保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征.pdf

第 28 卷第 7 期农 业 工 程 学 报Vol.28No.72012 年4 月Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringApr.2012117保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征王新爱1，李永胜2，杜建军2，粟晓万2，黄帮裕2（1.仲恺农业工程学院化学化工学院，广州 510225；2.仲恺农业工程学院环境科学与工程学院，广州 510225）摘要：为探明保水剂与 NH4+的相互作用，选用聚丙烯酸盐型保水剂（PAA）和聚丙烯酰胺型保水剂（P(AA-AM)），研究了保水剂在系列 NH4Cl、NH4Cl-KCl、NH4Cl-CaCl2溶液体系中的吸水行为和对铵离子的吸附特征。结果表明：铵离子能显著降低保水剂的吸水倍率，并随铵离子浓度的增加，吸水倍率显著降低，相对吸水倍率与 NH4+浓度之间具有显著的幂函数的减函数关系；NH4+、K+、Ca2+单一体系，NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系对保水剂吸水倍率的影响按 NH4+-K+NH4+、K+NH4+-Ca2+Ca2+次序依次增强；虽然 NH4+能显著降低保水剂的吸水倍率，但保水剂在吸水的同时也能大量吸附溶解于水中的 NH4+，并随 NH4+浓度的增加而增加，其吸附规律可用 Freundlich 吸附模型和线性吸附模型来表征；在不同溶液体系中，NH4+浓度相同时，保水剂对 NH4+的吸附量差别很大，NH4+-K+或 NH4+-Ca2+共存体系有利于 NH4+吸附。NH4+单一体系、NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系中，保水剂对 NH4+的吸附量按 NH4+NH4+-Ca2+NH4+-K+次序依次增大；P(AA-AM)的耐铵盐性和对 NH4+的吸附能力均优于 PAA。关键词：吸附，铵化合物，试验，保水剂，共存阳离子doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2012.07.020中图分类号：S156.2，TQ325.7文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012)-07-0117-07王新爱，李永胜，杜建军，等.保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征J.农业工程学报，2012，28(7)：117123.Wang Xin ai,Li Yongsheng,Du Jianjun,et al.Water and ammonium adsorption characteristics of water retaining agent indifferent solutions of ammonium saltJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of theCSAE),2012,28(7):117123.(in Chinese with English abstract)0引言随着水资源的日益匮乏和节水农业的需要，近年来，高性能保水剂的研制和应用研究越来越受到人们的重视1-4。自保水剂问世以来，人们对保水剂的保水、节水效果和对土壤物理性质的影响进行了大量研究。结果表明，保水剂应用于节水农业，能起到抗旱保水、减少灌水量、改良土壤结构、促进作物根系发育、提高出苗率和移栽成活率、促进作物生长，从而显著提高作物产量，使水分利用效率大大提高5-11。现代高分子化学研究认为，保水剂大多是高分子电解质，其溶胀力和吸水倍率受溶液中盐类的影响。当保水剂在浓盐溶液中水合时，与它们在无盐溶液中的水合相比，其膨胀能力降低1-2。尽管如此，由于保水剂具有高分子网状结构，有大量亲水性基团，进入网状结构内部的分子或离子可以以交换吸附、电荷激活、配位、氢键和聚合物大分子“包裹”等形式而吸附，在凝胶性能收稿日期：2011-09-26修订日期：2012-03-15基金项目：国家自然科学基金（30971867、31172031）；广东省自然科学基金重点项目（10251022501000000）；广东省科技计划项目（2008B021000043）；教育部留学回国人员科研启动基金项目（教外司留20091341 号）作者简介：王新爱（1966），副教授，陕西三原人。