专利名称：缓释水生产方法及采用该方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缓释水的生产方法及采用该方法的生产设备。具体地说本发明对现有的缓释水(或称固体水、干水等)提出了一种改进的生产方法及相应的设备。
缓释水是一种通过交联剂、固型剂在水中的交联反应使普通液体水形成具有三维网状结构和固体特性的束缚水。其具有在生物降解条件下缓慢释放液体水的功能。其应用于农业和林业领域，可以持续定量地为植物生长提供水分。
背景技术：
水是植物生存的基本条件。目前世界各地面临着缺水问题，特别是一些沙漠化严重的地区，年降雨量不到300nun，人畜饮水都成问题，栽种树木更是难以成活。对于干旱地区而言，普通浇水方式所浇灌的水有70％被渗入地下或蒸发到大气中，有限的水资源不能得到有效的利用。为此，在现有技术中已经发明出了一种缓释水(或称固体水、干水等)，如美国专利US4865640中公开的一种“干水”。其为凝胶状产品，它触摸起来是干燥的，而外观是半固体的。这种“干水”含有约98％束缚成固体形式的水。当处于天然土壤的微生物环境中时，固体束缚的水逐渐转变成液体水。使这种“干水”液化的细菌和其他微生物不会迁移到凝胶中，仅作用在凝胶暴露的表面上。所以，“干水”的液化速率可通过控制暴露到土壤中的“干水”的表面数量来控制。已知这种缓释水具有便于运输的优点。将这种缓释水安置于植物的根部可以持续3个月左右缓慢地释放植物生长所需的水分。这样可以使植物安全地度过干旱季节，又避免了普通浇水方式所产生的水资源的浪费。
在中国专利文献CN1291426A、CN1325602A等现有技术中，分别公开了一种所述缓释水的生产方法。这些现有技术的生产方法中使用了诸如风化煤粉碎、氨水、丙烯酸、过硫酸铵等原料，这些原料在生产中或制成的缓释水在使用中会造成对大气或对土壤的污染。其中对土壤的污染将会产生长期的不可逆转的影响。
随着可再生天然多糖物质研究的深入，可再生天然多糖物质在这一领域中被越来越广泛地应用，如在中国专利文献CN1318283A及CN1319618A中所公开的那样。在这些现有技术中。通常如CN1318283A先将水溶性增调剂溶于水中，制成粘稠液体，再向其中加入固化剂，使其固定，变成固体水。或如CN1319618A采用间歇聚合，将多糖类固型剂在反应器中进行一定的聚合反应(水化)，然后将有一定粘稠度的水溶液在搅拌器中胶便均匀的过程中加入交联剂进行交联反应。然而，这些现有技术存在着生产效率低的缺陷。这是因为水溶性增调剂或多糖类固型剂极不容易与水溶合并伴随由块状存在，需要较长的搅拌时间才能将其搅拌开。而在将所述水溶性增调剂或多糖类固型剂完全搅拌开之前如果加入交联剂将使得所述块状表面产生凝胶状物质，由此使块状中间的所述水溶性增调剂或多糖类固型剂不能发挥作用，同时降低了制成品的含水量，也降低了产品的质量。因此将水溶性增调剂溶于水中或将多糖类固型剂在反应器中进行一定的聚合反应(水化)需要很长的时间。另外，在不同的设备之间输送中间产物也需要花费一定的时间，并由于需要输送中间产物，需要一定的动力，是的生产过程中能耗高、设备投资大。由此导致制成品的价格居高不下，难以在农业浇灌领域的市场中推广。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种缓释水的生产方法。由本发明的方法在生产所述缓释水的过程中相对于现有技术减少了所需的时间，并减少了所需的设备。同时，由本发明的方法在生产过程中相对于现有技术能够减少能源的消耗。
由本发明的进一步的目的在于提出一种应用本发明的方法生产缓释水的设备。
为实现上述发明目的，本发明的缓释水的生产方法步骤包括将水和交联剂加入到一个反应装置中；-在所述反应装置中搅拌所述水和交联剂；-在适当搅拌的所述水和交联剂中加入固型剂；-进一步将所述反应装置中的物料搅拌均匀得到缓释水。
在向所述反应装置中加入所述水和交联剂时，所述水和交联剂的配比关系依重量计(以下配比关系同样计量)，水为95至98份、交联剂为0.1至1份。
在加入所述固型剂之前，所述水和交联剂在所述反应装置中搅拌时间根据观察所述水和交联剂是否搅拌均匀来决定，通常约为1分钟。
在向适当搅拌的所述水和交联剂中加入的固型剂为2至5份。
本发明的所述交联剂为多价金属化合物。所述固型剂为多糖类化合物、多糖类化合物的衍生物或果胶。其中最好用纤维素或纤维素的衍生物作为所述固型剂。一个最佳的实施方式是用羧甲基纤维素作为固型剂。
