一种羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的方法与流程

1.本发明涉及用于农业、林业和工业等行业领域的含氮钾高吸水树脂的制备方法，具体涉及一种羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的方法，以羧甲基高粱纤维素为原料，与单体丙烯酸及丙烯酸钾及丙烯酰胺接枝共聚合后制备得到吸水率超过800倍的含氮钾高吸水树脂。


背景技术：

2.羧甲基纤维素，纤维素醚化技术的一种，属于阴离子型纤维素醚类。构成纤维素的葡萄糖残基单元有3个可被置换的羟基，因此可获得不同置换度的产品。平均每1g干重导入1mmol羧甲基者，在水及稀酸中不溶解，但能膨润，加大其水中的分散程度。其水溶液具有乳化及悬浮、成膜、增稠、水分保持、黏接、胶体保护等作用，广泛应用于纺织、食品、石油、医药和造纸等行业，是最重要的纤维素醚类之一。在石油、天然气等钻探和挖掘领域，羧甲基纤维素添加到泥浆中能使井壁形成薄而坚，渗透性低的滤饼，使失水量降低；在纺织、印染工业羧甲基纤维素可作为上浆剂，用于化学纤维、棉、混纺、丝毛等的轻纱上浆；羧甲基纤维素在造纸工业中可作纸面平滑剂、施胶剂；在食品工业羧甲基纤维素常用作糖汁、果子露、点心、冰淇淋饮料、罐头、速煮面的增稠剂、啤酒的泡沫稳定剂。
3.高粱秸秆中含有大量有机质、氮磷钾和微量元素，据统计，每100公斤鲜秸秆中含氮0.48公斤、磷0.38公斤、钾1.67公斤，相当于2.4公斤氮肥、3.8公斤磷肥、3.4公斤钾肥。如果能够将这些营养元素合理利用，将高粱秸秆羧甲基化可制得含氮磷钾元素的羧甲基高粱纤维素。
4.高吸水性树脂是一种具有较低交联度的、不溶于水的、可吸收自身重量几百倍乃至上千倍水分子的聚合物。它于20世纪60年代开始发展，70年代后取得巨大进展，它对热、光、酸、碱稳定性好，且吸水速率快，保水性能好，即使加压也很难将水分离出来。随着全球气候干旱的加剧、工业需求量的剧增和纸尿裤卫生巾市场需求量的加大，高吸水树脂的市场需求量日益增加，现已广泛应用于工业生产、医疗卫生、日用化工、环境保护、食品加工和农业生产等领域。
5.进入21世纪后，对高吸水树脂的研究侧重于降低成本、提高凝胶强度、提高吸水量、提高产物耐盐性等性能，这些主要通过开发新的合成工艺、改变引发剂种类、改变原料、改变交联剂以及添加其它助剂等方面实现。高吸水树脂现已迈入国民生产的各个环节，进入高速发展并不断创新阶段。
6.公开号为cn105348444a的专利中公开了一种高吸水性树脂及其制备方法，其主要步骤如下：(1)用氢氧化钠中和丙烯酸得到中和度75％-90％的中和液；(2)然后分别称取0.05～0.2质量份的海藻酸钠、0.04～0.18质量份的羧甲基纤维素加入反应容器中，再加入3～4重量份的蒸馏水，在90℃恒温水浴下进行糊化反应15～30min，得糊化的海藻酸钠和羧甲基纤维素；(3)将步骤(2)中所述水浴温度降低至50～70℃，在步骤(2)所得糊化的海藻酸钠和羧甲基纤维素中加入占丙烯酸质量0.5～1.5％的过硫酸钾，通入氮气30min后，加入步
骤(1)所得中和度为75～95％的丙烯酸钠溶液和占丙烯酸质量0.1～0.5％的n,n'-亚甲基双丙烯酰胺，继续搅拌3～4小时，得到白色透明状胶体；(4)最后对步骤(3)所得白色透明状胶体进行洗涤，干燥及粉碎，得到白色粉末状海藻酸钠/羧甲基纤维素/丙烯酸高吸水树脂。其吸蒸馏水倍率为210～560g/g，吸生理盐水倍率为43～72g/g。虽然该专利技术充分利用了羧甲基纤维素，但是其反应温度较高，吸水率不高。而且该吸水树脂制备过程需要洗涤，会产生废水，污染环境，而本发明的技术不会存在污染环境、且具有吸水倍率高等特点。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的方法。
8.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
9.本发明提供了一种羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的方法，包括以下步骤：
10.s1、将丙烯酸与过硫酸钾混合进行中和反应，得丙烯酸及其钾盐溶液；
11.s2、将羧甲基高粱纤维素与丙烯酰胺、氧化剂、交联剂、丙烯酸及其盐溶液和还原剂混合，通氮气进行搅拌反应，待温度升高到25-35℃时停止搅拌；
12.s3、升温到95-100℃并进行保温1.5-2.5h，停止通氮气并冷却，即得含氮钾高吸水树脂。
13.优选地，步骤s1中，所述中和剂为氢氧化钾；所得丙烯酸及其钾盐溶液中，丙烯酸的中和度为30-80％。
14.优选地，步骤s2中，所述羧甲基高粱纤维素的制备方法包括以下步骤：
15.将粉碎后的高粱秸秆粉末加入到质量分数为3％的氢氧化钾溶液中，30℃水浴加热条件下搅拌6h，然后加入质量分数为20％的氢氧化钾溶液继续搅拌2.5h；再将所得反应体系中加入质量分数为20％的氯乙酸钠溶液，搅拌加热至75℃进行醚化反应2h，即得羧甲基高粱纤维素。
