專利名稱：一種多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交聯(lián)多孔木質(zhì)素顆粒氮/鐵復(fù)合肥的制備方法，屬于肥料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木質(zhì)素及其衍生物具有多種功能性，可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助齊U、浙青乳化劑，研制化學(xué)改性木質(zhì)素產(chǎn)品，提高其附加值是國內(nèi)外造紙行業(yè)、植物化學(xué)、天然高分子化學(xué)、精細(xì)化工和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域研究者、企業(yè)家長期以來共同關(guān)注，并積極致力于研究和技術(shù)開發(fā)的重點領(lǐng)域。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出3000萬噸左右的草類木質(zhì)素，其結(jié)構(gòu)成分復(fù)雜、可反應(yīng)化學(xué)官能團少。草類木質(zhì)素的利用大多局限于低值燃燒，使其轉(zhuǎn)化為高附加值化工產(chǎn)品，將大大提升木質(zhì)素的利用價值。目前木質(zhì)素在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用集中在以下幾個方面:I)肥料:堿木質(zhì)素是能從自然界再生資源中獲得的高聚合度的芳香族有機原料，具有無毒、價廉、可被微生物分解的特性。當(dāng)與植物生長所需要的氮、磷、鉀等元素配合施用時，隨著堿木質(zhì)素被微生物降解元素被緩慢釋放出來，為作物吸收利用，肥效長、含有多種
營養(yǎng)元素。2) 土壤改良劑:堿木質(zhì)素作為土壤改良劑，可用來改良緊密、含鹽和被腐蝕的土壤，使土壤產(chǎn)生團粒結(jié)構(gòu)，進而改變土壤的水分特性，還可以促進肥料的肥效，尤其是使用磷肥時，由于堿木質(zhì)素具有鰲合性，可以有效防止磷肥固著在土壤上，顯著地提高肥效。3)液體地膜:可降解木質(zhì)素地膜開發(fā)低成本、完全降解、環(huán)境友好、具有較高的機械強度。由堿木質(zhì)素、膠原蛋白、表面活性劑、發(fā)泡劑等組成，通過噴霧法噴灑在田地上，覆蓋土壤表面成膜，膜有良好 的浸潤性，具有保墑作用，有效的防止水分的蒸發(fā)。植物幼苗長出時可將膜頂破，一段時間后地膜會自動降解，變成腐殖酸肥料，能改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)。這種地膜中還可加入農(nóng)藥和肥料，成為多功能復(fù)合地膜，其成本較低。氮、磷、鉀和微量元素是許多農(nóng)作物的生長不可缺少肥料。微肥是提供植物微量元素的肥料，例銅肥、硼肥、鑰肥、錳肥、鐵肥和鋅肥等都稱為微肥。但簡單向土壤中添加無機化合物對于結(jié)合緊密、含鹽和被腐蝕的土壤(例如，鹽堿地)效果不佳。本發(fā)明提供的多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥，除了具有木質(zhì)素生物降解速率較慢可在農(nóng)業(yè)上用作緩釋肥料，解決了無機化肥使用導(dǎo)致土壤中腐殖土逐漸減少和地下水被無機肥料中的氮、磷、鉀和微量元素污染的優(yōu)點外，還因其具有多孔結(jié)構(gòu)增強了復(fù)合肥的緩釋效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥的制備方法，本發(fā)明的技術(shù)方案是以堿木質(zhì)素與甲醛反應(yīng)制備木質(zhì)素交聯(lián)體A，再將A、造孔劑和木質(zhì)素顆粒定型劑均勻混合。調(diào)整復(fù)合體系PH值，使A包覆造孔劑沉降，離心分離得固體混合物B。采用特定工藝除去B中的造孔劑得到多孔木質(zhì)素C。用含氮、磷、鉀和微量元素肥料的溶液浸泡多孔木質(zhì)素C，并干燥成型制備多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D。將多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D、輔料、粘結(jié)助劑在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒，制備多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥。本發(fā)明涉及的木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥包括交聯(lián)體的制備、包覆沉降、造孔工藝、復(fù)合肥固定化和多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥干燥成型三個步驟，其特征在于:I)包覆沉降過程:木質(zhì)素交聯(lián)體3.0g加入適量5% -40%的NaOH溶液溶解，隨后加入0.3g造孔劑溶液混合均勻，用2^-10% HCl溶液調(diào)節(jié)pH為酸性，體系有沉淀生成，離心分離得固體混合物B。