本发明的方法中还包括对所述缓释水进行包装的步骤。
本发明的缓释水生产设备具有一个交联反应装置，在所述交联反应装置的顶部设置有进料口，所述交联反应装置的出料口设置在所述交联反应装置的底部；其中所述交联反应装置的进料口设有分别输入液体水、交联剂及固型剂的装置。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，由于改变了现有技术中的反应顺序，因而使得所述固型及容易在反应物种分散并迅速进行交联反应，由此缩短了反应时间、反应更均匀，使生产效率相对提高。所有反应都在同一反应装置中进行，简化了设备，降低了生产过程中中间产物输送发生的能耗，可大大减低产品的生产成本。另一方面，减少了生产用地，便于因地制宜地建立生产线或建立流动生产线，有利于在农林领域的推广使用。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1是本发明的生产方法的第一实施例的工艺路线图；图2是适于本发明图1所示方法的设备结构示意图；图3是本发明的生产方法的第二实施例的工艺路线图；图4是适于本发明图1所示方法的设备结构示意图。
其中附图标记表示为1-交联反应装置(交联反应釜)，2-第二实施例中交联反应装置的输水管进料口，2’-第二实施例中交联反应装置的交联剂进料口，2”-第二实施例中交联反应装置的固型剂进料口，21-交联反应装置进料口，3交联反应装置出料口，4-输水管，5-交联剂输送管，6-固型剂输送管，7-观察窗，8-交联反应釜的出料口与包装装置进料口之间的管线，9-阀门，10包装装置。
具体实施例方式
如图1所示为本发明的所述生产方法的工艺路线图。依该工艺路线图，在本发明的生产所述缓释水的生产方法的第一实施方式中，分别通过输水管4和交联剂输送管5将95份天然水和1份作为交联剂的氯化铁(FeCl3)经图2所示的一个交联反应装置1顶部设置的加入到所述交联反应装置1中。在图2所示实施例中，交联反应装置为一台交联反应釜1。在所述交联反应装置1中搅拌所述水和氯化铁，并通过在所述交联反应釜1的顶部设置的观察窗7观察其中的搅拌情况，至所述水和氯化铁搅拌均匀。然后通过固型剂输送管6经交联反应釜1顶部设置的进料口21向在搅拌中的所述水和氯化铁中加入5份作为固型剂的羟乙基纤维素；之后进一步通过观察窗7观察，至所述交联反应釜1中的物料搅拌均匀。在加入所述羟乙基纤维素的过程中，所述羟乙基纤维素遇到所述水和氯化铁的混合物及时发生交联反应形成凝胶状物质。由于随时加入的羟乙基纤维素与所述水和氯化铁的混合物随时发生交联反应，因此不会产生结块现象。当所述物料搅拌均匀后便得到缓释水。然后，打开连接在所述交联反应釜1的所述出料口3与包装装置10的进料口之间的管线8上的阀门9，使反应生成物依靠自身重量，经设置在所述交联反应釜1漏斗形的底部的出料口3进入所述包装装置10中。在所述包装装置10中，缓释水物料被定量灌装并封口后，制成成品缓释水。
依图3所示本发明的所述生产方法的工艺路线图，为本发明的第二实施例。其中，分别通过输水管4和交联剂输送管5将98份天然水和0.1份作为交联剂的氯化铝(ALCL3)经图4所示的一个交联反应装置1顶部分别设置的各自的进料口2、2’加入到所述交联反应装置1中。在图4所示实施例中，所述交联反应装置是一台交联反应釜1。在所述交联反应釜1中搅拌所述水和氯化铝，时间为1分钟。然后通过固型剂输送管6经交联反应釜1顶部设置的进料口2”向在搅拌中的所述水和氯化铝中加入2份作为固型剂的羟甲基纤维素钠。之后进一步将所述反应釜1中的物料搅拌均匀。同样，在加入所述羟甲基纤维素钠的过程中，所述羟甲基纤维素钠遇到所述水和氯化铝的混合物及时发生交联反应形成凝胶状物质。由于随时加入的羟甲基纤维素钠与所述水和氯化铝的混合物随时发生交联反应，因此不会产生结块现象。当所述物料搅拌均匀并形成凝胶状物质后便得到缓释水。然后，打开连接在所述交联反应釜1的所述出料口3与所述包装装置10进料口之间的管线8上的阀门9，使反应生成物依靠自身重量，经设置在所述交联反应釜1漏斗形的底部的出料口3进入所述包装装置10中。在所述包装装置10中，缓释水物料被定量灌装并封口后，制成成品缓释水。