主要从事应用化学研究。广州仲恺农业工程学院化学化工学院，510225。Email:通信作者：杜建军（1966），教授，博士，陕西商州人。主要从事新型肥料、保水剂研究。广州仲恺农业工程学院环境科学与工程学院，510225。Email:和外界条件变化时又能缓慢地释放出来。如果这种盐分是营养性盐分，这种吸附作用就会对土壤或肥料养分起到一定的缓释作用12-18。目前，有关保水剂吸水能力方面的研究多集中于对去离子水、生理盐水、人工尿等方面的研究，而对于不同盐类或养分离子（分子）对保水剂吸水能力的影响研究较少1-3。本文在前期研究保水剂和氮、磷、钾肥料相互作用的基础上19-20，深入研究保水剂在不同铵盐溶液体系中对铵离子的吸附特征以及不同溶液体系对保水剂吸水性能的影响，旨在了解保水剂与 NH4+的相互作用，为保水剂的正确使用和进一步开发高性能新型保水剂提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料供试保水剂分别为聚丙烯酸盐型保水剂（PAA）和聚丙烯酰胺型保水剂（P(AA-AM)），在去离子水中的吸水倍率分别为 653.74 和 348.92 g/g，粒径均为 0.130.27mm，分别由唐山博亚科技有限公司和北京汉力淼新技术有限公司生产；供试氯化铵、氯化钾和氯化钙均为分析纯试剂。1.2试验方法1.2.1保水剂吸水倍率测定采用茶袋法：称取保水剂 0.3000 g，放入约 12 cm15 cm 的 200 目的已知质量的尼龙袋中，用封口机把袋口封住，25下，放入300 mL去离子水中，25 1静置12 h。农业工程学报2012 年118让保水剂充分吸水后吊起尼龙袋 30 min，沥尽水分，称重，并收集滤液，计算吸水倍率。所有处理均重复 3 次。相对吸水倍率表示保水剂在盐溶液中的吸水倍率与保水剂在去离子水中的吸水倍率的比值百分率。1.2.2单一体系中保水剂的吸水和吸附铵离子特征分别以 300 mL 浓度为 0.01、0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.28 mol/L 的 NH4Cl 系列溶液代替去离子水，按 1.2.1 测定吸水倍率，同时测定滤液中的 NH4+含量，根据其吸附前后溶液中 NH4+浓度和溶液体积计算保水剂对NH4+的吸附量。滤液中的氮用蒸馏法测定21。为了便于比较保水剂在不同溶液中的吸水倍率，分别以 300 mL 浓度为 0.01、0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.28 mol/L 的 KCl、CaCl2系列溶液代替去离子水，按 1.2.1 测定吸水倍率。1.2.3共存体系中保水剂的吸水和吸附铵离子特征NH4+-K+共存体系：分别以 300 mL 浓度为 0.005、0.01、0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64 mol/L 的 NH4Cl和 KCl 系列混合溶液（NH4ClKCl=11)代替去离子水，按1.2.1测定吸水倍率，按1.2.2测定并计算保水剂对NH4+的吸附量。NH4+-Ca2+共存体系：分别以 300 mL 浓度为 0.005、0.01、0.02、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64 mol/L 的 NH4Cl和 CaCl2系列混合溶液（NH4ClCaCl2=11），代替去离子水，按 1.2.1 测定吸水倍率，按 1.2.2 测定并计算保水剂对 NH4+的吸附量。2结果与分析2.1单一体系中保水剂的吸水和吸附铵离子特征2.1.1单一体系中保水剂的吸水倍率图 1 为 2 种保水剂在不同浓度 NH4Cl 溶液中的相对吸水倍率。可以看到，2 种保水剂的吸水倍率均受 NH4Cl溶液的影响很大。低浓度的 NH4Cl 溶液就能使保水剂的吸水倍率大幅度降低：与去离子水比较，NH4Cl 浓度为0.01 mol/L 时，PAA 和 P(AA-AM)的相对吸水倍率分别下降到 35.97%和 37.41%。随着 NH4Cl 浓度的增加，吸水倍率持续下降，但降幅逐渐减小，到浓度为 1.28 mol/L 时，保水剂的相对吸水倍率都低于10%，只有5.07%和7.17%。