本发明公开了一种耐冻性固沙剂，属于固沙
技术领域：
。
背景技术：
：沙漠化是当前人类面临的重大全球性生态环境问题，困扰着人类社会的生存和发展，不断加剧的沙尘暴和沙化土地的扩展更使得生态环境雪上加霜，吞噬着人类的生存空间，给国民经济和社会发展造成了极大的危害。同时在沙漠及荒漠接壤地带还常伴有强风流沙、地表干旱和水土流失等系列生态问题。由此引发的一系列农林业问题，严重阻碍了绿化植物和农作物的生长发育，造成缺苗、减产和死亡等现象，浪费了大量土地资源和宝贵水资源。荒漠化土地大多为风蚀荒漠化土地和水蚀荒漠化土地。目前的治沙方法，主要有生物治沙技术、工程治沙技术和化学固沙技术。生物固沙主要包括植物固沙和微生物结皮固沙。在众多的防沙固沙措施中，生物固沙仍然是最为有效、经济、环保的措施。但是，沙漠地区降雨稀少，长期降水量小于地表蒸发量。因此从某种意义上说，固沙植物生长带来的水分蒸腾反而加速了地下水位的下降。当地下水位降到一定深度时固沙植物也会死亡，只要这种情况不改变沙漠化就是必然趋势；工程固沙是指在沙漠或沙地表面设置障碍物以阻止风沙流达到阻沙或固沙目的，如设置沙障、草方格等，特点见效快，但投入较大，不适合大范围使用；化学固沙技术的优点是成本低，见效快，施工简便。化学固沙是指在风沙危害地区，利用化学材料与工艺，对易产生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防止风力吹扬又具有保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害环境，提高沙地生产力的技术措施。它可以看作是机械固沙的一种特例。此种措施收效快，便于机械化作业，多用于严重风沙危害地区的开发建设项目的防护，如铁路、公路、机场、国防设施、油田等，选择化学胶结物时应考虑沙地的透气性，尽可能与植物措施相结合。化学固沙技术利用被稀释的具有一定胶结性的化学物质，喷洒于松散的流动沙地表面，水分迅速渗入到沙层以下，而化学胶结物质则滞留于一定厚度（1~5cm）的沙层间隙中，将单粒的沙子胶结成一层保护层。以此来隔开气流（风）与松散沙面的直接接触，从而起到防止风蚀的作用。一般应具有较好的渗透性和胶结性，喷洒后能够迅速渗入沙丘表层并粘结沙子颗粒，形成较牢固的结皮层，可有效固结沙丘表面，防止沙丘流动。固沙剂还应有明显的集水和保墒增温、改善土壤结构、促进植物生长、抑制盐渍土表层积盐等作用，同时应提高沙土中的有机物含量，改良土壤并可以生物降解。但是，目前传统的固沙剂还存在耐冻性能差、固沙效率低的问题，因此，对于化学固沙剂的研究十分重要。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前固沙剂耐冻性能差、固沙效率低的问题，提供一种耐冻性固沙剂。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种耐冻性固沙剂，按质量份数计，包括4~8份聚丙烯酸钠、10~20份吸水添加剂、10~15份微生物添加剂、3~8份耐冻添加剂、2~7份防水分蒸发添加剂、1~3份润湿表面活性剂。所述吸水添加剂的制备方法为：s1.取β-甘露聚糖酶按质量比1~3：10~20加入无菌水混合，得混合液，取皂荚胚乳按质量比2~5：5~10加入混合液，于50~60℃溶胀1~3h，压片，酶解，灭酶，干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒；s2.取过筛颗粒按质量比1~4：10~20加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液搅拌混合，加入过筛颗粒质量1~3%的过硫酸钾搅拌混合，得搅拌混合物，按质量份数计，取10~20份搅拌混合物、10~15份丙烯酸、4~8份质量分数为20%的氢氧化钠溶液、30~40份凹凸棒土搅拌混合，得混合物，再加入混合物质量1~3%的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气保护，升温至70~75℃保温2~4h，冷却至室温，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒a，即得吸水添加剂。所述步骤s2中混合物的搅拌混合条件为：于40~60℃搅拌混合30~40min。