一種非均相水分蒸發抑制劑的製備方法
2023-10-09 10:44:44
專利名稱：：一種非均相水分蒸發抑制劑的製備方法
技術領域：
：本發明涉及水資源保護領域，更具體的說，是一種釆用乳化法製備抑制大面積水體水分蒸發的非均相液膜的方法。技術背景水是人類賴以生存和發展的重要資源之一，在當前全球面臨的資源危機中，乾旱缺水乃是危中之危。我國是世界上少數嚴重缺水的國家之一，人均水量僅為世界平均水平的1/4，是全球水資源最貧乏的國家之一。同時，我國水資源南北擁有率相差懸殊，乾旱、半乾旱地區所佔比例超過國土總面積的一半。在乾旱缺水地區，水體的水分蒸發量是當地降水量的數倍乃至數十倍，少數地區甚至高達數百倍。以天津地區為例，年蒸發量是降雨量的兩倍，對農業和國民經濟帶來了嚴重影響。水體的蒸發損失主要來自於河流、湖泊、水庫、儲水池等大面積水體表面。據統計，天津市約有5萬公頃地表水面，按自然蒸發速率估算，每公頃水面年蒸發損失水量近5萬噸，僅此一項，年損失水量近25億噸。我國西部地區，每公頃水面年蒸發損失水量高達30萬噸，造成的經濟損失更為驚人。我國目前缺水總量估計為400億立方米，每年受旱面積200萬-260萬平方千米，影響糧食產量150億至200億公斤，影響工業產值2000多億元。目前全國有7000萬人存在飲水困難，缺水對環境和人的身心健康都有著嚴重的影響。為此，抑制水分蒸發是極其重要的戰略方針，將有限的水資源最大限度的利用顯得尤為重要。對於抑制大面積水體的蒸發損失，最可行的方法是在水體表面鋪展水分蒸發抑制劑。水分蒸發抑制劑，是一種具有很高生物安全性的表面活性劑，可在水體表面自發地鋪展形成不溶性分子膜，改變水面直接裸露於空氣中的狀態，有效抑制水分蒸發。鋪展不溶性分子膜的水面，不妨礙二氧化碳、氧氣以及陽光的透過，因此，不影響水生動植物的生長繁殖。水分蒸發抑制劑能夠顯著減少大面積水體的蒸發損失，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。目前，作為水分蒸發抑制劑的表面活性劑，研究較多的是脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺化合物等。然而，國內外研究僅僅停留在實驗室階段，在實際環境中，風速、溫度、雜質等因素對水分蒸發抑制劑的幹擾顯著，會導致其性能不穩定，甚至失去抑制水分蒸發效果。由於這些問題沒有得到合理解決，阻礙了水分蒸發抑制劑的推廣應用。
發明內容目前，國內外研究的水分蒸發抑制劑都是單一的均相體系，該體系抗環境幹擾能力差，阻礙了水分蒸發抑制劑的推廣應用。為了提高水分蒸發抑制劑體系的抗環境幹擾能力和自修復能力，本發明公開了一種製備非均相水分蒸發抑制劑的方法，即用長碳鏈脂肪醇與短鏈醇復配，將其配製成w/o型乳液體系。本發明製備的非均相水分蒸發抑制劑，在有效抑制水體表面水分蒸發損失的基礎上，具有一定的抗環境幹擾和自修復能力，並且其抑制率隨時間的延長衰減小，穩定性好。本發明製備工藝簡單，對設備的要求不高，製備的產品在水資源保護領域中有廣闊的應用前景，對於解決乾旱地區缺水問題、減少水資源損失具有重大意義，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。實驗方法稱取0-1.25克長鏈脂肪醇和0-0.625克的短鏈醇，充分溶解於25克石油醚中，加入乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為IO秒，持續5-20分鐘，即可製得穩定的w/o型乳液，即得產品。以兩種不同鏈段長度的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的復配體系為乳化劑，乳化劑的用量為石油醚的5-20%，最佳用量為10-15%。長鏈脂肪醇可以選用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，短鏈醇可以選用正丙醇、正丁醇和正戊醇。