一种超疏水土壤及其制备方法和应用

    技术2025-03-05  56


    本发明涉及超疏水材料,具体公开了一种超疏水土壤及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、传统的道路建造为了提高道路的强度和耐久性,一般通过在泥土中添加各种无机或者有机化学固化剂使得土路硬化而难以复垦。目前的道路主要有水泥路、沥青路、泥结石路等,路基与路面施工材料一般包括泡沫混凝土、液态粉煤灰、固体废弃物(建筑碎砖、土、砂浆、渣土和混凝土碎块等)、工业尾矿(风化岩、煤矸石等)、沥青等,水泥路与沥青路有高成本、高碳、高耗能和环境污染等劣势;而泥结石路虽然耗能低、成本低、易复耕还田,但是承受重量的能力有限,在雨天易被雨水侵入而变得泥泞,在晴天则易造成尘土污染。所有这些硬质化土的办法都有两个共同缺陷就是水稳定性差和环境污染严重。所以传统道路建造方法很难实现绿色环保、水稳定、耐用性好、可及时退垦还田的要求。

    2、目前对于抑制土壤水份蒸发的方法主要是采用物理覆盖,如砂石覆盖、地膜覆盖等。但砂石覆盖会增加土壤中砂石含量,破会土壤结构,降低土壤中的有机质;地膜覆盖容易引发残膜污染问题。为减缓水份下渗,常通过在植被种植层下方铺设防水薄膜等方式处理,同样面临残膜污染问题。

    3、而在降水充足的地区,地底的石油、天然气管道等地下管道周围土壤水分多,很容易对管道造成腐蚀,土壤潮湿也利于微生物的繁衍,微生物富集也会进一步加剧腐蚀。而在寒冷地区,土壤中水分过多也会在管道周围结冰,对管道性能造成影响。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为了解决上述背景技术中涉及的问题而提出一种新型的超疏水土壤及其制备方法,代替传统的路面施工材料,从基本原理上解决了土路水稳定性差和环境污染难以复垦的难题。同时提出一种保护地下管道的防护措施,以及在干旱地区防水防渗的解决方案。

    2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

    3、一种超疏水土壤,由质量比为1:[5%-15%]的土壤与二甲基硅氧烷(pdms)混合制备而成,其制备方法包括以下步骤:

    4、步骤一、按1:[5%-15%]的质量比称取土壤和聚二甲基硅氧烷;

    5、步骤二、将土壤与聚二甲基硅氧烷充分均匀混合,直至所有土壤全部被浸润,得到混合物;

    6、步骤三、再将混合物进行加热,得到超疏水土壤。

    7、优选的,步骤三中对所述混合物进行加热的方式包括有氧加热和真空加热。

    8、优选的,步骤三中对所述混合物进行有氧加热的方式,包括用火焰喷枪直接对混合物进行充分高温均匀燃烧。

    9、优选的,所述火焰喷枪对所述混合物进行燃烧,使混合物温度提升至200—1000℃。

    10、优选的,步骤三中对所述混合物进行真空加热的方式,包括将所述混合物放入管式真空炉中加热。

    11、优选的,所述混合物在所述管式真空炉中加热,使混合物温度提升至300-700℃。

    12、超疏水土壤的应用,包括应用于土地防渗透和防蒸发、应用于地下管道防腐蚀、应用于道路建设。

    13、优选的,超疏水土壤在土地防渗透和防蒸发应用方法包括,在植被种植土层下方30—100厘米处铺一层厚度为5—15厘米的所述超疏水土壤,在植被种植土层上方铺一层厚度为5—15厘米的所述超疏水土壤。

    14、优选的,超疏水土壤在地下管道防腐蚀中的应用方法包括,在完成埋管沟挖掘后,先在埋管沟底部铺一层厚度为10-30厘米的所述超疏水土壤,然后放入管道,再用厚度为10-30厘米的所述超疏水土壤覆盖在管道表面直至将管道四周填封,然后用普通土壤覆盖埋管沟。

