三种不同保水剂的性能分析

徐 震 ，金 丽 ，李庆国

（1.济南大学，山东 济南 250022；2.山东省水利科学研究院，山东 济南250014）

保水剂是一种吸水性很强的新型高分子聚合物，通过土壤学作用机制，可以明显改善土壤的结构机理及抗蚀性，在土壤改良中可以发挥巨大的效果。用于土壤中可以大量吸收土壤以及空气中的水分，吸水后在植物种子或根系周围增加可利用土壤水，缓解水分胁迫对作物的不良影响，节约灌溉用水量。科学使用保水剂是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、节水等作用。

1 保水剂的特性

1.1 无毒无害

保水剂本身无毒无害，属于环境友好型聚合物，由于保水剂的自身特性使之可以吸收水分和释放水分。与此同时，保水剂自身可以逐渐地降解，最后被生物分解为CO2，H2O和K+，不会对土壤、地下水、植物在内的生态环境产生危害。

1.2 使用寿命长

保水剂是高分子聚合物，具有吸水膨胀、释水收缩的功能，能够反复地吸收水分并贮藏起来，待作物缺水时缓慢释放出来供其吸收利用；且保水剂的物理、化学性能稳定，在自然环境中不会发生各种反应。

1.3 吸水速度快

保水剂能够迅速吸收水分，一般吸水至饱和需要几分钟到几十分钟。市面上有两种保水剂，一种是非离子性的，一种是离子性的，两者的吸水速度相比，非离子性的更快。

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

本实验选择3种保水剂，分别为旱地宝保水剂（A）、复合磷酸盐保水剂（B）、农林保水剂（C）。

2.2 测定方法

1）吸水倍数的测定。用电子天平称取0.2 g干燥的保水剂，然后放进玻璃烧杯中，再加入150 ml的去蒸馏水（自来水、地下水），让其充分吸水。后先用滤网将保水剂取出，再用无纺布和滤纸过滤掉多余水分，然后将其称重，最后用公式计算出他的吸水倍率。

2）吸水速率的测定。分别取0.2 g的保水剂置于20 ml的量筒中，每隔1 min测定一下保水剂的膨胀高度，以不同时间牛皮纸的上升高度为准，直至高度趋于恒定。

3）保水能力的测定。将充分吸水的3种保水剂凝胶置于表面皿上，置于室外有阳光照射处每隔24 h测定其重量变化。绘制保水剂重量与保水剂失水率与时间的关系图。

4）保水剂的反复吸水性。对3种保水剂经过5次反复吸水过程，即吸水——释水——干燥——再吸水，将保水剂吸水倍率的变化情况进行绘图。

5）pH值对保水剂吸液性能影响的测定。直接测定分析。

3 实验结果

3.1 保水剂的吸水倍率比较

在3种不同液体中，保水剂吸水倍率的变化趋势基本维持一致(图1)，都是A＞C＞B。以液体中A为对照标准100%，蒸馏水中B、C分别为65.39%和66.21%；自来水中B和C的吸水倍率分别为83.56%和87.28%；地下水中B和C的吸水倍率分别为48.51%和56.28%。由图1可知，A与B、C的吸水倍率差别明显，这说明液体中的离子会影响保水剂的吸水倍率。

图1 不同保水剂在水中的吸水倍数

3.2 吸水速率的比较

吸液速度是指单位重量（一般为1 g）的保水剂在单位时间内吸收的液体量。两种保水剂一接触到水后，前15 min内吸水速度比较迅速，然后稍有减慢，最后转为平稳，直至达到饱和状态。测试结果见图2。

3.3 保水能力的比较

保水性是保水剂保持所吸收溶液的一种能力，也是反映所获溶液能否充分地利用并长期加以应用的一项重要指标，结果显示，A保水剂的保水能力较好，C保水剂的性能较差。

3.4 反复吸水性比较

图2 不同保水剂的吸水速率

反复吸水性是指保水剂吸水、蒸发这一可逆性反应的保持能力。保水剂反复的吸水若干次后，其吸水倍数有一定变化，保水剂使用的反复吸水次数越多，吸水倍数减少量越小，说明其反复吸水性能越好。通过实测表明，3种保水剂全部可以反复吸水5次以上，C保水剂和A保水剂在第5次吸水时吸水倍数分别为首次的38%和45%，B保水剂为首次的70%。因此，B保水剂的反复吸水性要强于A保水剂和C保水剂。

3.5 pH值对保水剂吸液性能的影响

实验结果显示，A保水剂受PH值变化的影响不大，其次为B保水剂，影响最大的是C保水剂。因此A保水剂在改良碱性土壤和酸性土壤过程中发挥更为稳定。

4 结语

文中3种保水剂在壤土中都有较好的保水和释水性能，都能提升土壤的保水性能、改变土地类型、更好地固定养分减少区域的水土流失，提高土壤的肥沃能力。通过对这3种保水剂作用效果的对比可以看出：旱地宝保水剂的吸水倍率、吸水速率、保水能力以及pH影响等方面都强于其他两种保水剂，而复合磷酸盐的反复吸水性要强于旱地宝保水剂和农林保水剂。综合考虑，将旱地宝保水剂应用于黄河三角洲盐碱地改良研究中。