图 1保水剂在不同浓度 NH4Cl 溶液中的相对吸水倍率Fig.1Relative water absorbency of water retaining agents indifferent solutions of ammonium chloride虽然在去离子水中，PAA 和 P(AA-AM)的吸水倍率相差很大，PAA 的吸水倍率（653.74 g/g）远大于 P(AA-AM)（348.92 g/g），但它们在 NH4Cl 溶液中随着 NH4Cl 浓度的增加，吸水倍率逐渐接近，而 P(AA-AM)的相对吸水倍率始终略大于 PAA 的吸水倍率，表明 NH4Cl 溶液对 PAA的影响大于对 P(AA-AM)的影响，这是由于非离子型聚合单体丙烯酰胺的加入使 P(AA-AM)耐盐性好于 PAA。统计发现，NH4Cl 浓度与相对吸水倍率之间的相关关系可用幂函数的减函数表示如下（y 代表相对吸水倍率，x 代表铵离子浓度）PAAy=102.36x-1.2928R2=0.9862P(AA-AM)y=97.043x-1.1746R2=0.9940指数的大小表示保水剂相对吸水倍率对 NH4Cl 浓度影响的敏感程度。指数越小，表示保水剂相对吸水倍率对 NH4Cl 浓度越敏感，NH4Cl 对保水剂吸水倍率影响越大。方程也可以用于估算 NH4Cl 溶液浓度在 01.28mol/L 范围时保水剂在某个浓度 NH4Cl 溶液中的相对吸水倍率值。这些预测值与实测数据有较高的一致性。2.1.2单一体系中保水剂对 NH4+的吸附特征化学物质在固相和液相之间的分配一般用吸附等温线来描述。图 2 为 2 种保水剂在 NH4Cl 溶液中的吸附等温线。可见，虽然 2 种保水剂吸水倍率随着 NH4Cl 浓度的增加而降低，但对 NH4+的吸附量却随着 NH4Cl 浓度的增加而增加，2 种保水剂对 NH4+的吸附量差异也随着NH4Cl 浓度的增加而减小，至高浓度时，P(AA-AM)甚至超过 PAA。图 2保水剂在 NH4Cl 溶液中的 NH4+吸附等温线Fig.2Adsorption isotherms of NH4+by water retaining agents insolutions of ammonium chloride多种吸附模型拟合结果表明，该吸附等温线基本符合 Freundlich 吸附模型和线性吸附模型22。Freundlich 吸附模型Cs=KfCe1/n（1）1g Cs=1gKf+n1g Ce（2）线性吸附模型Cs=KdCe（3）式中，Cs为吸附平衡时吸附于保水剂上的 NH4+量，mol/g；Ce为吸附平衡时液相中的 NH4+浓度，mol/L；Kf为 Frenundlich 吸附常数；n 为指数项常数，n=1 时，吸附第 7 期王新爱等：保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征119等温线为线性吸附等温线；n1 时，吸附等温线为非线性吸附等温线；Kd为线性吸附常数。比较不同保水剂对不同或相同离子的吸附特性，便可将 Kf或 Kd值作为表征吸附特征的一个指标。表 1 为 2 种保水剂对 NH4+的吸附特征参数。可见，2种模型的决定系数均在 0.99 以上。吸附常数 Kf或 Kd在一定程度上反映了保水剂吸附 NH4+的能力。P(AA-AM)吸附 NH4+的 Kf或 Kd均大于 PAA 吸附 NH4+的 Kf或 Kd，说明 P(AA-AM)对 NH4+的吸附能力要大于 PAA。表 1保水剂对 NH4+的吸附常数Table 1Parameters of NH4+adsorption of water retaining agentsFreundlich 吸附模型1g CS=1g Kf+n1g Ce线形吸附模型Cs=KdCe保水剂KfnR2KdR2PAA95.021.200.996689.300.9986P(AA-AM)95.751.120.994693.110.9925注：Kf、n、Kd见式（1）（3）。2.2共存体系中保水剂的吸水和吸附铵离子特征主要研究了 NH4Cl 溶液中有共存阳离子存在时，保水剂的吸水倍率和对铵的吸附特征。为了比较 NH4+-K+共存体系、NH4+-Ca2+共存体系和 NH4+单一体系保水剂的吸水倍率和对 NH4+吸附的差异，同时测定了保水剂在 K+单一体系、Ca2+单一体系中的吸水倍率。2.2.1共存体系中保水剂的吸水倍率从图 3 可以看出，2 种保水剂在不同离子体系中的相对吸水倍率随着溶液浓度的变化表现出相似的趋势。随着 NH4+、K+、Ca2+、NH4+-K+、NH4+-Ca2+浓度的增加，PAA 的吸水倍率呈现明显下降的趋势。