直接就地配制，現(xiàn)場使用。固水劑的生產(chǎn)設備簡單，原材料易得，成本低廉，有利于推廣應用。經(jīng)核算用本發(fā)明固水劑所制備固體水的原料成本在0.25～0.5元/Kg。由于本發(fā)明是以固水劑為產(chǎn)品，無水分重量，相比已有技術所生產(chǎn)的固體水運輸重量可降低95％左右。
本發(fā)明所用原材料均為可降解的高分子物質，無毒無害，屬環(huán)保性材料，生產(chǎn)中沒有毒害物質產(chǎn)生，生成的固體水降解后無殘留、無毒害、無污染。降解后的產(chǎn)物能促進土壤有益微生物的增加，是一種生態(tài)環(huán)保產(chǎn)品，解決了吸水劑所帶來的污染問題。
本發(fā)明所形成的固體水除可被微生物降解外，還可以通過纖維素酶來控制降解速率和釋水量，由于瓜爾豆膠主要由甘露糖和半乳糖支鏈構成，纖維素酶可將其降解為短鏈分子，破壞了固體水的網(wǎng)狀結構，從而使水分釋放出來。
具體實施例方式
例1組分A2.5g瓜爾豆膠和2.5g羥丙基瓜膠。
組分B3g硼砂、11ml丙二醇。
將組分A、B分別包裝。
固體水的制備方法用200ml水與組分B混合，攪拌至硼砂完全溶解；再于860ml水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹，將組分B的溶解液倒入組分A液中，不斷攪拌使其充分交聯(lián)，形成固體水。該固體水在土壤中水分釋放期為33天左右。
例2組分A5.3g瓜爾豆膠。
組分B3g硼砂、11.5ml丙二醇。
組分C活力為600u/g的纖維素酶0.01g。
將組分A、B、C分別包裝裝箱。
固體水的制備方法用200ml水與組分B混合，攪拌至硼砂完全溶解；再于730ml水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹，將組分B的溶解液倒入組分A液中，不斷攪拌使其充分交聯(lián)，加入組分C攪拌均勻，形成固體水。該固體水在土壤中水分釋放期為18天左右。
例3組分A4.7g羥丙基瓜膠。
組分B2.6g硼砂、10.5ml丙二醇。
組分C活力為600u/g的纖維素酶0.006g。
將組分A、B、C分別包裝裝箱。
固體水的制備方法用200ml水與組分B混合，攪拌至硼砂完全溶解；再于770ml水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹，將組分B的溶解液倒入組分A液中，不斷攪拌使其充分交聯(lián)，加入組分C攪拌均勻，形成固體水。該固體水在土壤中水分釋放期為23天左右。
例4組分A5g瓜爾豆膠。
組分B2.8g硼砂、9ml丙二醇。
將組分A、B分別包裝裝箱。
固體水的制備方法用140ml水與組分B混合，攪拌至硼砂完全溶解；再于664ml水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹，將組分B的溶解液倒入組分A液中，不斷攪拌使其充分交聯(lián)，形成固體水。該固體水在土壤中水分釋放期為30天左右。
例5組分A4.7g羥丙基瓜膠。
組分B2.8g硼砂、10ml丙二醇。
組分C活力為600u/g的纖維素酶0.012g。
將組分A、B、C分別包裝。
固體水的制備方法用140ml水與組分B混合，攪拌至硼砂完全溶解；再于824ml水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹，將組分B的溶解液倒入組分A液中，不斷攪拌使其充分交聯(lián)，加入組分C攪拌均勻，形成固體水。該固體水在土壤中水分釋放期為13天左右。
權利要求
1.一種固水劑，其特征在于所述固水劑的組成有組分A和組分B，各組分的重量百分比為組分A瓜爾豆膠和/或羥丙基瓜膠為22～30％；組分B硼砂為12～18.5％，丙二醇為54～60％。
2.根據(jù)權利要求1所述的固水劑，其特征在于各組分的重量百分比為組分A瓜爾豆膠和/或羥丙基瓜膠為25～29％；組分B硼砂為14～18％，丙二醇為55～59％。
3.根據(jù)權利要求1所述的固水劑，其特征在于所述固水劑中添加有組分C纖維素酶，其在固水劑中酶活力含量為50-500u/kg。
4.根據(jù)權利要求1-3所述的任意固水劑，其特征在于各組分按比例配制后，按組分A、B、C分別裝，再用大包裝。
5.根據(jù)權利要求1所述固水劑的使用方法，其特征在于固水劑是與水混合制備固體水，二者的重量比最終為1∶45-55；具體步驟為先用少許水使組分B完全溶解，再于剩余水中加入組分A，不斷攪拌使其充分溶脹；再將組分B的溶解液倒入混合，繼續(xù)攪拌使其充分交聯(lián)；若有組分C則混入后攪拌均勻，即形成固體水。
全文摘要
一種固水劑，本發(fā)明的特點是由22－30％的瓜爾豆膠和/或羥丙基瓜膠、12－18.5％的丙二醇組成；還可以添加50－500u/kg活力單位的纖維素酶。其與水混合制備固體水，能用于干旱地區(qū)的植樹造林。與已有技術相比，本發(fā)明能使固體水的制備簡化，可直接就地配制，現(xiàn)場使用；固水劑的生產(chǎn)設備簡單，原材料易得，成本低廉，有利于推廣應用；由于本發(fā)明是以固水劑為產(chǎn)品，無水分重量，相比已有技術所生產(chǎn)的固體水運輸重量可降低95％左右。本發(fā)明所用原材料均為可降解的高分子物質，無毒無害，屬環(huán)保性材料，生產(chǎn)中沒有毒害物質產(chǎn)生，生成的固體水降解后無殘留、無毒害、無污染；降解后的產(chǎn)物能促進土壤有益微生物的增加，是一種生態(tài)環(huán)保產(chǎn)品，解決了吸水劑所帶來的污染問題。
文檔編號C09K17/50GK1594501SQ20041002624
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權日2004年6月18日
發(fā)明者任平, 張強, 馬齊, 阮祥穩(wěn), 陳衛(wèi)鋒 申請人:陜西省科學院酶工程研究所