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基本信息

項(xiàng)目名稱：
微孔保水型固沙劑的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目研究基于目前國(guó)內(nèi)目前普遍采用的化學(xué)固沙及固沙技術(shù)存在固沙劑造價(jià)較高，施工強(qiáng)度大、效率低，且固沙層因強(qiáng)堿性和無(wú)孔隙等造成植物無(wú)法生長(zhǎng)，僅能起到單一的固沙作用等缺陷，從而研究開發(fā)中性微孔型化學(xué)固沙劑及其施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“固沙—綠化”一體化的治沙新思路，不僅具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
詳細(xì)介紹：
我國(guó)面臨的巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之一，土地沙漠化日益嚴(yán)重，導(dǎo)致沙塵暴的發(fā)生頻率越來(lái)越高，強(qiáng)度也越來(lái)越大，因此對(duì)沙漠的綜合治理已引起人們的高度關(guān)注。目前普遍采用的化學(xué)固沙及固沙技術(shù)存在固沙劑造價(jià)較高，施工強(qiáng)度大、效率低，且固沙層因強(qiáng)堿性和無(wú)孔隙等造成植物無(wú)法生長(zhǎng)，僅能起到單一的固沙作用。所以，研究開發(fā)中性微孔型化學(xué)固沙劑及其施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“固沙—綠化”一體化的治沙新思路，不僅具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，而且有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 本產(chǎn)品以來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜的堿性無(wú)機(jī)原料水玻璃、生石灰等為主要原料,輔之以少量的使用廣泛，價(jià)格低廉的陰離子表面活性劑，合成了一種具有水溶性好、黏結(jié)強(qiáng)度大、固結(jié)強(qiáng)度較高、熱穩(wěn)定性好、吸水保水性能較好、抗老化，并且非常適合沙生植物的一種高強(qiáng)度的多功能化學(xué)固化劑。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

發(fā)明目的：基于目前我國(guó)面臨的沙漠化問(wèn)題及對(duì)沙漠的綜合治理過(guò)程中化學(xué)固沙及固沙技術(shù)的諸多缺陷，研究開發(fā)中性微孔型化學(xué)固沙劑及其施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“固沙—綠化”一體化的治沙新思路，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和環(huán)境效益。 基本思路：1、化學(xué)固沙原理的設(shè)計(jì)和完善：基于單一固化層固沙原理，研制了一種中性微孔化學(xué)固沙劑及其固沙技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“化學(xué)/植物治沙”一體化的新目標(biāo)。2、關(guān)鍵固沙材質(zhì)的選擇和試驗(yàn)：選用無(wú)機(jī)類和有機(jī)類混用的方式，以生石灰和水玻璃兩種無(wú)機(jī)材料為基礎(chǔ)固沙殼體，再輔以有機(jī)類表面活性劑以及高分子材料，共同組成固沙劑。3、固沙操作流程的設(shè)計(jì)：借助化學(xué)模擬設(shè)計(jì)軟件對(duì)部分固沙流程進(jìn)行模擬和分析，分析每一步實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)施工的可行性和可操作性。4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及中試：用最經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并進(jìn)一步對(duì)固沙劑的材質(zhì)組成和試驗(yàn)配比進(jìn)行對(duì)比和完善。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、中性微孔型化學(xué)固沙劑的配方；2、采用兩次噴淋，24小時(shí)固化的固沙方法；3、適于植物生長(zhǎng)的固沙層(pH 7.3) 技術(shù)關(guān)鍵：1、中性微孔保水型固沙劑的配方；2、LG固沙劑1和LG固沙劑2的配比；3、“化學(xué)/植物治沙”一體化的固沙新技術(shù) 主要技術(shù)指標(biāo)：1、固沙層抗壓強(qiáng)度：0.250-0.350MPa；2、固結(jié)層抗風(fēng)蝕程度：≤15m/s風(fēng)速下基本不風(fēng)化；3、固結(jié)層厚度：2-3cm；4、固沙層pH: 7.3；5、保水性能：1:200-1:300；6、有效孔隙度：≥15%；7、植物成活率: ≥70%