但相同阳离子强度（摩尔浓度相同）下，NH4+和 K+单一体系的相对吸水倍率几乎相等，表明 NH4+、K+对保水剂吸水倍率的影响没有太大差异。Ca2+单一体系对 PAA 吸水倍率的影响远大于 NH4+和 K+单一体系，在 Ca2+浓度为 0.01 mol/L 时，即可对 PAA 的结构发生破坏作用，保水剂先是颗粒凝聚在一起，丧失吸水能力，几个小时后溶解分散成小颗粒状，溶液变成混浊的乳白色溶液。图 3PAA 在不同溶液中的相对吸水倍率变化Fig.3Relative water absorbency of PAAin different solutions比较而言，NH4+-K+共存体系对 PAA 的影响不及NH4+、K+单一体系，等阳离子强度下，保水剂在 NH4+-K+共存体系中的吸水倍率大于在 NH4+、K+单一体系中的吸水倍率，但随着离子强度的增大，由于离子对保水剂影响增强，这种差异逐渐缩小。例如，当溶液中离子浓度为 0.01 mol/L 时，PAA 的相对吸水倍率都降低到了 50%以下，PAA 在 NH4+、K+、NH4+-K+体系中的相对吸水倍率分别是 35.97%、34.58%和 48.14%；当离子浓度增加到1.28 mol/L 时，相对吸水倍率则分别降为 5.07%、5.80%和 6.54%，吸水倍率不足去离子水中的 10%。NH4+-Ca2+共存体系对高吸水性树脂的影响与 Ca2+单一体系类似，溶液离子浓度为 0.01 mol/L 时就可对 PAA 结构产生破坏作用，使其丧失吸水能力。从图 4 看出，和对 PAA 的影响相似，随着溶液中离子浓度的增加 P(AA-AM)的吸水倍率呈现明显下降的趋势。NH4+-K+对 P(AA-AM)的影响最小，NH4+和 K+次之，NH4+和 K+影响相近；然后是 NH4+-Ca2+，Ca2+影响最大，即按 NH4+-K+NH4+、K+NH4+-Ca2+Ca2+次序，影响依次增大。在低浓度时，不同离子的影响差别更大。当溶液中离子浓度为 0.01 mol/L 时，P(AA-AM)的相对吸水倍率都降低到了 50%以下，P(AA-AM)在 NH4+、K+、Ca2+、NH4+-K+和 NH4+-Ca2+体系中的相对吸水倍率分别是37.41%、36.71%、8.81%、47.45%和 25.12%。当离子浓度增加到 1.28 mol/L 时，P(AA-AM)的相对吸水倍率分别是 7.17%、6.50%、4.81%、7.74%和 4.28%，吸水倍率也都不足去离子水的 10%。图 4P(AA-AM)在不同溶液中的相对吸水倍率变化Fig.4Relative water absorbency of P(AA-AM)in differentsolutions同样，在共存体系中保水剂的相对吸水倍率与溶液中 NH4+浓度关系也可以用幂函数的减函数来表示PAANH4+-K+体系y=116.5x-1.2036R2=0.9940P(AA-AM)NH4+-K+体系y=112.04x-1.1568R2=0.9714P(AA-AM)NH4+-Ca2+体系y=82.901x-1.4828R2=0.9779从函数可以看出，2 种保水剂在共存体系中相对吸水倍率与溶液中 NH4+浓度有很好的幂函数关系，两者都达到显著水平。溶液中 NH4+浓度对 PAA 的影响大于P(AA-AM)。2.2.2共存体系中高吸水性树脂对 NH4+的吸附特征图 5、图 6 可以看出，不同体系中 2 种保水剂对 NH4+的吸附量都是随着 NH4+浓度的增加而呈近乎直线增加，农业工程学报2012 年120但在 NH4+浓度相同时，保水剂对 NH4+的吸附量差别很大。从图 5 可以看出，PAA 在 NH4+-K+共存体系中对 NH4+的吸附量增加的速率和增加量远大于 NH4+单一体系。当NH4+浓度相同时，共存等浓度的 KCl 溶液，不但没有降低 PAA 对 NH4+的吸附，反而使吸附量有所增加。离子浓度越大，吸附量增加幅度越大。例如，对应原始溶液中NH4+浓度为 0.01 mol/L 时，NH4+单一体系中 NH4+的吸附量为 4.67 mmol/g，而 NH4+-K+共存体系中 NH4+的吸附量为 5.85 mmol/g；对应原始溶液中 NH4+浓度为 0.64 mol/L时，NH4+单一体系中 NH4+的吸附量为 61.84 mmol/g，而NH4+-K+共存体系中 NH4+的吸附量为 352.44 mmol/g。图 5PAA 在不同溶液中对 NH4+的吸附等温线Fig.5Adsorption isotherms of NH4+by PAA in different solutions表 2 是用 Freundlich 和线性吸附模型拟合的 NH4+浓度在 00.64 mol/L 范围内，保水剂 PAA 对 NH4+的吸附特征参数。