16.优选地，所述高粱秸秆粉末质量与3％的氢氧化钾溶液体积、20％的氢氧化钾溶液体积、20％的氯乙酸钠溶液体积的质量体积比为50:350:150:200。
17.优选地，所述羧甲基高粱纤维素的取代度为0.41。
18.优选地，所述方法中采用的各原料的重量份数为：羧甲基高粱纤维素2.6-5份、丙烯酸15-20份、丙烯酰胺2-5份、中和剂3.5-12.43份、氧化剂0.1-0.3份、还原剂0.75-0.225份、交联剂0.05-0.1份。
19.优选地，所得丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为3:2-4:1。
20.优选地，所述交联剂为n,n
′‑
亚甲基双丙烯酰胺；所述氧化剂为过硫酸铵；所述还原剂为亚硫酸氢钠；
21.所述氧化剂和还原剂的质量比为1:0.75。
22.本发明还提供了一种含氮钾高吸水树脂，包括以下重量份数的各组分：羧甲基高粱纤维素2.6-5份、丙烯酸15-20份、丙烯酰胺2-5份、中和剂3.5-12.43份、氧化剂0.1-0.3份、还原剂0.75-0.225份、交联剂0.05-0.1份。
23.优选地，所述羧甲基高粱纤维素的制备方法包括以下步骤：
24.将粉碎后的高粱秸秆粉末加入到质量分数为3％的氢氧化钾溶液中，30℃水浴加热条件下搅拌6h，然后加入质量分数为20％的氢氧化钾溶液继续搅拌2.5h；再将所得反应体系中加入质量分数为20％的氯乙酸钠溶液，搅拌加热至75℃进行醚化反应2h，即得羧甲基高粱纤维素。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1.本发明充分利用高粱秸秆中高含量的纤维素和含有的氮钾元素，且羧甲基纤维素制备过程中一锅法制备，不用溶剂洗涤，降低成本，产率高；
27.2.本发明制备的高吸水树脂最大吸水率可超过1150g/g，远超市场商品(一般低于600g/g)，具有较大市场竞争力；
28.3.本发明制备的产品以高粱秸秆为原料，使其最高吸水率出现在丙烯酸中和度60％-70％，可以显著降低产品成本；
29.4.由于羧甲基高粱纤维素具有较好的溶解性，在冷水中就能溶解，免去了传统制备高吸水树脂使用淀粉为原料时淀粉糊化的繁琐步骤，使得合成工艺简单；
30.5.本方法使用的引发剂是过硫酸铵和亚硫酸氢钠形成的氧化还原引发剂，能显著降低引发温度，且引发反应缓和，既防止聚合过程中发生爆聚，降低了对设备的要求，又节约成本；
31.6.本发明制备的含氮钾高吸水树脂主要应用于农、林、花卉业，同时还可以用于水土保持，高吸水树脂可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气性，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面有很大的作用。
附图说明
32.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1是高粱秸秆制备羧甲基高粱纤维素的工艺流程图；
34.图2是羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的制备工艺流程图；
35.图3是羧甲基高粱纤维素(母体)与丙烯酸和丙烯酰胺总质量(单体)的质量比对含氮钾高吸水树脂吸水率的影响曲线；
36.图4是丙烯酸的中和度对含氮钾高吸水树脂吸水率的影响曲线；
37.图5是丙烯酸和丙烯酰胺质量比对含氮钾高吸水树脂吸水率的影响曲线；
38.图6是交联剂用量对含氮钾高吸水树脂吸水率的影响曲线；
39.图7是引发剂(固定过硫酸铵与亚硫酸氢钠质量比1:0.75)用量对含氮钾高吸水树脂吸水率的影响曲线。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
41.以下实施例提供了一种制备羧甲基高粱纤维素制备含氮钾高吸水树脂的方法，如
图2所示，包括以下步骤：
42.s1、将丙烯酸与过硫酸钾混合进行中和反应，得丙烯酸及其钾盐溶液；
43.s2、将羧甲基高粱纤维素与丙烯酰胺、氧化剂、交联剂、丙烯酸及其盐溶液和还原剂混合，通氮气进行搅拌反应，待温度升高到25-35℃时停止搅拌；
44.s3、升温到95-100℃并进行保温1.5-2.5h，停止通氮气并冷却，即得含氮钾高吸水树脂。
45.以下各实施例所述的羧甲基高粱纤维素的制备方法如图1所示，具体步骤如下：
46.首先将高粱秸秆粉碎、研磨、过筛得粒径低于100目的粉末，然后选取50g高粱秸秆粉末分散于350ml的质量浓度为3％的氢氧化钾溶液中，30℃水浴加热条件下搅拌6h，然后向上述溶液中加入质量分数为20％的氢氧化钾溶液150ml,继续30℃碱化反应2.5h，然后将反应体系移至75℃水浴锅中，继续向体系加入质量分数为20％的氯乙酸钠溶液200ml,反应2h后停止搅拌，将反应溶液移至铁盘中放置65℃烘箱中烘干，然后粉碎、研磨、过100目筛得到所需的羧甲基高粱纤维素(取代度为0.41)，储存备用。