所述微生物添加剂的制备方法为：（1）按质量份数计，取5~10份肌苷、10~15份酪蛋白胨、20~30份酵母浸膏、3~8份羟丙基甲基纤维素、15~20份尿素、80~100份微晶纤维素、300~500份水混合，灭菌，冷却至室温，得冷却物；（2）取混合菌粉原料按质量比1~3：30~40加入冷却物搅拌混合，得混合物a，再加入混合物a质量20~30%的硝酸钠搅拌混合，挤出造粒过40目筛，收集过筛颗粒b，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3~5：10~15加入膨胀珍珠岩，于-0.06mpa真空吸附10~15min，干燥，得干燥物；（3）取质量分数为0.1%的酵母浸膏溶液按质量比1~3：10~15喷于干燥物表面，干燥，得干燥物a，取偏高岭土按质量比1~3：4~7：5~10加入水玻璃、水混合，得混合液a，取混合液a按质量比3~7：20~30喷涂于干燥物a表面，静置，即得微生物添加剂。所述步骤（2）中的混合菌粉原料为：取巴氏芽孢杆菌按质量比3~5：2~4加入科氏芽孢杆菌混合，即得。所述耐冻添加剂的制备方法为：按质量份数计，取15~20份碳酰胺、20~40份竹醋液、30~40份白云石、20~30份贝壳粉、5~10份黄腐酸混合，即得。所述防水分蒸发添加剂的制备方法为：取酿酒酵母按质量比1~3：4~7：3~6加入β-氨基丁酸、脱落酸混合，即得。所述润湿表面活性剂为：取脂肪醇聚氧乙烯醚、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、蔗糖酯中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备的吸水添加剂利用β-甘露聚糖酶对皂荚胚乳先进行溶胀，使得胚乳内部结构膨胀形成具有多孔的物质，增大了比表面积，然后进行酶解，提取其中的多糖类胶质，将其与含水富镁铝硅酸盐非金属矿物凹凸棒土、丙烯酸等接枝，得到具有黏性的具有吸水性质的吸水型聚合物，凹凸棒土的引入可以改善复合材料的溶胀能力和溶胀动力学，将吸收的水分保存于孔道中，而引入的羧基具有亲水性能，增大了与水分的接触性能，提高固沙剂的吸水保水性能，同时具有黏性的多糖类物质具有较好的粘附沙土的效果，固定于砂层，而不易被风吹散流失，同时与其他活性物质进行黏合，形成固沙网状结构；（2）本发明制备的微生物添加剂是以巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌两种具有矿化性能的细菌为原料，负载于珍珠膨胀岩中，膨胀珍珠岩的高孔隙率使得其在真空吸附作用下能够携带较多的微生物，并为微生物提供较好的保护结构，其通过从外围沙土环境中吸ca2+，然后将其与碳酸根离子结合而生成矿物沉淀随着矿物的不断堆积，沙土层密度增大，降低了渗透率，吸收的水分被封存，促进沙粒的胶结，细菌处于缺水缺氧的状态，进入休眠期，继续潜伏在沙土基体中，当表层被破坏时细菌被唤醒，进行第二次修复封存，具有循环利用性能，不断地促进沙土的固化保护；（3）本发明加入的耐冻添加剂，以碳酰胺、竹醋液和白云石等为原料，加入后通过反应生成吸湿放热的醋酸钙镁等物质，降低冰点，减少低温下结冰的状况，同时引入氮和有机酸为植被生长提供养分，在低温条件下提高的吸水添加剂吸水性能，防止水分在内部结晶，不能与沙土进行润湿进行固沙，提高了固沙剂在低温下的使用性能，同时加入酿酒酵母、β-氨基丁酸等具有保护沙土植被有效诱导气孔免疫开度降低，降低蒸腾速率，提高水分利用效率，从而减少水分的流失而被植物吸收利用，具有沙质调节的功效；（4）本发明先加入吸水添加剂进行吸水，通过润湿剂使得水分子在沙土表面铺展进行粘结，形成固沙网状结构，防止风吹散沙土，再通过微生物添加剂进行矿化增加沙土层密度增大，降低了渗透率，对吸水添加剂进行封闭保持使得沙土被水润湿进而固沙，微生物的循环生长激活具有不断的修复封存的作用，提高了固沙的效率，加入耐冻添加剂使得在低温下保持吸水活性，使得水分能与沙土接触达到低温固沙，防水分蒸发添加剂一方面保持沙土中水分，另一方面对沙土植被进行诱导，提高水分利用，增加沙土土质的改善，进一步的推进了固沙的效果。具体实施方式巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌：均为孢子干粉。吸水添加剂的制备方法为：s1.取β-甘露聚糖酶按质量比1~3：10~20加入无菌水混合，得混合液，取皂荚胚乳按质量比2~5：5~10加入混合液，于50~60℃溶胀1~3h，压片，再于70~80℃酶解1~3h，灭酶，干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒；s2.