同样，依本发明的所述生产方法的工艺路线图，在本发明的再一个实施例中，分别通过输水管4和输料斗(图中未示出)将96份天然水和0.5份作为交联剂的硫酸锌经过一个交联反应装置1顶部设置的进料口21加入到所述交联反应装置1中。在所述交联反应装置1中搅拌所述水和硫酸锌，时间为50秒。然后在用输料斗(图中未示出)经交联反应釜1顶部设置的进料口21向在搅拌中的所述水和硫酸锌中加入4份作为固型剂的羧甲基淀粉；之后进一步将所述反应装置中的物料搅拌均匀。同样，在加入所述羧甲基淀粉的过程中，所述羧甲基淀粉遇到所述水和硫酸锌的混合物及时发生交联反应形成凝胶状物质。由于随时加入的羧甲基淀粉与所述水和硫酸锌的混合物随时发生交联反应，因此不会产生结块现象。当所述物料搅拌均匀后便得到缓释水。然后，打开连接在所述交联反应釜1的所述出料口3与所述包装装置10进料口之间的管线8上的阀门9，使反应生成物依靠自身重量，经设置在所述交联反应釜1漏斗形的底部的出料口3进入所述包装装置10中。在所述包装装置10中，缓释水物料被定量灌装并封口后，制成成品缓释水。
显然，在所属领域普通技术人员的知识范围内，水、交联剂和固型剂在给出的数值范围内还有许多组合方式，同时其中的交联剂还可以选用铜、铁、锌、铝、钙、镁等金属的氧化物、氢氧化物及盐类，而所述固型剂还可以选用磷酸酯淀粉、阳离子淀粉、乙基羟乙基纤维素和碱纤维素等具有同类化学性质的物质。其中的化学成分及其组合方式，不可能进行穷举，所属领域普通技术人员依据自身所掌握的知识，可以在本发明的范围内根据需要，在其中进行选择来得到所需性能的缓释水，而不必付出任何创造性劳动。
本发明的缓释水生产设备，实质上是在同一个交联反应装置1中完成所有缓释水的反应过程。由此使得所有原料的输送装置与所述交联反应装置1有一个适当的原料输送连接方式。在这样的思路的教导下，所属领域的普通技术人员显然可以对本发明的上述实施例所例举出的生产设备做出许多中显而易见的改变或形式上的替换。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种缓释水的生产方法，包括如下步骤-将水和交联剂加入到一个反应装置(1)中；-在所述反应装置(1)中搅拌所述水和交联剂；-在适当搅拌的所述水和交联剂中加入固型剂；-进一步将所述反应装置中的物料搅拌均匀得到缓释水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加入所述固型剂之前，观察所述水和交联剂在所述反应装置中搅拌至均匀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加入所述固型剂之前，所述水和交联剂在所述反应装置(1)中搅拌时间约为1分钟。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于所述水和交联剂的配比关系依重量计，水为95至98份、交联剂为0.1至1份。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于向适当搅拌的所述水和交联剂中依重量计加入2至5份的固型剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述交联剂为多价金属化合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于固型剂为多糖类化合物、多糖类化合物的衍生物或果胶。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于固型剂为纤维素或纤维素的衍生物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于固型剂为羧甲基纤维素。
10.一种缓释水生产设备，具有一个交联反应装置(1)，在所述交联反应装置(1)的顶部设置有进料口(2)，所述交联反应装置(1)的出料口(3)设置在所述交联反应装置(1)的底部；其特征在于所述交联反应装置(1)的所述进料口(2)设有分别输入水、交联剂及固型剂的装置。
全文摘要
本发明涉及一种缓释水的生产方法及采用该方法的生产设备。本发明的目的在于在生产缓释水的过程中减少所需的时间，同时精简所需的设备、减少能源的消耗。本发明的的生产方法步骤包括将水和交联剂加入到一个反应装置中；在所述反应装置中搅拌所述水和交联剂；在适当搅拌的所述水和交联剂中加入固型剂；进一步将所述反应装置中的物料搅拌均匀得到缓释水。特别适用于在农林业灌溉领域推广使用。
文档编号A01G29/00GK1416690SQ0215996
公开日2003年5月14日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者王钰 申请人:王钰