从表 2 中可以看出，与 NH4+单一体系相比，PAA 在 NH4+-K+共存体系中对 NH4+的吸附常数 Kf、Kd大得多，说明 NH4+浓度相同时，PAA 对共存体系中 NH4+的吸附能力更强。表 2不同溶液中 PAA 对 NH4+吸附常数Table 2Parameters of NH4+adsorption by PAA in differentsolutionsFreundlich 吸附模型1g CS=1g Kf+n1g Ce线性吸附模型Cs=KdCe体系类型KfnR2KdR2NH4+体系88.801.300.990094.050.9979NH4+-K+体系1154.731.010.99981168.710.9998由图 6 可以看出，与 PAA 对 NH4+吸附特征相似，相同 NH4+浓度下，P(AA-AM)在 NH4+、NH4+-K+和 NH4+-Ca2+体系中，对 NH4+的吸附量总体按 NH4+NH4+-Ca2+NH4+-K+次序依次增大。当 NH4+浓度相同时，共存等离子浓度的 KCl 溶液，也促进了 P(AA-AM)对 NH4+的吸附，P(AA-AM)吸附 NH4+能力增强，而且随着离子浓度增加吸附量增加的幅度也增大。例如，对应原始溶液中 NH4+浓度为 0.01 mol/L 时，NH4+单一体系中 NH4+的吸附量为2.87 mmol/g，而 NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系中 NH4+的吸附量分别为 5.76 和 2.48 mmol/g；对应原始溶液中 NH4+浓度为 0.64 mol/L 时，NH4+单一体系中 NH4+的吸附量为111.76 mmol/g，而 NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系 NH4+的吸附量分别为 341.78 和 216.23 mmol/g。对 Ca2+来说，低NH4+浓度时，NH4+-Ca2+共存和 NH4+单一体系中 NH4+的吸附量差别不大，甚至后者略高，但当 NH4+原始浓度大于 0.08 mol/L 后，促进 NH4+的吸附作用显著，但促进作用弱于 K+。图 6P(AA-AM)在不同溶液中对 NH4+的吸附等温线Fig.6Adsorption isotherms of NH4+by P(AA-AM)in differentsolutions表 3 是用 Freundlich 和线性吸附模型拟合的 NH4+浓度在 00.64 mol/L 的范围内，保水剂 P(AA-AM)在共存体系中对NH4+的吸附特征。从表3中可以看出，P(AA-AM)在 3 种体系中对 NH4+吸附常数按 NH4+NH4+-Ca2+NH4+-K+次序依次增大。说明 P(AA-AM)在 NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系中对 NH4+的吸附能力大于 NH4+单一体系。表 3不同溶液中 P(AA-AM)对 NH4+吸附常数Table 3Parameters of NH4+adsorption by P(AA-AM)indifferent solutionsFreundlich 吸附模型1g CS=1g Kf+n1g Ce线性吸附模型Cs=KdCe体系类型KfnR2KdR2NH4+体系108.420.990.9889104.930.9902NH4+-K+体系1 100.401.010.99951 117.600.9995NH4+-Ca2+体系868.570.900.9994768.750.9992综观图 5、图 6 和表 2、表 3 发现，除了 CaCl2溶液破坏了 PAA 的化学结构使其失去吸水和吸附铵能力外，保水剂 PAA 和 P(AA-AM)在不同 NH4+体系中对 NH4+的吸附变化趋势一致。3讨论根据保水剂的吸水机理，离子型保水剂与水接触后，由于离子型亲水基团的电离，造成树脂结构内外产生渗透压，是保水剂吸水的动力之一。当水溶液中有电解质盐类存在时，就会使树脂内部的渗透压降低，结果保水剂吸水能力降低。本研究发现，NH4+、K+、Ca2+的存在第 7 期王新爱等：保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征121明显地降低保水剂的吸水倍率，而且随着离子浓度的增加影响力增加。这与 Flory 吸水理论相符，与前人研究结果相似19-20。