47.在其他操作条件不变的情况下，本发明考察了不同羧甲基高粱纤维素与丙烯酸的质量比(即图3中的母体与单体质量比)对吸水率的影响，结果如图3所示：当母体与单体质量比为1:7时，吸水率达到最高。本发明还考察了丙烯酸中和度对吸水率的影响，结果如图4所示：当丙烯酸中和度为70％时，吸水率达到最高。本发明还考察了丙烯酸与丙烯酰胺质量比对吸水率的影响，结果如图5所示：当丙烯酸与丙烯酰胺质量比为5:1时，吸水率达到最高。本发明还考察了交联剂用量(50mg、60mg、70mg、80mg、90mg、100mg)对吸水率的影响，结果如图6所示：当交联剂n,n-亚甲基双丙烯酰胺用量为60mg时，吸水率达到最高。本发明还考察了氧化剂用量(固定氧化剂与还原剂两者比例为1:0.75)对吸水率的影响(氧化剂用量分别为0.1g、0.15g、0.2g、0.25g、0.3g，相应采用的还原剂用量分别为0.075g、0.1125g、0.15g、0.1875g、0.225g)，结果如图7所示：当引发剂中的氧化剂过硫酸钾用量为0.15g、还原剂亚硫酸氢钠用量为0.164g时，吸水率达到最高。因此，本发明最佳制备条件为：丙烯酸与羧甲基高粱纤维素的质量比为7:1，丙烯酸中和度为50％，交联剂用量为0.06g，氧化剂和还原剂用量为0.15g和0.1125g。
48.下面将对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
49.实施例1
50.称量12.43g氢氧化钾，量取32.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和20g(18.87ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为80％。称取5.0g羧甲基高粱纤维素、5.0g丙烯酰胺、100mg过硫酸铵、75mg亚硫酸氢钠、50.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达830g/g。
51.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为3.7cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
52.实施例2
53.称量10.88g氢氧化钾，量取22.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和20g(18.87ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为70％。称取2.7g羧甲基高粱纤维素、4.0g丙烯酰胺、250mg过硫酸铵、187.5mg亚硫酸氢钠、100.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达920g/g。
54.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为4.3cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
55.实施例3
56.称量9.33g氢氧化钾，量取26.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和20g(18.87ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为60％。称取3.9g羧甲基高粱纤维素、3.3g丙烯酰胺、200mg过硫酸铵、150mg亚硫酸氢钠、60.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1095g/g。
57.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为4.8cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
58.实施例4
59.称量5.83g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为50％。称取3.4g羧甲基高粱纤维素、2.0g丙烯酰胺、150mg过硫酸铵、112.5mg亚硫酸氢
钠、80mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达990g/g。
60.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为4.5cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
61.实施例5
62.称量6.22g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和20g(18.87ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为40％。称取3.75g羧甲基高粱纤维素、2.5g丙烯酰胺、250mg过硫酸铵、187.5mg亚硫酸氢钠、70.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达965g/g。