取过筛颗粒按质量比1~4：10~20加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液，升温至65~70℃搅拌混合60~90min，加入过筛颗粒质量1~3%的过硫酸钾，搅拌混合20~30min，得搅拌混合物，按质量份数计，取10~20份搅拌混合物、10~15份丙烯酸、4~8份质量分数为20%的氢氧化钠溶液、30~40份凹凸棒土，于40~60℃搅拌混合30~40min，得混合物，再加入混合物质量1~3%的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气保护，升温至70~75℃保温2~4h，冷却至室温，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒a，即得吸水添加剂。混合菌粉原料为：取巴氏芽孢杆菌按质量比3~5：2~4加入科氏芽孢杆菌混合，即得。微生物添加剂的制备方法为：（1）按质量份数计，取5~10份肌苷、10~15份酪蛋白胨、20~30份酵母浸膏、3~8份羟丙基甲基纤维素、15~20份尿素、80~100份微晶纤维素、300~500份水混合，121℃灭菌20~30min，冷却至室温，得冷却物；（2）取混合菌粉原料按质量比1~3：30~40加入冷却物，搅拌混合20~30min，得混合物a，再加入混合物a质量20~30%的硝酸钠，搅拌混合1~3h，挤出造粒过40目筛，收集过筛颗粒b，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3~5：10~15加入膨胀珍珠岩，于-0.06mpa真空吸附10~15min，再于30~35℃干燥10~15h，得干燥物；（3）取质量分数为0.1%的酵母浸膏溶液按质量比1~3：10~15喷于干燥物表面，干燥，得干燥物a，取偏高岭土按质量比1~3：4~7：5~10加入水玻璃、水混合，得混合液a，取混合液a按质量比3~7：20~30喷涂于干燥物a表面，于20~25℃静置12~18h，即得微生物添加剂。耐冻添加剂的制备方法为：按质量份数计，取15~20份碳酰胺、20~40份竹醋液、30~40份白云石、20~30份贝壳粉、5~10份黄腐酸混合，即得。防水分蒸发添加剂的制备方法为：取酿酒酵母按质量比1~3：4~7：3~6加入β-氨基丁酸、脱落酸混合，即得。润湿表面活性剂为：取脂肪醇聚氧乙烯醚、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠、蔗糖酯中任意一种或任意几种按任意质量比混合，即得。一种耐冻性固沙剂，按质量份数计，包括4~8份聚丙烯酸钠、10~20份吸水添加剂、10~15份微生物添加剂、3~8份耐冻添加剂、2~7份防水分蒸发添加剂、1~3份润湿表面活性剂。实施例1巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌：均为孢子干粉。吸水添加剂的制备方法为：s1.取β-甘露聚糖酶按质量比1：10加入无菌水混合，得混合液，取皂荚胚乳按质量比2：5加入混合液，于50℃溶胀1h，压片，再于70℃酶解1h，灭酶，干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒；s2.取过筛颗粒按质量比1：10加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液，升温至65℃搅拌混合60min，加入过筛颗粒质量1%的过硫酸钾，搅拌混合20min，得搅拌混合物，按质量份数计，取10份搅拌混合物、10份丙烯酸、4份质量分数为20%的氢氧化钠溶液、30份凹凸棒土，于40℃搅拌混合30min，得混合物，再加入混合物质量1%的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气保护，升温至70℃保温2h，冷却至室温，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒a，即得吸水添加剂。混合菌粉原料为：取巴氏芽孢杆菌按质量比3：2加入科氏芽孢杆菌混合，即得。