研究的 5 种溶液体系中，对保水剂吸水倍率的影响按 NH4+-K+NH4+、K+NH4+-Ca2+Ca2+次序依次增强，这与不同价态阳离子对保水剂影响不同有关。根据 Flory 吸水理论，阴离子相同时，阳离子价电数越高对树脂吸水倍率影响越大。水合溶液中可溶性盐的种类对聚合物的膨胀有很重要的影响：当水中存在一价阳离子时，会与树脂内的阳离子进行部分交换，降低树脂内外水溶液的渗透压，从而降低树脂的吸水能力；而当水溶液中存在二价阳离子时，不仅会降低渗透压，而且由于离子交换而扩散进入树脂内的二价阳离子还可使大分子链发生离子交联，从而更加限制了分子链在溶液中的吸液膨胀能力，致使吸液率大为降低20。目前。国内外鲜见有共存离子对保水剂吸水倍率的影响的研究。本研究表明，离子共存后对保水剂吸水倍率的影响小于单一体系，这一结论有利于深入了解离子与保水剂间的相互作用，也对研制复合营养型保水缓释肥具有指导作用。化学肥料在影响保水剂溶胀吸水能力的同时，保水剂对肥料也有一定的吸附作用19-20。本研究表明，保水剂对 NH4+吸附量随 NH4+浓度的增加而呈近乎直线增加，在相同的 NH4+浓度溶液中，同种保水剂在 NH4+-K+体系或 NH4+-Ca2+体系中对 NH4+的吸附量远远大于在 NH4+单一体系中对 NH4+的吸附量。这与封克等23研究钾、钙对铵离子在蛭石矿物表面吸附与层间固定的影响的结论相似。封克等研究结果表明，就吸附而言，不存在 K+抢占NH4+吸附位点的情况。研究发现，K+的存在并没有减少蛭石对 NH4+的固定，与此相反，K+的加入似乎还在一定程度上促进了蛭石对 NH4+的固定能力；同时还发现三元系统（Ca2+-NH4+-K+）中蛭石表面可以吸附比在二元系统（Ca2+-NH4+）中更多的 NH4+，K+的存在促进了蛭石表面对 NH4+的吸附。徐明岗等24研究共存离子对土壤吸附Cu2+的影响中也发现，Ca2+共存时使土壤对 Cu2+的吸附结合能明显增大，Ca2+可使土壤对 Cu2+专性吸附增强。当然保水剂对 NH4+吸附不同于土壤体系，其影响机制还需要进一步从凝胶结构等方面进行深入研究。保水剂的结构是影响保水剂吸水性能和耐盐性的重要内部因素。聚丙烯酸盐型保水剂属离子型保水剂，吸水保水性能好，溶胀速度快，但耐盐性、稳定性较差，寿命短。为了提高聚丙烯酸盐型保水剂的耐盐性、稳定性，常向其离子型聚合单体丙烯酸中加入一定比例的非离子型聚合单体丙烯酰胺等，制造聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂，利用非离子型单体对电解质相对不敏感性和不同亲水性基团之间的协同作用来提高保水剂的耐盐性、稳定性。因此，聚丙烯酰胺型保水剂的耐铵盐性和对 NH4+的吸附能力均优于聚丙烯酸盐型保水剂。4结论1）水溶液中 NH4+对保水剂的吸水倍率有显著影响，并随 NH4+浓度的增加吸水倍率显著降低，保水剂相对吸水倍率与 NH4+浓度之间具有显著的幂函数的减函数关系。2）NH4+对保水剂相对吸水倍率的影响程度与 K+离子相当，但远小于 Ca2+离子的影响。相同离子强度时，NH4+-K+共存体系对保水剂相对吸水倍率的影响的小于NH4+、K+单一体系，而 NH4+-Ca2+共存体系对保水剂相对吸水倍率的影响的小于 Ca2+单一体系而大于 NH4+单一体系的影响。因此，在 NH4+、K+、Ca2+单一体系，NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系中，对保水剂对吸水倍率的影响按NH4+-K+NH4+、K+NH4+-Ca2+Ca2+次序依次增强。3）虽然在水溶液中 NH4+能显著降低保水剂的吸水倍率，但保水剂在吸水的同时也能大量吸附溶解于水中的NH4+，并随 NH4+浓度的增加而近乎直线增加，其吸附规律可用 Freundlich 吸附模型和线性吸附模型来表征。在不同溶质体系中，NH4+浓度相同时，保水剂对NH4+的吸附量差别很大，相同离子强度时，NH4+-K+或NH4+-Ca2+共存体系有利于 NH4+吸附。在 NH4+单一体系，NH4+-K+和 NH4+-Ca2+共存体系中，保水剂对 NH4+的吸附量按 NH4+NH4+-Ca2+NH4+-K+次序依次增大。4）P(AA-AM)的耐铵盐性和对 NH4+的吸附能力均优于 PAA。参考文献1邹新喜.超强吸水剂（第 2 版）M.北京：化学工业出版社，2002.Zou X X.Super absorbent polymer(Second edition)M.BeiJing:Chemical Industry Press,2002.