专利名称：：一种复合水分蒸发抑制剂的制备方法
技术领域：
：本发明涉及水资源保护领域，更具体的说，是一种釆用溶液法制备抑制大面积水体水分蒸发的复合液膜的方法。技术背景水资源是生命的源泉，是生态系统不可缺少的要素，同土地、能源等构成人类经济与社会发展的基本条件。随着人口与经济的增长，世界水资源的需求量不断增加，水环境也不断恶化，水资源紧缺已成为共同关注的全球性问题。1997年l月，联合国在《对世界淡水资源的全面评价》的报告中指出缺水问题将严重地制约21世纪经济和社会发展，并可能导致国家间的冲突。我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家，如果按水资源总量考虑，水资源总量居世界第六位，但是我国人口众多，若按人均水资源量计算，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，被联合国列为13个贫水国家之一。据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万-260万平方千米，影响粮食产量150亿至200亿千克，影响工业产值2000多亿元，全国还有7000万人饮水困难。可见我国水资源非常贫乏，依靠科技进步，运用绿色化学，保护水资源，合理使用、开发水资源和改善水环境生态已是保护环境，可持续发展的当务之急。此外，我国水资源分布很不均衡，南北分配相差悬殊，干旱、半干旱地区所占比例超过国土总面积的一半。并且，我国水资源时空分布很不均衡夏季汛期，径流量约占全年的40%,而其余时间又往往缺水；长江流域及江南地区径流量约占全国81%,而北方及西部干旱地区不足20%。南方人均年径流量是北方的4.4倍，亩均径流量是北方的9.1倍。在干旱、半干旱地区，光热资源比较丰富，但水资源相应贫乏，仅占全国总量的1A0左右，因此水土供需关系极不平衡。在干旱缺水地区，水体的水分蒸发量是当地降水量的数倍到数十倍，少数地区甚至高达数百倍(如新疆自治区及甘肃省河西走廊)，湖泊、水库、水稻耕田等大面积水体的蒸发，尤其是在干旱地区造成了水资源的巨大损失。对于抑制大面积水体的蒸发损失，最可行的方法是在水体表面铺展水分蒸发抑制剂。水分蒸发抑制剂，是一种具有很高生物安全性的表面活性剂，可在水体表面自发地铺展形成不溶性分子膜，改变水面直接裸露于空气中的状态，有效抑制水分蒸发。铺展不溶性分子膜的水面，不妨碍二氧化碳、氧气以及阳光的透过，因此，不影响水生动植物的生长繁殖。水分蒸发抑制剂的研究是利用人们对表面活性剂分子结构深入研究的成果，并以单分子表面膜理论为基础，将表面活性剂加入需要防止水分蒸发的体系中，在体系表面形成一层不溶分子膜，尽可能地占据水体系有限的蒸发空间，使水面有效蒸发面积减少，从而达到防止水分蒸发的效果，有效抑制大面积水分蒸发。水分蒸发抑制剂能够显著减少大面积水体的蒸发损失，可带来巨大的经济效益和社会效益。然而，国内外研究仅仅停留在实验室阶段，在实际环境中，风速、温度、杂质等因素对水分蒸发抑制剂的干扰显著，会导致其性能不稳定，甚至失去抑制水分蒸发效果。由于这些问题没有得到合理解决，阻碍了水分蒸发抑制剂的推广应用。目前，国内外研究的水分蒸发抑制剂的抗环境因素干扰能力差，阻碍了水分蒸发抑制剂的推广应用。复合表面活性剂的引入是水分蒸发抑制剂公认的发展方向，即将表面活性剂复配，以达到理想的抑制水分蒸发的效果。表面活性剂复合体系虽然早已获得了应用，但基于对复合体系物理、化学性质的研究，开发具有优良效果和特殊效能的复合体系，却是一个崭新的课题。复配是一种表面活性剂与其它表面活性剂，或者无机电解质、有机极性化合物以及高聚物的复配，可以产生协同效应，也称协合作用或增效作用，其溶液的物理化学性质会发生明显的变化，其表面活性由于各个组分的性能，其性质甚至是原组分所不具有的，或者加入较大量的辅助成份而选用较少量的主要成分，以其表面活性达到优良的水平或得到优良的经济效益。