    15、优选的,超疏水土壤在道路建设中的应用方法包括,先平整路面,再将所述超疏水土壤平铺于路面上并铺平压实。

    16、本技术方案采用一种简单无溶剂的燃烧法,通过在燃烧过程中,使得均匀包裹土壤的pdms热分解成超疏水二氧化硅,并把土壤颗粒包裹其中,形成超疏水土壤。该超疏水土壤具有环保绿色无毒、透气性好、防水、耐高温、不伤害土地等优点。

    17、当在绿植被土层上方铺盖一层超疏水土壤时,即可阻断水气蒸发,而在绿植被土层下方铺超疏水土壤,即可控制水份下渗,从而保持土壤水分,可用于干旱的地区的绿植种植。

    18、在农耕地不适合修建水泥路的田埂,可当作修田埂材料,具有水稳定性,遇水不成泥,保持田埂的强度。

    19、地底的石油、天然气管道,在降水充足的地区,在埋管道时铺一层超疏水土壤,以起到防腐蚀的作用。

    20、耐高温的超疏水土壤具有更长的使用寿命,在高温荒漠地区的保墒防渗生态治理中就完全克服了塑料薄膜方法所产生的严重缺陷。超疏水土壤可适应高温干燥的极端天气。



    技术特征:

    1.一种超疏水土壤,其特征在于,所述超疏水土壤由质量比为1:[5%-15%]的土壤与二甲基硅氧烷混合制备而成。

    2.根据权利要求1所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按所述质量比称取土壤和聚二甲基硅氧烷,将土壤与聚二甲基硅氧烷充分均匀混合,直至所有土壤全部被浸润,得到混合物;再将混合物进行加热,得到超疏水土壤。

    3.根据权利要求2所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,对所述混合物进行加热的方式为有氧加热或真空加热。

    4.根据权利要求3所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,对所述混合物进行加热的方式为有氧加热方式,包括用火焰喷枪直接对混合物进行充分高温均匀燃烧。

    5.根据权利要求4所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,所述火焰喷枪对所述混合物进行燃烧,使所述混合物温度提升至200—1000℃。

    6.根据权利要求3所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,对所述混合物进行加热的方式为真空加热,包括将所述混合物放入管式真空炉中加热。

    7.根据权利要求6所述的超疏水土壤的制备方法,其特征在于,所述混合物在所述管式真空炉中加热,使所述混合物温度提升至300-700℃。

    8.根据权利要求1—7任一项所述的超疏水土壤的应用,其特征在于,所述超疏水土壤应用包括应用于土地防渗透和防蒸发、应用于地下管道防腐蚀、应用于道路建设。

    9.根据权利要求8所述的超疏水土壤在土地防渗透和防蒸发应用,其特征在于,在植被种植土层下方30—100厘米处铺一层厚度为5—15厘米的所述超疏水土壤,在植被种植土层上方铺一层厚度为5—15厘米的所述超疏水土壤。

    10.根据权利要求8所述的超疏水土壤在地下管道防腐蚀中的应用,其特征在于,在完成埋管沟挖掘后,先在所述埋管沟底部铺一层厚度为10-30厘米的所述超疏水土壤,然后放入管道,再用厚度为10-30厘米的所述超疏水土壤覆盖在所述管道表面直至将所述管道四周填封,然后用普通土壤覆盖所述埋管沟。


    技术总结
    本发明涉及超疏水材料技术领域,具体公开了一种超疏水土壤及其制备方法和应用。该超疏水土壤由土壤与二甲基硅氧烷混合制备而成,制备方法是将土壤与聚二甲基硅氧烷按比例充分均匀混合,直至所有土壤全部被浸润,再将所得到的混合物加热,得到超疏水土壤。该超疏水土壤具有环保绿色无毒、透气性好、防水、耐高温、不伤害土地等优点,可应用于干旱地区保水防渗,解决水份蒸发和向地下渗透等问题;或在铺设地下管道时使用超疏水土壤覆盖管道外围表面,阻止水份往管道外壁渗透,起到防腐蚀作用;还可用于道路建设,解决土路水稳定性差和环境污染难以复垦的难题。

    技术研发人员:刘黎明,黄锦淞
    受保护的技术使用者:广西大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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