(in Chinese)2崔英德，黎新明，尹国强.绿色高吸水树脂M.北京：化学工业出版社，2008.Cui Y D,Li X M,Yin G Q.Green super absorbent polymerM.BeiJinj:Chemical Industry Press,2008.(in Chinese)3庄文化，冯浩，吴普特.高分子保水剂农业应用研究进展J.农业工程学报，2007，3(6)：265270.Zhuang Wenhua,Feng Hao,Wu Pute.Development of superabsorbent polymer and its application in agricultureJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2007,23(6):265270.(inChinese with English abstract)4Sojka R E,Bjorneberg D L,Entry J A,et al.PolyacrylamideinagricultureandenvironmentallandmanagementJ.Advances in Agronomy,2007,92:75162.5黄占斌，张国桢，李秧秧，等.保水剂特性测定及其在农业中的应用J.农业工程学报，2002，18(1)：2226.Huang Zhanbin,Zhang Guozhen,Li Yangyang,et al.Characteristics of aquasorb and its application in cropproductionJ.TransactionsoftheChineseSocietyofAgricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2002,18(1):2226.(in Chinese with English abstract)6杨永辉，吴普特，武继承，等.保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响J.农业工程学报，2010，26(12)：1629.农业工程学报2012 年122Yang Yonghui,Wu Pute,Wu Jicheng,et al.Impacts ofwater-retaining agent on soil moisture and water use indifferent growth stages of winter wheatJ.Transactions ofthe Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactionsof the CSAE),2010,26(12):1926.(in Chinese withEnglish abstract)7Nge T T,Hori N,Takemura A,et al.Swelling behavior ofchitosan/poly(acrylic acid)complexJ.Journal of AppliedPolymer Science,2004,92(5):29302940.8Helalia A M,Letey J.Cationic polymer effects on infiltrationrates with a rainfall simulatorJ.Soil Science Society ofAmerica Journal,1998,52:247250.9Terry R E,Nelson S D.Effects of polyacrylamide andirrigation method on soil physical propertiesJ.Soil Sciense.1996,141:317320.10 Silberbush M,Adar E,Malach Y D.Use of an hydrophilicpolymer to improve water storage and availability to cropsgrown in sand dunes.Cabbage irrigated by sprinkling withdifferent water salinitiesJ.Agricultural Water Management.1993,23(4):315327.11 Woodhouse