发明内容本发明公开了一种制备复合水分蒸发抑制剂方法，即用长碳链脂肪醇与短链醇复配，将其配制成复合体系。本发明制备的复合水分蒸发抑制体系，在有效抑制水体表面水分蒸发损失的基础上，具有一定的抗环境干扰和自修复能力，并且其抑制水分蒸发率随时间的延长衰减小，稳定性好。复合水分蒸发抑制体系的提出，有利于将水分蒸发抑制剂在自然环境中真正得到应用。并且，其制备工艺简单，可现场配制，对于解决干旱地区缺水问题、降低水资源损失具有重大意义。实验方法称取0-1.25克偶碳醇、0-0.625克奇碳醇和0-0.625克的短链醇，充分溶解于50克铺展溶剂中，即得水分蒸发抑制剂。偶碳醇可以选用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，奇碳醇可以选用十三醇、十五醇、十七醇和十九醇，短链醇可以选用正丙醇、正丁醇和正戊醇。偶碳醇和奇碳醇的质量比可以为5:i、4:i、3:i、2:i和l:i，长链醇(偶碳醇和奇碳醇的质量总和)和短链醇的质量比可以为5:i、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇与正丁醇复配，最佳质量比为3:1。铺展溶剂可以选用乙醇、乙醚、苯、石油醚(30-60。C)和石油醚(60-90。C)，，最佳铺展溶剂为乙醚和石油醚(30-60°C)。水分蒸发抑制率的测试方法采用称重法，用水分蒸发抑制率作为评价所研究体系抑制效能的指标。计算公式如下-式中W产Wf原画Wf后；W^Wd原-Wd后Wd:有膜水分蒸发量，g;Wf:无膜水分蒸发量，g实例1称取1.25克十六醇充分溶解于50克乙醚中，即可制得水份蒸发抑制剂。取两个完全一样的瓷盘，瓷盘的表面积为100cr^左右，分别注入1000克水，一个瓷盘加入30微升抑制剂，另一个瓷盘不加，于30'C下放置72小时后，分别称重计算两个瓷盘的水分蒸发损失量，并通过公式计算铺展了抑制剂体系的水分蒸发抑制率。结果表明，体系的水分蒸发抑制率仅为7%，说明十六醇的乙醇溶液体系的抑制水分蒸发效果较差。实例2称取1.25克十六醇充分溶解于50克乙醚中，即可制得水份蒸发抑制剂。取两个完全一样的瓷盘，瓷盘的表面积为100ci^左右，分别注入1000克水，一个瓷盘加入30微升抑制剂，另一个瓷盘不加，于30。C下放置72小时后，分别称重计算两个瓷盘的水分蒸发损失量，并通过公式计算铺展了抑制剂体系的水分蒸发抑制率。结果表明，体系的水分蒸发抑制率为25.1%，十六醇乙醚溶液的抑制效率要高于实例1中的十六醇乙醇溶液。实例3称取0.9375克十六醇和0.3125克正丁醇充分溶解于50克乙醚中，即得水份蒸发抑制剂。取两个完全一样的瓷盘，瓷盘的表面积为100cr^左右，分别注入1000克水，一个瓷盘加入30微升抑制剂，另一个瓷盘不加，于3(TC下放置96小时后，分别称重计算两个瓷盘的水分蒸发损失量，并通过公式计算铺展了抑制剂体系的水分蒸发抑制率。结果表明，铺展抑制剂的瓷盘水分蒸发量明显下降，体系的水分蒸发抑制率达48.5%。实例4称取0.7031克十六醇、0.3125克十五醇和0.2344克正丁醇充分溶解于50克石油醚(30-6(TC)中，即得水份蒸发抑制剂。取两个完全一样的瓷盘，瓷盘的表面积为100ct^左右，分别注入1000克水，一个瓷盘加入30微升水份蒸发抑制剂，另一个瓷盘不加，于3(TC下放置72小时后，分别称重计算两个瓷盘的水分蒸发损失量，并通过公式计算铺展了乳液的体系的水分蒸发抑制率。结果表明，铺展抑制剂的瓷盘水分蒸发量明显下降，体系的水分蒸发抑制率达45%，低于实例3。