2)造孔過程:離心分離得固體混合物B，采用適當(dāng)?shù)奈锢矸椒ǔピ炜讋┑玫蕉嗫啄举|(zhì)素C。3)用含氮、磷、鉀和微量元素肥料的溶液浸泡多孔木質(zhì)素C，并干燥成型制備多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D。4)以一定比例分別將多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥D、輔料、粘結(jié)助劑在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒，制備多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥。上述工業(yè)木質(zhì)素可以是堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽或由秸桿、麥草中分離制備的木質(zhì)素且不需要精制純化。

上述造孔劑可以是適當(dāng)?shù)母叻肿踊衔铮燃谆w維素、淀粉、多糖、環(huán)糊精、水溶性線性高分子化合物，粒徑合適的水溶性體型高分子化合物等；上述造孔劑也可以是無機化合物，包括氯化鈉、硝酸鉀、硫酸鈉、硫酸鋁鉀、硝酸鋅、磷酸氫二鈉等等。上述除去造孔劑的特定工藝包括高溫加熱造孔劑氣化法和溶劑洗滌法等。上述氮肥可以是碳酸氫銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝酸銨鈣和尿素等。上述磷肥可以是磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸銨等或鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥、氨化過磷酸鈣、偏磷酸鈣等復(fù)月巴。上述鉀肥可以是草木灰、碳酸鉀等。還可以使用復(fù)合肥如硝酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀等復(fù)合微肥。上述銅肥可以是硝酸銅、硫酸銅、氧化銅、含銅礦渣等。上述硼肥可以是硼砂、硼酸、硼泥。上述鑰肥可以是硝酸鑰、鑰酸銨、鑰酸鈉。上述錳肥可以是硫酸錳、碳酸錳、氯化錳、氧化錳等。上述鐵肥可以是硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氧化鐵、氧化亞鐵、磷酸亞鐵銨、硫酸銨鐵等。上述鋅肥可以是硫酸鋅、堿式硫酸鋅、氧化鋅、氯化鋅、碳酸鋅等。上述輔料可以是草炭、秸桿、草粉等添加劑。上述粘結(jié)助劑可以是污泥、廢棄植物為原料制備的淀粉、羧甲基纖維素鈉等。
具體實施例方式實施例1稱量工業(yè)木質(zhì)素3.0g加入20%的NaOH溶液0.6mL，然后用蒸餾水調(diào)節(jié)pH到10，隨后加入4.SmL甲醛，混合均勻后轉(zhuǎn)移至IOOmL三口瓶中，在90°C恒溫水浴中攪拌發(fā)生交聯(lián)化反應(yīng)2h，冷卻，制備木質(zhì)素交聯(lián)體A，再將A、適量的碳酸氫銨和木質(zhì)素顆粒定型劑均勻混合。用10% HCl溶液調(diào)節(jié)pH至5，加入2.03g尿素、0.4g硝酸鐵。在90°C水浴中反應(yīng)2h，使木質(zhì)素交聯(lián)化合物充分與之反應(yīng)，得到含氮量23.96%、含鐵量0.375%的多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D (碳酸氫銨加入量與孔隙率的關(guān)系見表I)，以50: 5: 42: 3比例分別將多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D與草炭、淀粉、水在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒制備多孔顆粒木質(zhì)素復(fù)合肥。未交聯(lián)的木質(zhì)素原料為對照樣。將分別準(zhǔn)確稱取上述多孔顆粒木質(zhì)素復(fù)合肥1.0g置于250mL干燥錐形瓶中，加入IOOmL蒸餾水浸泡，間隔一定時間取3組試樣過濾，濾渣干燥后準(zhǔn)確取0.05g試樣用硫酸消解，采用凱氏定氮法測量相應(yīng)試樣中剩余殘渣的氮含量，取3組數(shù)據(jù)平均值。經(jīng)計算，48小時內(nèi)多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥(氮含量:239.6mg/g)氮元素的緩釋情況見表2，緩釋效果明顯。表I實施例1碳酸氫銨加入量與孔隙率的關(guān)系(單位:mg/g)
權(quán)利要求