63.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为4.4cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
64.实施例6
65.称量8.16g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为70％。称取2.6g羧甲基高粱纤维素、3g丙烯酰胺、150mg过硫酸铵、112.5mg亚硫酸氢钠、60.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1455g/g。
66.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼
苗平均高度为7.6cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
67.实施例7
68.称量6.99g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为60％。称取2.6g羧甲基高粱纤维素、3g丙烯酰胺、200mg过硫酸铵、150mg亚硫酸氢钠、60.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1360g/g。
69.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为7.1cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
70.实施例8
71.称量8.16g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为70％。称取3.0g羧甲基高粱纤维素、3.0g丙烯酰胺、150mg过硫酸铵、112.5mg亚硫酸氢钠、70.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1350g/g。
72.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为6.9cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
73.实施例9
74.称量5.83g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为50％。称取4.5g羧甲基高粱纤维素、3.0g丙烯酰胺、300mg过硫酸铵、225mg亚硫酸氢钠、100.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此
后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1250g/g。
75.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为6.3cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
76.实施例10
77.称量3.50g氢氧化钾，量取18.0ml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却及搅拌的条件下，中和15g(14.15ml)丙烯酸，制得丙烯酸及其钾盐溶液，其中丙烯酸的中和度为30％。称取5g羧甲基高粱纤维素、5g丙烯酰胺、150mg过硫酸铵、112.5mg亚硫酸氢钠、80.0mg n,n＇-亚甲基双丙烯酰胺，量取70.0ml去离子水，全部加入到反应器中，并将已制得的丙烯酸及其钾盐溶液倒入反应器，于室温下搅拌2h，使其混合均匀。在氮气的保护下搅拌、加热，同时控制加热速度，使水浴温度缓慢升高，当温度升高至25-35℃时停止搅拌，此后逐渐升温，当水浴中的水达到沸腾后，继续加热使其在该温度范围内反应1.5-2.5h，停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于60℃-70℃烘箱中烘干，经粉碎即得含氮钾高吸水树脂，吸水率达1130g/g。
78.用本实施例制备的含氮钾高吸水树脂和普通高吸水树脂分别按照质量比例1％混入99％的土壤中进行大豆生长实验，发现含氮钾高吸水树脂的土壤24h时出现大豆萌芽现象，而普通高吸水树脂48h才有萌芽现象，生长5天后发现，含氮钾高吸水树脂土壤中大豆幼苗平均高度为5.7cm，而普通高吸水树脂中土壤平均高度为2.3cm，说明含氮钾高吸水树脂具有明显促进植物生长的作用。
79.本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。