应用性能对比下面这个表是十六醇的乙醚溶液体系与十六醇/正丁醇复合体系，在相同的条件下性能的对比，实验时间均为96h，膜表面浓度为8.0X10—2g/m2，探讨温度变化对水分蒸发抑制率的影响。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从上表可看出，温度的变化对十六醇乙醚溶液体系的性能影响显著，随着温度的变化抑制率波动很大，当温度达到4crc时，体系几乎完全丧失抑制效果。当温度介于2035匸时，随温度变化，十六醇/正丁醇复合体系显示出较好的抑制水分蒸发效果，当温度达到40。C时，体系依旧具有一定的抑制率，显示出比十六醇乙醚溶液体系更好的抗温度千扰能力。时间是影响体系抑制水分蒸发效果的重要因素，随着时间的延长，空气中很多杂质(如灰尘)会侵入抑制剂在气液界面形成的表面膜，并在膜分子层中构成一些水分子蒸发的孔道，造成膜结构松散，直接影响表面膜的性能。下面这个表是十六醇的乙醚溶液体系与十六醇/正丁醇复合体系，在相同的条件下性能的对比，实验温度为25°C，探讨时间的变化对体系水分蒸发抑制率的影响。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由上表可以看出，复合体系的抑制率要远远高于十六醇溶液体系。并且，十六醇溶液体系超过140小时后抑制率下降为零，而复合体系超过250小时，体系的抑制率依旧超过40%，显示出比十六醇溶液体系更好的抗杂质干扰能力。本发明制备的复合水分蒸体剂，可大幅度提升水体表面蒸发的抑制率，并且该体系随时间的延长衰减小，稳定性好，具有较好的抗温度干扰能力、抗杂质干扰能力和自修复能力。本发明制备工艺简单，可现场配制，制备的水分蒸发抑制剂在水资源保护领域中有广阔的应用前景，对于解决干旱地区缺水问题、减少水资源损失具有重大意义，可带来巨大的经济效益和社会效益。权利要求1.一种复合水分蒸发抑制剂的制备方法的制备方法，具体操作如下长链脂肪醇(偶碳醇和奇碳醇)与短链醇复配为分子膜基材，选择适当的铺展溶剂，室温溶解，制备稳定的溶液，即得水分蒸发抑制剂。2、如权利要求1所述的一种复合水分蒸发抑制剂的制备方法，其分子膜基材的特征是偶碳醇可以选用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，奇碳醇可以选用十三醇、十五醇、十七醇和十九醇，短链醇可以选用正丙醇、正丁醇和正戊醇。偶碳醇和奇碳醇的质量比可以为5:i、4:i、3:i、2:i和i:i，长链醇(偶碳醇和奇碳醇的质量总和)和短链醇的质量比可以为5:i、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇与正丁醇复配，最佳质量比为3:i。3、如权利要求i所述的一种复合水分蒸发抑制剂的制备方法，其铺展溶剂可以为乙醇、乙醚、苯、石油醚(30-6(TC)和石油醚(60-90°C)，最佳铺展溶剂为乙醚和石油醚(30-60°C)。全文摘要本发明采用复配技术制备了一种复合水分蒸发抑制剂。其工艺特点在于长链脂肪醇与短链醇复配为分子膜基材，选择适当的铺展溶剂，室温溶解，制备稳定的溶液，即得水分蒸发抑制剂。通过以上方法得到的水分蒸发抑制剂，可在水面自发地铺展形成不溶性分子膜，具有较好的抗温度干扰能力、抗杂质干扰能力和自修复能力，并且其抑制水分蒸发效率随时间的延长衰减小，稳定性好。本发明制备工艺简单，可现场配制，制备的水分蒸发抑制剂在水资源保护领域中有广阔的应用前景，对于解决干旱地区缺水问题、减少水资源损失具有重大意义，可带来巨大的经济效益和社会效益。文档编号C09K3/00GK101235266SQ20071005667公开日2008年8月6日申请日期2007年1月31日优先权日2007年1月31日发明者燕吴,蕊肖,衣守志申请人:天津科技大学