微生物添加剂的制备方法为：（1）按质量份数计，取5份肌苷、10份酪蛋白胨、20份酵母浸膏、3份羟丙基甲基纤维素、15份尿素、80份微晶纤维素、300份水混合，121℃灭菌20min，冷却至室温，得冷却物；（2）取混合菌粉原料按质量比1：30加入冷却物，搅拌混合20min，得混合物a，再加入混合物a质量20%的硝酸钠，搅拌混合1h，挤出造粒过40目筛，收集过筛颗粒b，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：10加入膨胀珍珠岩，于-0.06mpa真空吸附10min，再于30℃干燥10h，得干燥物；（3）取质量分数为0.1%的酵母浸膏溶液按质量比1：10喷于干燥物表面，干燥，得干燥物a，取偏高岭土按质量比1：4：5加入水玻璃、水混合，得混合液a，取混合液a按质量比3：20喷涂于干燥物a表面，于20℃静置12h，即得微生物添加剂。耐冻添加剂的制备方法为：按质量份数计，取15份碳酰胺、20份竹醋液、30份白云石、20份贝壳粉、5份黄腐酸混合，即得。防水分蒸发添加剂的制备方法为：取酿酒酵母按质量比1：4：3加入β-氨基丁酸、脱落酸混合，即得。润湿表面活性剂为：取脂肪醇聚氧乙烯醚。一种耐冻性固沙剂，按质量份数计，包括4份聚丙烯酸钠、10份吸水添加剂、10份微生物添加剂、3份耐冻添加剂、2份防水分蒸发添加剂、1份润湿表面活性剂。实施例2巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌：均为孢子干粉。吸水添加剂的制备方法为：s1.取β-甘露聚糖酶按质量比3：20加入无菌水混合，得混合液，取皂荚胚乳按质量比5：10加入混合液，于60℃溶胀3h，压片，再于80℃酶解3h，灭酶，干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒；s2.取过筛颗粒按质量比4：20加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液，升温至70℃搅拌混合90min，加入过筛颗粒质量3%的过硫酸钾，搅拌混合30min，得搅拌混合物，按质量份数计，取20份搅拌混合物、15份丙烯酸、8份质量分数为20%的氢氧化钠溶液、40份凹凸棒土，于60℃搅拌混合40min，得混合物，再加入混合物质量3%的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气保护，升温至75℃保温4h，冷却至室温，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒a，即得吸水添加剂。混合菌粉原料为：取巴氏芽孢杆菌按质量比5：4加入科氏芽孢杆菌混合，即得。微生物添加剂的制备方法为：（1）按质量份数计，取10份肌苷、15份酪蛋白胨、30份酵母浸膏、8份羟丙基甲基纤维素、20份尿素、100份微晶纤维素、500份水混合，121℃灭菌30min，冷却至室温，得冷却物；（2）取混合菌粉原料按质量比3：40加入冷却物，搅拌混合30min，得混合物a，再加入混合物a质量30%的硝酸钠，搅拌混合3h，挤出造粒过40目筛，收集过筛颗粒b，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比5：15加入膨胀珍珠岩，于-0.06mpa真空吸附15min，再于35℃干燥15h，得干燥物；（3）取质量分数为0.1%的酵母浸膏溶液按质量比3：15喷于干燥物表面，干燥，得干燥物a，取偏高岭土按质量比3：7：10加入水玻璃、水混合，得混合液a，取混合液a按质量比7：30喷涂于干燥物a表面，于25℃静置18h，即得微生物添加剂。耐冻添加剂的制备方法为：按质量份数计，取20份碳酰胺、40份竹醋液、40份白云石、30份贝壳粉、10份黄腐酸混合，即得。防水分蒸发添加剂的制备方法为：取酿酒酵母按质量比3：7：6加入β-氨基丁酸、脱落酸混合，即得。润湿表面活性剂为：取十二烷基苯磺酸钠。一种耐冻性固沙剂，按质量份数计，包括8份聚丙烯酸钠、20份吸水添加剂、15份微生物添加剂、8份耐冻添加剂、7份防水分蒸发添加剂、3份润湿表面活性剂。实施例3巴氏芽孢杆菌、科氏芽孢杆菌：均为孢子干粉。吸水添加剂的制备方法为：s1.取β-甘露聚糖酶按质量比2：15加入无菌水混合，得混合液，取皂荚胚乳按质量比3：7加入混合液，于55℃溶胀2h，压片，再于75℃酶解2h，灭酶，干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒；s2.