科创中国
改性聚丙烯酸-co-丙烯酰胺型保水剂合成及矿区士壤修复研究
发布时间: 2025-04-21
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
生物产业
成果介绍
针对矿区土壤退化问题，开发了新型改性聚丙烯酸-c0-丙烯酰胺保水剂，通过接枝共聚法优化合成工艺，构建三维网络结构提升保水性能。采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)进行结构表征，测试显示产物在盐溶液环境中仍保持优异吸水倍率。结合矿区修复需求，系统选柳、麻黄等9种荒漠植物开展咸水滴灌田间试验，建立矿化度梯度灌溉体系。通过生长指标动态监测，发现西伯利亚白刺在10qL矿化度灌溉下生物量积累最高，确定不同盐度条件下的最优植物配置方案。创新性提出保水剂-耐盐植物-咸水灌溉协同修复技术，形成矿区土壤结构改良、水分调控与植被重建的复合修复模式，为干旱区硕区牛态修复提供新技术路径。
成果亮点
1.材料创新:开发羧基/酰胺双官能团改性保水剂，通过交联度调控提升盐碱环境稳定性，突破传统保水剂在高矿化度条件下的失效瓶颈: 2,技术集成:首创"保水剂基质改良-耐盐植物选-咸水精准灌溉”二位一体修复策略，实现水资源高效利用与土壤改良协同增效: 3.应用突破:建立荒漠植物耐盐阈值数据库，构建矿化度梯度与植物的适配模型，指导不同盐清化程度矿区精准修复;4,工艺创新:优化滴系统盐度动态调控技术，提出基于EC值反馈的灌溉方案调整方法，使植物存活率提升至82%以上;5.生态价值:首次实现矿区修复与咸水资源化利用的有机结合，降低淡水资源消耗60%，修复成本较传统方法下降45%。
团队介绍
姜黎，男，博士，副研究员。2009年硕士毕业，2013年博士毕业，2018年博士后出站。博士毕业后在中国科学院新疆生态与地理研究所工作至今，长期从事干旱区荒漠植物保育与开发利用的科研与教学工作。发表论文、专利与咨询建议共计60余篇，其中SCI论文29篇，中文论文25篇，国际会议获奖论文1篇，13项受理专利，新疆自治区咨询建议采用与批示1篇。主持与参与国家和省部级科研项目10余项。
团队在尉犁野生罗布麻保护与资源开发利用研究中，团队成员主持和参与国家和省部级项目20余项，2022年由团队负责人撰写的(打破自治区罗布麻产业化发展瓶颈，促进“小作物”成就“大产业”)与(打破我国罗布麻产业化发展瓶颈，助力“小作物”成就“大产业”)分别被自治区政协采用与全国民进中央采用；形成了新疆干旱区罗布麻复壮的模式，创新罗布麻种植关键技术1项。此外，收集和引种罗布麻20余品种，在尉犁县建立了罗布麻资源圃园。相关研究成果已在Industrial Crops and Products、Frontiers in Plant Science和《干旱区研究》等国内外刊物上发表论文60余篇。
成果资料
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”尉犁县罗布麻全产业科技服务团 (中国土壤学会) 评价时间：2025-04-22
张飞云
新疆农业大学
副教授
综合评价
该成果通过分子结构设计创新性实现保水与重金属螯合双功能协同，其开发的改性聚丙烯酸-co-丙烯酰胺型保水剂兼具较高自重吸水率与重金属去除率，技术指标显著优于市售聚丙烯酰胺类产品，在功能高分子材料领域达到国际先进水平。市场前景方面，精准对接我国500万公顷矿区退化土壤修复需求，契合黄河流域生态保护等国家战略，且在"一带一路"沿线矿区修复市场具有拓展潜力。
产业化路径建议采用"材料生产-修复工程-碳汇开发"三级推进模式，优先在山西、内蒙古等矿区大省建设万吨级生产线，重点突破与耐旱植物协同修复的技术集成。主要风险在于：1）材料长期使用对土壤微生物群落的影响需持续监测；2）面临生物炭修复、化学淋洗等替代技术的市场竞争；3）极端干旱条件下保水性能衰减机制需量化验证。
总体而言，该技术突破环境功能材料"性能单一"的行业痛点，转化成熟度达到中试向产业化过渡阶段。建议：1）申报生态环境部《国家先进污染防治技术目录》；2）在典型露天煤矿区建立2000亩级修复示范基地；3）联合第三方机构加快制定重金属螯合效能检测标准；4）开发差异化产品线切入生态农业市场。该项目兼具环境价值与商业可行性，建议列为矿区生态修复重点推广技术，优先对接土壤污染防治专项基金。
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