1.一種多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥的制備方法，本發(fā)明涉及的木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥包括交聯(lián)體的制備、包覆沉降、造孔工藝、復(fù)合肥固定化和多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥干燥成型五個步驟，其特征在于:1)包覆沉降過程:木質(zhì)素交聯(lián)體3.0g加入適量5% -40%的NaOH溶液溶解，隨后加入0.3g造孔劑溶液混合均勻，用2^-10% HCl溶液調(diào)節(jié)pH為酸性，體系有沉淀生成，離心分離得固體混合物B。2)造孔過程:離心分離得固體混合物B，采用適當(dāng)?shù)奈锢矸椒ǔピ炜讋┑玫蕉嗫啄举|(zhì)素C。3)用含氮、磷、鉀和微量元素肥料的溶液浸泡多孔木質(zhì)素C，并干燥成型制備多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D。4)以一定比例分別將多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥D、輔料、粘結(jié)助劑在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒，制備多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥，其特征在于上述工業(yè)木質(zhì)素可以是堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽或由秸桿、麥草中分離制備的木質(zhì)素且不需要精制純化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥，其特征上述氮肥可以是碳酸氫銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝酸銨鈣和尿素等。上述磷肥可以是磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸銨等或鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥、氨化過磷酸鈣、偏磷酸鈣等復(fù)肥。上述鉀肥可以是草木灰、碳酸鉀等。還可以使用復(fù)合肥如硝酸鉀、磷酸二氫銨、磷酸二氫鉀等復(fù)合微肥。上述銅肥可以是硝酸銅、硫酸銅、氧化銅、含銅礦渣等。上述硼肥可以是硼砂、硼酸、硼泥。上述鑰肥可以是硝酸鑰、鑰酸銨、鑰酸鈉。上述錳肥可以是硫酸錳、碳酸錳、氯化錳、氧化錳等。上述鐵肥可以是硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、氧化鐵、氧化亞鐵、磷酸亞鐵銨、硫酸銨鐵等。上述鋅肥可以是硫酸鋅、堿式硫酸鋅、氧化鋅、氯化鋅、碳酸鋅等。
4.上述造孔劑可以是適當(dāng)?shù)母叻肿踊衔?，包括羧甲基纖維素、淀粉、多糖、環(huán)糊精、水溶性線性高分子化合物，粒徑合適的水溶性體型高分子化合物等；上述造孔劑也可以是無機化合物，包括氯化鈉、硝酸鉀、硫酸鈉、硫酸鋁鉀、硝酸鋅、磷酸氫二鈉等等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥，其特征上述輔料可以是草炭、秸桿、草粉等添加劑。上述粘結(jié)助劑可以是污泥、廢棄植物為原料制備的淀粉、羧甲基纖維素鈉等。
全文摘要
本發(fā)明提供了多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥的制備方法，本發(fā)明的技術(shù)方案是以堿木質(zhì)素與甲醛反應(yīng)制備木質(zhì)素交聯(lián)體A，再將A、造孔劑和木質(zhì)素顆粒定型劑均勻混合。調(diào)整復(fù)合體系pH值，使A包覆造孔劑沉降，離心分離得固體混合物B。采用特定工藝除去B中的造孔劑得到多孔木質(zhì)素C。用含氮、磷、鉀和微量元素肥料的溶液浸泡多孔木質(zhì)素C，并干燥成型制備多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D。將多孔木質(zhì)素復(fù)合肥D、輔料、粘結(jié)助劑在攪拌機中混勻，采用造粒機將上述混合物擠出造粒，制備多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥。本發(fā)明提供的多孔木質(zhì)素顆粒復(fù)合肥，除了具有木質(zhì)素生物降解速率較慢可在農(nóng)業(yè)上用作緩釋肥料，解決了無機化肥使用導(dǎo)致土壤中腐殖土逐漸減少和地下水被無機肥料中的氮、磷、鉀和微量元素污染的優(yōu)點外，還因其具有多孔結(jié)構(gòu)增加了增強了復(fù)合肥的緩釋效果。
文檔編號C05G3/00GK103159532SQ20111040532
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者馬艷麗, 宋江, 熊騰君, 王儒儒, 李大奇 申請人:東北林業(yè)大學(xué), 馬艷麗, 宋江