J,Johnson M S.Effect of super absorbentpolymers on survival and growth of crop seedlingsJ.Agricultural Water Management,1991,20(1):6370.12 Robert L.Mikkelsen.Using hydrophilic polymers to controlnutrient releaseJ.Nutrient Cycling in Agroecosystem,1994,38(1):5359.13 Henderson J C,Hensley D L.Ammonium and nitrate retentionby hydrophilic gelJ.Hort Sci.1985,20:667668.14 Shaviv S W,Mikklelsen R L.Slow-release fertilizers toincrease efficiency of nutrient use and minimize environmentaldegradationJ.Fert.Res,1993,35:112.15 杜建军，廖宗文，王新爱，等.高吸水性树脂包膜尿素的结构特征及养分控/缓释性能J.中国农业科学，2007，40(7)：14471455.Du Jianjun,Liao Zhongwen,Wang Xinai,et al.Structure andnutrient nontrolled/slow release characteristics of superabsorbent polymer coated ureaJ.Scientia Agricultura Sinica,2007,40(7):14471455.(in Chinese with English abstract)16 杜建军，廖宗文，王新爱，等.高吸水性树脂包膜尿素的水肥一体化调控效果研究J.农业工程学报，2007，23(6)：7177.Du Jianjun,Liao Zhongwen,Wang Xinai,et al.Effects ofintegral regulation and control of super absorbent polymercoated urea on water and fertilizerJ.Transactions of theChinese Society of Agricultural Engineering(Transactions ofthe CSAE),2007,23(6):265270.(in Chinese with Englishabstract)17 HeXusheng,LiaoZongwen,HuangPeizhaoetal.Characteristics and performance of novel water-absorbentslow release nitrogen fertilizersJ.Agricultural Sciences inChina,2007,6(3):338346.18 Liang Rui,Liu Mingzhu,Wu Lan.Controlled release NPKcompound fertilizer with the function of water retention J.Reactive and Functional Polymers,2007(67):769779.19 杜建军，王新爱，廖宗文，等.不同肥料对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持研究J.水土保持学报，2005，19(4)：2731.Du Jianjun,Wang Xinai,Liao Zhongwen,et al.Effects ofchemicalfertilizersonwaterabsorbentrateofsuperabsorbent polymers and their adsorption and fixationJ.Journal of Soil and Water Conservation,2005,19(4):2731.(in Chinese with English abstract)20 苟春林，杜建军，曲东，等.氮肥对保水剂吸水保肥性能的影响J.干旱地区农业研究，2006，24(6)：7884.Gou Cunlin,Du Jianjun,Qu Dong,et al.Effects of nitro