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24232字硕士毕业论文基于聚丙烯酰胺的盐渍土吸附行为及土壤物理性质的影响

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:24232字
论点:土壤,盐渍化,吸附
论文概述:

本文以内蒙古河套灌区盐渍化土壤特点,开展关于中、高分子量 PAM 对掺盐达到的盐渍化土壤吸附行为及物理性质的影响的一系列室内试验研究,旨在探明非

论文正文:

导言1.1研究土壤的背景和意义是农业发展的基础。它是一种分散的多孔聚合物,由固相、液相和气相组成。 由于不同的母质、不同的成土过程和条件以及人类活动的影响,土壤呈现出多种质地和类型,包括不同程度的非盐渍土和盐渍土 据估计,世界上不同程度盐渍化的土壤已达到约9.5亿公顷,占总土地面积的25%。它分布在世界各大洲的干旱地区,主要集中在欧亚大陆、非洲和北美西部。 在我国,盐渍土的面积分布也相当广泛。据有关专家粗略计算,我国盐渍土总面积约为1亿公顷,其中现代盐渍土面积约占37%,剩余盐渍土约占45%,潜在盐渍土约占18% 此外,这些盐渍化土壤主要分布在东北、华北、西北内陆和长江以北沿海地区[1-2] 目前,土壤盐渍化不仅是一个全球性的资源和生态问题,也是关系到[国民经济和人民生活的重大问题3-5] 一旦这些盐渍化土壤得到改良和处理,它们将成为我国粮食生产所需的重要土地资源来源。 因此,大规模改良和利用盐渍化土壤资源是解决新世纪土地资源和粮食问题的重要途径。它不仅具有巨大的经济价值,而且对农业生产的发展、土地资源的管理和生态环境的保护都具有重要意义。[6-8] 然而,聚丙烯酰胺作为一种土壤改良剂,以其独特的性质在土壤改良、土壤侵蚀防治、节水灌溉、农业种植等领域成为近年来研究的热点。研究结果不时被报道。 聚丙烯酰胺(聚丙烯酰胺,英文缩写为聚丙烯酰胺)是一种水溶性线性聚合物化合物,由多个丙烯酰胺或丙烯酸钠分子聚合而成。丙烯酰胺或丙烯酸钠含量越多,分子链越长,分子量越大。 二十世纪七十年代应用的聚丙烯酰胺的分子量通常为几百万。到20世纪80年代,大多数聚丙烯酰胺的分子量超过1500万,甚至达到2000万。 根据分子量,PAM土壤科学实验论文可分为低分子量(小于100万)PAM、中分子量(100万-1000万)PAM、高分子量(1000万-1500万)PAM和超分子量(1500万以上)PAM 一般来说,聚丙烯酰胺的分子量越高,粘度系数越大,粘度越高,絮凝的分子链越长,官能团[9] 此外,分子量较高的聚丙烯酰胺含有较多的酰胺基团,其酰胺基团可以与许多物质相容,容易形成氢键 聚丙烯酰胺具有良好水溶性的原因使化学反应成为可能,如降解、水解、磺甲基化、羟甲基化、氨基甲基化、交联等。要进行的是由于它的分子结构特征。聚丙烯酰胺易与多种物质产生亲和力和吸附性,絮凝凝聚效果显著。 在土壤中施用聚丙烯酰胺可以增加土壤颗粒间的粘聚力,保持良好的土壤结构,防止土壤表面结皮,改善土壤水力特性,减少土壤肥料流失,具有土壤改良、保肥、保水和作物增产的作用。其应用价值突出[10-11] 从本质上说,聚丙烯酰胺具有土壤改良、保水、保肥和作物增产的作用,主要是因为它对土壤结构的改善影响了土壤的物理和水力性质[12] 然而,土壤结构的改善取决于聚丙烯酰胺在土壤颗粒上的吸附和团聚。盐渍化土壤中存在大量的Na1+、Ca2+、Mg2+对聚丙烯酰胺与土壤颗粒间的相互作用有很大影响,[13]。