科學(xué)性、先進(jìn)性

1、中性微孔型化學(xué)固沙劑的配方 本作品所采用的原料均價(jià)廉易得，制備工藝簡(jiǎn)單，施工操作方便，用量較小。其配方組成和固沙方法與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品完全不同；同時(shí)，十二烷基苯磺酸、AES、6501等試劑均屬首次在同類產(chǎn)品中引入，從而使得固沙后表面形成大量易于植物生長(zhǎng)的不規(guī)則微孔。 2、采用兩次噴淋，24小時(shí)固化的固沙方法 本產(chǎn)品克服了目前國(guó)內(nèi)普遍采用的一次密封覆蓋的高堿性（pH>11）和無(wú)空隙，致使植物無(wú)法生長(zhǎng)的固沙技術(shù)存在的缺陷。首創(chuàng)二次噴淋中性微孔固沙法，將LG固沙劑1和LG固沙劑2，按照一定比例，依次進(jìn)行微量噴淋，并在24小時(shí)內(nèi)固化。同時(shí)將植物種子包裹在其中，為后期植物固沙提供了良好的基礎(chǔ)。 3、適于植物生長(zhǎng)的固沙層(pH 7.3) 本產(chǎn)品采用獨(dú)創(chuàng)的酸堿配合體系，在達(dá)到化學(xué)固沙的標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，使固化層pH 7.3，即植物生長(zhǎng)的最適宜環(huán)境條件。同時(shí)本產(chǎn)品經(jīng)過(guò)中試，已經(jīng)完全達(dá)到預(yù)期效果，完成了化學(xué)—植物固沙相結(jié)合的效果。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2010.12 西安 西安理工大學(xué)第十九屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

一切技術(shù)專利無(wú)償轉(zhuǎn)讓甘肅民勤治沙站

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、樣品、演示動(dòng)畫

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 本產(chǎn)品具有成本低、效能高、環(huán)境污染小的特點(diǎn)。與生物質(zhì)資源類固沙劑相比,石油類、合成類固沙劑不能自然降解，而且在固沙的同時(shí)，會(huì)不同程度地對(duì)沙漠地區(qū)造成污染。而本固沙劑則是在可再生的天然無(wú)機(jī)及高分子材料的基礎(chǔ)上開發(fā)固沙及保水材料，既達(dá)到了防風(fēng)固沙、恢復(fù)植被的目的，又避免了其他高分子材料對(duì)沙漠地區(qū)的污染。因此，本產(chǎn)品的具有開發(fā)研究?jī)r(jià)值及推廣應(yīng)用前景，必將對(duì)改善荒漠化地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要的影響。 適用范圍及推廣前景 我國(guó)是世界上受沙漠化危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，30個(gè)省份的889個(gè)縣、旗、區(qū)分布有沙化土地。全國(guó)沙漠、戈壁和荒漠化土地已達(dá)179.97萬(wàn)平方公里，占國(guó)土面積的18%。每年因沙漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)540億元人民幣，影響著近4億人的生產(chǎn)和生活，嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 本產(chǎn)品適用于中等面積沙化及半沙化土地的沙土固化及治理；適用于中等風(fēng)速、年降水量在300mm以下的沙漠地區(qū)的風(fēng)沙治理及植被恢復(fù).因此，沙土穩(wěn)定劑的研發(fā)具有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用推廣價(jià)值。

同類課題研究水平概述

目前，研究最多的化學(xué)固沙是采用合成材料，在沙丘或沙質(zhì)地表形成既能防止風(fēng)力吹蝕，又具有保持水分和改良沙地性質(zhì)的固結(jié)層，以達(dá)到控制和改善沙害環(huán)境,提高沙地生產(chǎn)力的目的。其中高分子固沙劑因具有性能優(yōu)良，原料易得，使用方便等特點(diǎn),研究最為廣泛。Lahalih研制了復(fù)合磺化尿素、三聚氰胺、甲醛樹脂固沙劑，但容易揮發(fā)出有毒物質(zhì)甲醛；Yang等探討了以聚天門冬氨酸為固沙劑在模擬自然條件下的使用情況，由于價(jià)格偏高，很難推廣應(yīng)用；譚雪琴等制備了以聚乙烯醇為原料的化學(xué)固沙劑，其合成工藝簡(jiǎn)單，但粘結(jié)強(qiáng)度較低。 目前，化學(xué)固沙產(chǎn)品仍存在固沙周期短、使土壤板結(jié)及價(jià)格較貴等不足；曹有名曾以乙酸乙酯為溶劑,由自由基溶液共聚反應(yīng)制備了丙烯酸酯-2-乙酸乙烯酯共聚物壓敏粘合劑。訾言勤等采用高嶺土與可自然降解的高分子聚合物聚丙烯酰胺（PAM）作為主要原料制造了一種較為理想的固沙劑。
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