聚合物吸水性树脂是否能在土壤中被降解?
研究结果表明,(盐)型高降解性强
吸水树脂具有良好的吸水性,可以降低地表水和土壤层正被空气污染所吸引。
高吸水树脂是具有?特殊性能的多功能纤维材料,具有消化吸收水的能力,其自身的吸水率可达十几倍甚至数千倍,广泛用于医疗、林业、建筑等行业。目前市场上销售的高吸水树脂主要是亚克力、正丁酸等系列聚合物,这类化合物具有优异的耐腐蚀浸渍性能,耐老化,不易降解,对自然环境危害很大。在现阶段生产的可降解高吸水树脂,主要由微生物性可降解强吸水树脂和热聚合法可降解化学物质组成,在土壤微生物或独特的生物菌的自然环境中具有延迟降解作用。但是,此类微生物的降解能力有限,降解率不高,且降解速度较慢。
吸水性树脂是应用非常广泛的作用纤维材料,如何才能在吸湿后进行降解,从而减少对生态环境的污染,已成为世界各国专家学者进行科学研究的网络热点之一。本文对吸水性树脂的微生物降解机理、降解性能评价方法进行了详细介绍,重点阐述了提高吸水性树脂降解性能的改性材料途径,并对可降解性吸水性树脂的应用前景进行了展望。
传统型高吸水树脂(SAP)已被广泛应用于许多行业,但其发展趋势因其耐酸碱、耐盐碱溶液性差、降解性能差而受到限制。以海洋动物质原料或无机矿物原料为基础添加改性传统型高吸水能力树脂,不仅可以提高其耐盐性、结构力学性能等指标,而且还可以提高树脂的可降解性,降低产品成本,逐渐成为吸水材料原材料产业的发展趋势和科研网络的热点。
高吸水性树脂是一种能够消化吸收自身品质数百倍甚至数万倍水分的高分子凝胶原料,由于其高质量的吸湿性和锁水性,使其广泛应用于农林花卉、戈壁整修、本人日用品、补料等领域。根据原料来源,SAP可分为木薯淀粉系、甲基纤维素系、生成高聚物三大类,其中生成高聚物树脂由于具有吸湿率高、吸湿率大、可长期储存等优点,占吸水性树脂总产量的80%以上。但是这类SAP的原料来自稀有的煤炭资源,商品不易降解,成本上升,抗压强度低,不耐盐,其消化吸收食盐水的工作能力仅为其吸收食盐水能力的10%甚至更少,限制了其应用。由于其具体应用场地多为电解液溶液,因此提高SAP耐盐性成为扩展其应用范围的重要一环。
可以根据亲水基团的多样性,引入亲水长链,选择适宜的偶联剂,以及使用纯天然高分子材料或无机矿物原料提高SAP耐盐性,但前三种方法无法解决SAP微生物降解能力差这一难题。然而,大多数纯天然高分子材料或无机矿物原料都能提供高浓度,具有基酶的微生物菌种生长自然环境,有利于提高SAP的耐盐性和微生物降解能力。
在一般情况下,微生物菌种不易释放出能将生物大分子C—C高聚物溶解为小分子水所需的活性酶,因此SAP高聚物类不易被微生物降解。但是,纯天然海洋动物质含有水解性官能团,在溶液的酸碱性条件下,会产生分散基团,在引发剂和偶联剂的作用下,可以将亚克力(AA)、正丁酸(AM)等单一基于热聚合形成一个特定分子结构域,如果在其碳链上引入易被微生物降解的离子键C—O、C—N等,则可以提高SAP的微生物降解能力,同时改善了树脂的吸湿性、结构力学性能和耐盐性。目前科学研究较多的是褐藻酸钠/壳聚糖类和海藻酸等改性树脂材料。
粘性材料的改性方法主要有插层复合式、原点复合式、共轭点复合式、热聚合法和辐射源生成法等,其中插层复合式是SAP中无机矿物颗粒匀称分散最有效的方法.常见的无机原料有蒙脱土/钠基膨润土、瓷土、海泡石、凹凸棒、凹凸棒、凹凸棒等,科学研究较多,最具应用前景的是蒙脱石散、海泡石和瓷土等。该矿物具有吸水性,其独特的空间布局和表面活性官能团改善了树脂的网状结构,提高了树脂抗压强度和耐盐性。
SAP是耐盐、高成本、难分解的传统产品,严重牵制了高吸水性树脂的现代化发展趋势,其中高吸水性树脂的规模现代化应用是前提。未来关于树脂耐盐性的科学研究不能仅仅停留在其商品本身和主要用途上,还必须深入探索其吸(盐)水原理和内部结构等方面。柔性利用我国丰富的粘土矿物资源和海洋动物质原料优势,专注于新型有机化学/无机复合超吸水能力树脂翠绿生成工艺的科学研究,在保证吸水和锁水性能的前提下,提高树脂的吸湿率、耐盐性、耐胶压强度和耐热性,降低产品成本,提高SAP吸水性能,同时耐盐、耐冲击韧性无法同时达到的缺点,已成为翠绿超吸水SAP的主要研究内容。