大量研究表明,聚丙烯酰胺的作用与聚丙烯酰胺自身的特性及土壤类型、质地、施用方法、土壤盐分组成和含量、土壤有机质组成和含量等因素密切相关。聚丙烯酰胺自身的特性包括分子量和电荷密度[14] 因此,不同分子量的聚丙烯酰胺必然会对土壤的吸附行为和物理性质产生不同的影响。 目前,聚丙烯酰胺在土壤吸附行为和土壤物理性质中应用的基础研究大多集中在非盐渍土上,并取得了许多有价值的研究成果,而对盐渍土的研究却鲜有报道。 因此,不同分子量的聚丙烯酰胺对盐渍土吸附行为和物理性质的影响尚不清楚,需要进一步研究和开发。 此外,该研究可为盐渍土地区地面灌溉中聚丙烯酰胺的合理应用提供理论依据和技术指标,具有重要的理论和应用价值。 1.2国内外研究进展1.2.1聚丙烯酰胺在土壤吸附中的吸附行为研究是聚丙烯酰胺发挥稳定土壤团聚体作用的前提,从而影响土壤的物理和水力性质 前人对聚丙烯酰胺在土壤中的吸附做了大量的研究。邝力等人(2008)得出结论,聚丙烯酰胺在固体材料上的吸附主要有以下效应:聚丙烯酰胺与吸附剂表面之间的氢键力、范德华力、表面金属离子(如Al3+)与富电子基团(如NH2、—COO)之间形成的配位键等。)以及聚丙烯酰胺中的COOH和吸附剂中的Al3+之间的静电引力等。 其中氢键力是聚丙烯酰胺在固体物质表面的主要吸附机制,通常发生在粘土矿物表面的“游离羟基”和聚丙烯酰胺分子链上的氨基之间 固体物质对聚丙烯酰胺的吸附量受酸碱度、水解度和温度的影响,并随其增加而减少。同时,溶液中钠和钙的血浆浓度也影响它们的吸附能力,并随着它们的增加而增加,其中钙离子比钠离子更有效。 当电解质浓度较低时,聚丙烯酰胺分子主要以链序状态吸附;当电解质浓度高时,链环状态和链末端状态的吸附量逐渐增加,并且吸附限于固体物质的外表面[15] 因此,影响聚丙烯酰胺吸附的定量因素很多,包括土壤的酸碱度、离子组成和含量,以及土壤外表面的因素,如粘土晶体聚集体的大小、厚度和形状。 因此,土壤质地、粘土矿物、土壤盐分浓度等因素对聚丙烯酰胺的吸附起着重要作用 Lu等人(2002年)的研究表明,施用聚丙烯酰胺的效果与土壤类型有关,并且效果随土壤类型而变化。 微粒吸收的聚丙烯酰胺量大于大微粒。因此,聚丙烯酰胺适用于粉土至粘性土,对砂土的影响不大,[16] Lentz(1994)进行了土壤导水率的研究。结果表明,聚丙烯酰胺处理后,结构良好的土壤的导水率随着聚丙烯酰胺质量浓度的增加而增加。中型土壤的导水率增加值大于结构良好的土壤[17] Lu等人(2002年)表明,在一定的盐浓度范围内,粘土矿物对聚丙烯酰胺的吸附比土壤高几倍,比细砂高10倍甚至100倍。 当溶液中阳离子的浓度和种类相同时,细壤土和粉质粘土比粗壤土和砂土能吸附更多的聚丙烯酰胺。 然而,随着溶解盐浓度的增加,同一固体物质吸附的聚丙烯酰胺的量增加。 含盐量较高的壤土比粉土能吸收更多的聚丙烯酰胺,尽管前者的质地比后者粗糙。 Nal+、K1+、Ca2+和Mg2+是土壤溶液中的主要阳离子。在相同浓度下,二价阳离子对聚丙烯酰胺的吸附比一价阳离子更有效,6种土壤的平均值表明,二价阳离子对聚丙烯酰胺的吸附可提高到28倍。 Lu等人(2002年)研究了溶液和土壤质地对聚丙烯酰胺的吸附作用。结果表明,当溶液中含有相同浓度和相同类型的阳离子时,细壤土和粉质粘土比粗壤土和砂土能吸附更多的聚丙烯酰胺。 然而,随着溶解盐浓度的增加,聚丙烯酰胺在同一质地土壤上的吸附量增加。 