長鏈醇和短鏈醇的質量比可以為5:1、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇與正丁醇復配，最佳質量比為3:i。水分蒸發抑制率的測試方法採用稱重法，用水分蒸發抑制率作為評價所研究體系抑制效能的指標。計算公式如下formulaseeoriginaldocumentpage5式中W產Wf尿-Wf後；W嚴Wd原-Wd後Wd:有膜水分蒸發量，g;Wf:無膜水分蒸發量，g實例1稱取25克石油醚(30-60°C)，加入3.6克AEO-7和0.15克AEO-2的復配乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為10秒，持續10分鐘，即可製得穩定的W/0型乳液。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為1000112左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升乳液，另一個瓷盤不加，於3(TC下放置72小時後，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，並通過公式計算鋪展了乳液的體系的水分蒸發抑制率。結果表明，該乳液無任何抑制水分蒸發的效果，說明沒有加入膜基材-脂肪醇的乳液體系無抑制效果。實例2稱取0.625克正丁醇充分溶解於25克石油醚(30-6(TC)中，加入3.6克AE0-8和0.15克AEO-2的復配乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為10秒，持續10分鐘，即可製得穩定的W/0型乳液。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100cr^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升乳液，另一個瓷盤不加，於3(TC下放置72小時後，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，並通過公式計算鋪展了乳液的體系的水分蒸發抑制率。結果表明，該乳液幾乎沒有抑制水分蒸發的效果，這說明只有短鏈醇，沒有加入長鏈脂肪醇的乳液體系無明顯的抑制效果。實例3稱取1.25克十六醇充分溶解於25克石油醚G0-6(TC)中，加入3.6克AEO-9和0.15克AEO-2的復配乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為10秒，持續10分鐘，即可製得穩定的W/0型乳液。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100cn^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升乳液，另一個瓷盤不加，於3(TC下放置72小時後，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，並通過公式計算鋪展了乳液的體系的水分蒸發抑制率。結果表明，鋪展乳液的瓷盤水分蒸發量明顯下降，乳液的體系的水分蒸發抑制率達48.7%。實例4稱取0.938克十六醇和0.312克正丁醇充分溶解於25克石油醚(30-60°C)中，加入3.6克AEO-8和0.15克AEO-2的復配乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為10秒，持續10分鐘，即可製得穩定的w/o型乳液。取兩個完全一樣的瓷盤，瓷盤的表面積為100cn^左右，分別注入1000克水，一個瓷盤加入30微升乳液，另一個瓷盤不加，於3(TC下放置72小時後，分別稱重計算兩個瓷盤的水分蒸發損失量，並通過公式計算鋪展了乳液的體系的水分蒸發抑制率。