腐植酸是天然的绿色环保物质,来源广泛。目前,我国风化煤、褐煤和泥炭的储量达到2000多亿吨。煤炭腐植酸具有天然、有机、经济、安全、可靠等特点,煤炭腐植酸的综合开发利用已成为低碳经济的必然要求。此外,利用生物发酵和化学方法,可从工农业有机弃物中提取出与煤炭腐植酸具有相似功能的生物腐植酸。生物腐植酸的出现,为腐植酸广泛应用和可持续发展开辟了新原料来源。
腐植酸及其盐是构成土壤营养成分的重要物质。利用丙烯酸等亲水性单体与腐植酸主链活性中心发生接枝共聚反应,可得到缓释腐植酸保水剂。这种腐植酸保水剂具有吸水、保水和营养土壤的协同功能,其在降低石油单体用量的同时,更赋予保水剂良好的节水蓄肥功能。缓释腐植酸保水剂的发展将带动一系列相关资源的开发和发展,为实现低碳减排贡献自己的一份力量。以PAA保水剂为例:在PAA保水剂中引入30%腐植酸,则理论上,生产1t保水剂可以减少0.3 t丙烯酸用量,相当于减少0.55 t二氧化碳排放量。
缓释腐植酸保水剂作为新型的化学节水材料,正在蓬勃发展,未来将向如下方向发展:
(1)复合型腐植酸保水剂:将储量丰富的黏土或废弃物(如粉煤灰)等资源引入腐植酸保水剂,不仅可以提高保水剂的综合性能,降低保水剂的制备成本,还能在很大程度上减轻对环境的压力。
(2)降解型腐植酸保水剂:将天然高分子材料,如壳聚糖、瓜尔胶、蛋白质等引入到腐植酸保水剂中,可赋予保水剂良好的生物降解性能,成为腐植酸保水剂绿色化发展方向。
(3)可控型腐植酸保水剂:在腐植酸保水剂中引入一些智能基团,使腐植酸保水剂能够根据外界环境的变化实现腐植酸可控释放。
(4)拓展腐植酸保水剂应用领域:近年来,具有三维网络结构的亲水凝胶在环境保护,尤其是水体处理方面的应用受到了广泛关注。腐植酸本身具有吸附污染物的功能,由于腐植酸保水剂中含有大量的功能基团,未来该类保水剂将在重金属离子的去除或“固定”方面发挥重要作用。
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