取过筛颗粒按质量比3：13加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液，升温至67℃搅拌混合80min，加入过筛颗粒质量2%的过硫酸钾，搅拌混合25min，得搅拌混合物，按质量份数计，取15份搅拌混合物、13份丙烯酸、6份质量分数为20%的氢氧化钠溶液、35份凹凸棒土，于50℃搅拌混合35min，得混合物，再加入混合物质量2%的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，通入氮气保护，升温至72℃保温3h，冷却至室温，干燥，粉碎过50目筛，收集过筛颗粒a，即得吸水添加剂。混合菌粉原料为：取巴氏芽孢杆菌按质量比4：3加入科氏芽孢杆菌混合，即得。微生物添加剂的制备方法为：（1）按质量份数计，取7份肌苷、13份酪蛋白胨、25份酵母浸膏、5份羟丙基甲基纤维素、17份尿素、90份微晶纤维素、400份水混合，121℃灭菌25min，冷却至室温，得冷却物；（2）取混合菌粉原料按质量比2：35加入冷却物，搅拌混合25min，得混合物a，再加入混合物a质量25%的硝酸钠，搅拌混合2h，挤出造粒过40目筛，收集过筛颗粒b，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比4：13加入膨胀珍珠岩，于-0.06mpa真空吸附12min，再于33℃干燥12h，得干燥物；（3）取质量分数为0.1%的酵母浸膏溶液按质量比2：11喷于干燥物表面，干燥，得干燥物a，取偏高岭土按质量比2：5：7加入水玻璃、水混合，得混合液a，取混合液a按质量比4：25喷涂于干燥物a表面，于22℃静置15h，即得微生物添加剂。耐冻添加剂的制备方法为：按质量份数计，取17份碳酰胺、30份竹醋液、35份白云石、25份贝壳粉、7份黄腐酸混合，即得。防水分蒸发添加剂的制备方法为：取酿酒酵母按质量比2：5：4加入β-氨基丁酸、脱落酸混合，即得。润湿表面活性剂为：取蔗糖酯。一种耐冻性固沙剂，按质量份数计，包括5份聚丙烯酸钠、19份吸水添加剂、13份微生物添加剂、6份耐冻添加剂、5份防水分蒸发添加剂、2份润湿表面活性剂。对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少聚丙烯酸钠。对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少吸水添加剂。对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少微生物添加剂。对比例4：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少耐冻添加剂。对比例5：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少防水分蒸发添加剂。对比例6：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少润湿表面活性剂。对比例7：北京市某公司生产的固沙剂。将上述将实例所制固沙剂和对比例产品进行性能检测，固化时间、固结体抗压强度根据jc/t2041-2010中规定的方法测试，粘度根据gb/t2794-1995中规定的方法测试；耐低温性：取沙土150g，固沙剂10g，充分混匀后，均匀的洒在铁盘内（铁盘体积为36×24×3cm），沙层厚度在2~3mm，加水时的水温在4~8℃（冰溶水），在加水后，将铁盘放入冰箱中冷冻室内，待结冰后再取出，放在自然环境中凉干（室内），衡重后再进行风吹试验，然后再加冰水，经冷冻结冰后取出，重复6次的结果，风吹试验平均风速为14m/s（盘头16.4m/s；盘中15m/s；盘尾11.8m/s）。连续风吹20min，然后对盘中剩余沙土进行称重，计算损失量。按比例补充到160g，以相同方法重复试验9次，得到的结果如表1所示。表1：检测项目固化时间/min固结体抗压强度/mpa粘度/mpa.s损失重/g损失率/%实施例1329.117.8885实施例2309.137.8963.75实施例3359.067.8595.625对比例1408.936.98159.375对比例2428.866.862314.375对比例3438.926.523521.875对比例4458.516.473018.75对比例5448.426.792113.125对比例6468.636.135232.5对比例7498.405.4114389.37综合上述，从表1可以看出本发明的耐冻性固沙剂效果更好，值得推广使用，以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12