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Arid
基于亲水性聚氨酯复合材料的环境治理关键技术研发及应用
吴智仁
完成单位东南大学
登记(发布)日期2017
中文摘要针对沙化土地防治、脆弱环境生态修复、裸露边坡水土流失治理中存在的治理周期长、植被恢复效率低、缺乏适宜高效专用材料等瓶颈问题,研究团队经过10余年持续研究,自主开发了改性亲水性聚氨酯(W-OH)复合材料,建立了系列关键应用技术体系,实现了其应用的重大突破。主要创新点： 1、发明了W-OH复合材料,提出了快速可控环境治理理念 既有亲水性聚氨酯存在固结性能弱、耐候性与力学性能低、环境友好性与生态相容性差等缺陷,耦合分子结构调控与纳米复合改性等关键技术,开发了功能型W-OH复合材料并实现了其产业化。将其紫外线耐候性从不足6个月提升至30年内降解可控;大幅提升了W-OH沙土固结体的力学、保水(≥40%)、保肥和保温等功能,同时具有环境友好性。在此基础上提出了融合材料、工程与生物三种措施的快速可控生态修复理念和技术体系,并可通过浓度与功能性调控实现环境生态恢复速度、材料自然降解周期和力学性能等的可控性。 2、创立了脆弱生态环境快速可控治理技术体系 面向沙化地区紫外线强、降雨少、温差大的严酷环境,研发了基于W-OH的快速可控沙化生态治理技术。可实现5分钟内沙土固结,2周后植被逐步恢复,2年内平均盖度达≥60%,植被恢复后W-OH可自然降解为水、氮气和二氧化碳,最终实现了沙化土地的快速可持续治理。针对“地球环境癌症”砒砂岩的严重土壤退化及水土流失问题,在揭示其复合侵蚀机理的基础上,创新地利用W-OH包裹砒砂岩颗粒形成网状多孔结构,结合工程与生物措施建立了砒砂岩快速二元立体治理模式。首次实现了从坡沟至坡顶的综合治理,2年内植被盖度恢复≥80%,侵蚀产沙量减少90%以上。同时,研发了集成化、小型化、便捷化和自动化的二液分离式成套施工装备。 3、研发了高效水土保持与植被快速恢复关键技术 针对南方红壤区剧烈崩岗土壤侵蚀及裸露沙土边坡的严重水土流失等问题,在深入研究崩岗侵蚀过程及规律的基础上,揭示了W-OH与水土保持效益之间的关系,建立了基于W-OH的崩岗生态抗蚀、柔性护坡及草被快速恢复的综合治理模式和系列裸露边坡快速水土保持与植被恢复技术,大幅降低了土壤侵蚀模数,提升了崩岗区治理效果及农业综合开发效益,使得裸露边坡的沙土流失量可控制在10%左右,植被覆盖率显著提升。 4、构筑了新型渠道防渗和柔性渠系技术 大温差寒区旱区混凝土等硬质渠系存在易冻胀破坏、耐久性差、渗漏等严重技术瓶颈,深入研究了硬质渠系破坏机理,基于W-OH研发了具有超高抗冻胀、高强韧性的防渗层和一体化柔性渠系,其渗透系数低(≤10-8cm/sec)并能与土体结构协同变形,彻底解决了冻胀破坏和渗漏难题,建立了柔性渠系技术体系,大幅提升了耐久性和水资源利用效率。 研究成果：授权发明专利18项、实用新型专利10项;发表SCI/EI论文40余篇。成果被水利部作为先进技术全国范围推广,在江苏丰县太行堤河、长江中上游、三江源、黄河中游砒砂岩区与华南崩岗等多处生态修复与水土保持重大工程中应用,总面积逾10万亩,直接和间接经济效益近1.5亿元,产生了显著的生态和社会效益。
中文关键词亲水性聚氨酯复合材料 ; 环境治理 ; 沙化土地防治 ; 脆弱环境生态修复 ; 裸露边坡水土流失治理
语种中文
国家中国
中图法分类号X171.4
资源类型成果
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/365799
推荐引用方式
GB/T 7714		 吴智仁. 基于亲水性聚氨酯复合材料的环境治理关键技术研发及应用[Z]. ,2017.
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