三種不同保水劑的性能分析

徐 震 ，金 麗 ，李慶國

（1.濟(jì)南大學(xué)，山東 濟(jì)南 250022；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南250014）

保水劑是一種吸水性很強(qiáng)的新型高分子聚合物，通過土壤學(xué)作用機(jī)制，可以明顯改善土壤的結(jié)構(gòu)機(jī)理及抗蝕性，在土壤改良中可以發(fā)揮巨大的效果。用于土壤中可以大量吸收土壤以及空氣中的水分，吸水后在植物種子或根系周圍增加可利用土壤水，緩解水分脅迫對作物的不良影響，節(jié)約灌溉用水量?？茖W(xué)使用保水劑是調(diào)節(jié)土壤水、熱、氣狀況，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、節(jié)水等作用。

1 保水劑的特性

1.1 無毒無害

保水劑本身無毒無害，屬于環(huán)境友好型聚合物，由于保水劑的自身特性使之可以吸收水分和釋放水分。與此同時，保水劑自身可以逐漸地降解，最后被生物分解為CO2，H2O和K+，不會對土壤、地下水、植物在內(nèi)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

1.2 使用壽命長

保水劑是高分子聚合物，具有吸水膨脹、釋水收縮的功能，能夠反復(fù)地吸收水分并貯藏起來，待作物缺水時緩慢釋放出來供其吸收利用；且保水劑的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中不會發(fā)生各種反應(yīng)。

1.3 吸水速度快

保水劑能夠迅速吸收水分，一般吸水至飽和需要幾分鐘到幾十分鐘。市面上有兩種保水劑，一種是非離子性的，一種是離子性的，兩者的吸水速度相比，非離子性的更快。

2 實(shí)驗材料與方法

2.1 實(shí)驗材料

本實(shí)驗選擇3種保水劑，分別為旱地寶保水劑（A）、復(fù)合磷酸鹽保水劑（B）、農(nóng)林保水劑（C）。

2.2 測定方法

1）吸水倍數(shù)的測定。用電子天平稱取0.2 g干燥的保水劑，然后放進(jìn)玻璃燒杯中，再加入150 ml的去蒸餾水（自來水、地下水），讓其充分吸水。后先用濾網(wǎng)將保水劑取出，再用無紡布和濾紙過濾掉多余水分，然后將其稱重，最后用公式計算出他的吸水倍率。

2）吸水速率的測定。分別取0.2 g的保水劑置于20 ml的量筒中，每隔1 min測定一下保水劑的膨脹高度，以不同時間牛皮紙的上升高度為準(zhǔn)，直至高度趨于恒定。

3）保水能力的測定。將充分吸水的3種保水劑凝膠置于表面皿上，置于室外有陽光照射處每隔24 h測定其重量變化。繪制保水劑重量與保水劑失水率與時間的關(guān)系圖。

4）保水劑的反復(fù)吸水性。對3種保水劑經(jīng)過5次反復(fù)吸水過程，即吸水——釋水——干燥——再吸水，將保水劑吸水倍率的變化情況進(jìn)行繪圖。

5）pH值對保水劑吸液性能影響的測定。直接測定分析。

3 實(shí)驗結(jié)果

3.1 保水劑的吸水倍率比較

在3種不同液體中，保水劑吸水倍率的變化趨勢基本維持一致(圖1)，都是A＞C＞B。以液體中A為對照標(biāo)準(zhǔn)100%，蒸餾水中B、C分別為65.39%和66.21%；自來水中B和C的吸水倍率分別為83.56%和87.28%；地下水中B和C的吸水倍率分別為48.51%和56.28%。由圖1可知，A與B、C的吸水倍率差別明顯，這說明液體中的離子會影響保水劑的吸水倍率。

圖1 不同保水劑在水中的吸水倍數(shù)

3.2 吸水速率的比較

吸液速度是指單位重量（一般為1 g）的保水劑在單位時間內(nèi)吸收的液體量。兩種保水劑一接觸到水后，前15 min內(nèi)吸水速度比較迅速，然后稍有減慢，最后轉(zhuǎn)為平穩(wěn)，直至達(dá)到飽和狀態(tài)。測試結(jié)果見圖2。

3.3 保水能力的比較

保水性是保水劑保持所吸收溶液的一種能力，也是反映所獲溶液能否充分地利用并長期加以應(yīng)用的一項重要指標(biāo)，結(jié)果顯示，A保水劑的保水能力較好，C保水劑的性能較差。

3.4 反復(fù)吸水性比較

圖2 不同保水劑的吸水速率

反復(fù)吸水性是指保水劑吸水、蒸發(fā)這一可逆性反應(yīng)的保持能力。保水劑反復(fù)的吸水若干次后，其吸水倍數(shù)有一定變化，保水劑使用的反復(fù)吸水次數(shù)越多，吸水倍數(shù)減少量越小，說明其反復(fù)吸水性能越好。通過實(shí)測表明，3種保水劑全部可以反復(fù)吸水5次以上，C保水劑和A保水劑在第5次吸水時吸水倍數(shù)分別為首次的38%和45%，B保水劑為首次的70%。因此，B保水劑的反復(fù)吸水性要強(qiáng)于A保水劑和C保水劑。

3.5 pH值對保水劑吸液性能的影響

實(shí)驗結(jié)果顯示，A保水劑受PH值變化的影響不大，其次為B保水劑，影響最大的是C保水劑。因此A保水劑在改良堿性土壤和酸性土壤過程中發(fā)揮更為穩(wěn)定。

4 結(jié)語

文中3種保水劑在壤土中都有較好的保水和釋水性能，都能提升土壤的保水性能、改變土地類型、更好地固定養(yǎng)分減少區(qū)域的水土流失，提高土壤的肥沃能力。通過對這3種保水劑作用效果的對比可以看出：旱地寶保水劑的吸水倍率、吸水速率、保水能力以及pH影響等方面都強(qiáng)于其他兩種保水劑，而復(fù)合磷酸鹽的反復(fù)吸水性要強(qiáng)于旱地寶保水劑和農(nóng)林保水劑。綜合考慮，將旱地寶保水劑應(yīng)用于黃河三角洲鹽堿地改良研究中。