溶解盐含量较高的土壤,如壤土砂质土壤,比粉土吸收更多的聚丙烯酰胺,尽管前者的质地比后者粗糙,[16] 2测试材料和方法..............................102.1测试材料...................102.2测试设计……112.3测试方法和观察...................143聚丙烯酰胺在盐渍土中的吸附行为……163.1盐渍土中高分子量聚丙烯酰胺吸附最佳液固比的确定……163.2高分子量聚丙烯酰胺在盐渍土中吸附平衡时间的测定……223.3、高分子量聚丙烯酰胺在盐渍土中吸附等温线的建立……高分子量聚丙烯酰胺对盐渍土物理性质的影响……324.1,高分子量聚丙烯酰胺对盐渍土饱和含水量的影响……334.2,高分子量聚丙烯酰胺对盐渍土毛细水容量的影响……374.3、高分子量聚丙烯酰胺对盐渍土田间持水量的影响...................41结论以内蒙古河套灌区盐渍土(主要盐为氯化钠或硫酸镁)为研究对象,进行了一系列室内试验,研究了中高分子量聚丙烯酰胺对盐渍土掺盐吸附行为和物理性质的影响。目的是找出无盐、轻中度和重度盐渍土的最佳液固比、吸附平衡时间和吸附等温线,以及四种土壤物理性质的变化规律和两种分子量聚丙烯酰胺的施用量。评价了两种分子量聚丙烯酰胺在轻度、中度和重度盐渍土中的应用对改善土壤物理性质的效果,并分析了不同分子量对吸附行为和物理性质的影响。初步得出以下结论:1 .随着液固比的增加和吸附时间的延长,土壤完全接触聚丙烯酰胺吸附的机会增加,导致吸附能力迅速增加,但当土壤吸附能力逐渐饱和时,其对聚丙烯酰胺的吸附能力趋于稳定 中分子量聚丙烯酰胺在非盐渍化和轻度盐渍化土壤中的最佳液固比为20:1,吸附平衡时间为8h。中度和重度盐渍土的最佳液固比为25:1,吸附平衡时间为6 h。 高分子量聚丙烯酰胺在非盐渍化和轻度盐渍化土壤中的最佳液固比为20∶1,吸附平衡时间为10h。在中度和重度盐渍化土壤中,最佳液固比为25:1,吸附平衡时间为8h。 2.中分子量聚丙烯酰胺在无盐、轻度、中度和重度盐渍土中达到吸附平衡时间的饱和吸附量分别为0.68毫克/克、0.74毫克/克、1.04毫克/克和1.11毫克/克,高分子量聚丙烯酰胺在无盐、轻度、中度和重度盐渍土中达到吸附平衡时间的饱和吸附量分别为0.63毫克/克、0.67毫克/克、0.99毫克/克和1.04毫克/克 两种分子量的聚丙烯酰胺在四种土壤中的饱和吸附能力表现为非盐渍土 两种分子量在同一类型土壤中的饱和吸附量表现为高分子量 参考文献1杨劲松李海锋。盐胁迫下作物对不同防治措施的响应研究[。土壤,2002,1: 32-352王祖勤,中国盐渍土[。科学出版社,北京,19933李希,孙兆军,秦萍。宁夏[盐渍土现状及改良措施综述。安徽农业科学,2007,35 (33) 4刘俊庭,潘洪杰,彭樊植,马少骅等。河套灌区土壤盐渍化现状及危害研究[。内蒙古水利,2011,2:138-1395刘建宏。引用该论文[。山西农业科学,2008,36 (12): 51-536桑一林。土壤学和农业[。中国农业出版社,北京。赵福柯,163-1647。中国盐生植物[。科学技术出版社,北京,1998赵明凡。世界土壤盐渍化现状及研究趋势[。《世界林业研究》,1997 (2): 84-869,王淑琴。阴离子聚丙烯酰胺相对分子质量和水解度对污泥脱水性能影响的研究[。环境科学杂志,2011年。31 (8): 1706-171310成员冯雪、王有科、乌普、冯昊。聚丙烯酰胺对土壤物理性质影响的实验研究及机理分析[。水土保持杂志,2005,19(2):37-40