結果表明，鋪展乳液的瓷盤水分蒸發量明顯下降，乳液的體系的水分蒸發抑制率達61.9%。應用性能對比下面這個表是十六醇的乙醚溶液體系、十六醇/正丁醇復配的乙醚溶液體系與十六醇/正丁醇復配的乳液體系，在相同的條件下性能的對比。測試時間均為96h，膜表面濃度為8.0X10—2g/m2，探討溫度變化對水分蒸發抑制率的影響。tableseeoriginaldocumentpage7由上表可以看出，溫度的變化對十六醇溶液體系的性能影響顯著，隨著溫度的變化抑制率波動很大，當溫度達到4(TC時，體系幾乎完全喪失抑制效果。當溫度介於203(TC時，十六醇/正丁醇復配溶液體系顯示出較好的穩定性，然而當溫度超過3(TC時，抑制率明顯下降。隨著溫度的變化，十六醇/正丁醇乳液體系抑制率波動很小，當溫度達到40。C時，抑制率仍然保持在52%，顯示出比前兩者更為顯著的抗溫度幹擾能力。時間是影響體系抑制水分蒸發效果的重要因素，隨著時間的延長，空氣中的很多雜質(如灰塵)會侵入抑制劑在氣液界面形成的表面膜，並在膜分子層中構成一些水分子蒸發的孔道，造成膜結構鬆散，直接影響表面膜的性能。下面這個表是十六醇的乙醚溶液體系、十六醇/正丁醇復配的乙醚溶液體系與十六醇/正丁醇復配的乳液體系，在相同的條件下性能的對比。測試溫度為25°C，膜表面濃度為8.0X10—2g/m2，探討時間的變化對水分蒸發抑制率的影響。tableseeoriginaldocumentpage8由上表可以看出，乳液體系的抑制率要高於溶液體系。並且，在測試時間範圍內，溶液體系的抑制率呈現下降趨勢，而乳液體系的抑制率呈現逐漸上升的趨勢表明，乳液體系抗雜質幹擾的能力要高於溶液體系，顯示出較好的抗雜質幹擾性。本發明製備的乳液體系，可大幅度提升水面蒸發的抑制率，並且該體系隨時間的延長衰減小，穩定性好，具有較好的抗溫度幹擾能力、抗雜質幹擾能力和自修復能力。本發明製備工藝簡單，對設備要求不高，產品性能穩定，具有良好的推廣前景，對於解決乾旱地區缺水問題、降低水資源損失具有重大意義。權利要求1.一種非均相水分蒸發抑制劑的製備方法，具體操作如下稱取0-1.25克長鏈脂肪醇和0-0.625克的短鏈醇，充分溶解於25克石油醚中，加入乳化劑，充分混合均勻，將其作為油相。稱取25克蒸餾水，邊快速攪拌邊將蒸餾水緩慢地滴加入油相中。滴加完畢後，將體系放入數控超聲波清洗器間歇震蕩，每次震蕩為30秒，兩次震蕩間隔時間為10秒，持續5-20分鐘，即可製得穩定的W/O型乳液，即得產品。2、如權利要求1所述的一種非均相水分蒸發抑制劑的製備方法，其分子膜基材的特徵是長鏈脂肪醇可以選用十四醇、十六醇、十八醇、二十醇和二十二醇，短鏈醇可以選用正丙醇、正丁醇和正戊醇。長鏈醇和短鏈醇的質量比可以為5:i、4:i、3:i、2:i和i:i。最佳配比是十六醇與正丁醇復配，最佳質量比為3:i。3、如權利要求i所述的一種非均相水分蒸發抑制劑的製備方法，其乳化劑可以為兩種不同鏈段長度的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的復配體系，乳化劑的用量為石油醚的5-20%，最佳用量為10-15%。全文摘要本發明採用乳化技術製備了一種非均相水分蒸發抑制劑。其工藝特點在於以石油醚為油相溶劑，脂肪醇聚氧乙烯醚系列為乳化劑，長鏈脂肪醇與短鏈醇復配為分子膜基材，採用超聲波分散，製備穩定的W/O型乳液，即得水分蒸發抑制劑。通過以上方法得到的水分蒸發抑制劑，可在水面自發地鋪展形成不溶性分子膜，具有較好的抗溫度幹擾能力、抗雜質幹擾能力和自修復能力，並且其抑制水分蒸發效率隨時間的延長衰減小，穩定性好。本發明製備工藝簡單，對設備的要求不高，製備的產品在水資源保護領域中有廣闊的應用前景，對於解決乾旱地區缺水問題、減少水資源損失具有重大意義，可帶來巨大的經濟效益和社會效益。文檔編號C09K3/00GK101235267SQ20071005667公開日2008年8月6日申請日期2007年1月31日優先權日2007年1月31日發明者燕吳,萍夏,衣守志申請人:天津科技大學