CN103159552B - 一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其包括的组分有：尿素、硝酸钾、磷酸一铵、硫酸钾、缓释黏结剂和有机肥。缓释肥料的制备方法包括以下步骤：a：按配方称取各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；b：再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒缓释黏结剂后进行造粒，得到合格的粒料；c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。本发明充分利用香蕉树杆茎，以香蕉树杆茎为原料，这样可降低缓释复混肥料的生产成本，同时又充分利用香蕉树杆茎中丰富的纤维素，制备的缓释黏结剂可提高缓释肥料的保肥效果。本发明的缓释肥料可改善植物外部营养环境，调控植物内部生长发育因子、又可生物降解、控释性能好。
Description
技术领域
本发明涉及缓释肥料，尤其涉及一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料及其制备方法。
背景技术
化肥对农业的贡献早已广为人知。化肥施用后的损失也是一个相当严重的问题，近50 年来世界各国在施肥量上迅猛增加，但粮食产量却未相应快速增加。随着“优质、高产、高效”现代持续农业的发展，充分发挥化肥的作用，具有重要的意义。缓释肥料又称缓效肥料或长效肥料，其具有控释和缓释的双重功能，可人为调节养分的释放时间和释放速率，从而使肥料养分释放曲线与作物对养分的需求曲线相吻合，提高肥料利用率和高劳动生产率，减少养分的流失和对环境的污染。
吸水树脂是近20 年发展起来的功能高分子树脂，它具有吸收自身重量几百倍甚至上千倍水分的能力，并在干旱时释放吸收的水分，将吸水保水材料应用于制备缓释肥料，对肥料控释和缓释性能好，对抗旱减涝，具有重要的现实意义。
香蕉是一种含纤维极多的麻料植物，属终身一次收成，往往收果后其茎杆如未及时砍伐，就会自然腐烂。所以，目前农民往往是砍了香蕉果、收成后就立即砍去其茎杆。然后茎杆将搬运堆积于田间地头、待香蕉树干后焚烧。这种处理方式存在大量缺点：1）费工时，由于处理所需要时间较长，也会影响下基茬作物的种植；2）香蕉树的茎杆焚烧时产生大量的烟雾造成污染环境；3）香蕉树含有丰富的有机质，采用传统的处理方式未将其利用，造成资源浪费。将香蕉树茎粉碎，引入乙烯基单体进行共聚合，可以制备得到一种具有超强吸水保水的吸水树脂。目前还未有用以香蕉树茎为原料制备吸水树脂的报道，更无采用以香蕉树茎为原料制备吸水树脂，进而制备缓释肥料的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以香蕉树杆茎为原料，成本低、制备方便的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其为各组分的混合物，各组分的重量百分含量为：
尿素 22%~30%；
硝酸钾 0%~20%；
磷酸一铵 16%~33%；
硫酸钾 18%~31%；
缓释黏结剂 8%~12%；
有机肥 6%~9%；
所述缓释黏结剂的制备方法为：
1）制备香蕉树杆茎粉末：
将香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用碱溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入小分子醇，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂：
A）在反应器中加入乙烯基单体，然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末和交联剂，搅拌5-10min后，缓慢滴加浓度为0.7%引发剂水溶液，继续搅拌30-40min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：5~50：0. 1~1：0.01~0.8。
所述有机肥为下列中的一种或两种以上的混合：风化煤、褐煤、泥炭、酒糟、豆饼或动物粪便。
在缓释黏结剂的制备过程中，所述步骤1）中的小分子醇为下列中的一种或两种以上的混合物：甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。
所述步骤1）中的碱溶液为下列中的一种：0.1mol/L的氢氧化钠溶液或0.1mol/L的氢氧化钾溶液。
所述步骤2的步骤A）分步中，乙烯基单体为下列中的一种或两种以上的混合物：丙烯酸、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺。
当使用丙烯酸为乙烯基单体时，需对丙烯酸进行预处理：调节丙烯酸的pH值为5~6。
所述步骤2的步骤B)分步中，引发剂为下列中的一种：过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-硫代硫酸钠。
当采用过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂时，需先加入亚硫酸氢钠进行反应，然后再滴加过硫酸铵水溶液。
所述步骤2的步骤B)分步中，交联剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或N，N’一亚甲基双丙烯酰胺中的一种或两种的混合物。
本发明所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤a：按配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料入造粒机中，在物料上喷洒缓释黏结剂后进行造粒，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
所述的缓释肥料的制备方法的步骤b中，将目数不合格的粒料返回造粒机中重新造粒。
本发明中，将香蕉树杆茎烘干、粉碎后与乙烯基单体进行反应接枝共聚，得到缓释黏结剂，并将缓释黏结剂与氮肥、钾肥、磷肥等进行包裹，得到所述的缓释肥料。
由香蕉树杆茎制备的缓释黏结剂对缓释肥料具有很好的控释和缓释性，更方便人为调节养分的释放时间和释放速率，使养分缓慢释放，提高缓释肥料利用率和高劳动生产率，减少养分的流失和对环境的污染。
本发明中，充分利用香蕉树杆茎，以香蕉树杆茎为原料，这样可降低缓释复混肥料的生产成本，同时又充分利用香蕉树杆茎中丰富的纤维素，制备的缓释黏结剂可提高缓释肥料的保肥效果。
本发明的缓释肥料可改善植物外部营养环境，调控植物内部生长发育因子、又可生物降解、控释性能好。可进行流水线快速大批量生产，对我国控释肥料的健康发展和产业化有重大的意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
本发明一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其为各组分的混合物，各组分的重量百分含量为：
尿素 22%~30%；
硝酸钾 0%~20%；
磷酸一铵 16%~33%；
硫酸钾 18%~31%；
缓释黏结剂 8%~12%；
有机肥 6%~9%；
所述缓释黏结剂的制备方法为：
1）制备香蕉树杆茎粉末：
将香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用碱溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入小分子醇，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂：
A）在反应器中加入乙烯基单体，然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末和交联剂，搅拌5-10min后，缓慢滴加浓度为0.7%引发剂水溶液，继续搅拌30-40min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：5~50：0. 1~1：0.01~0.8。
所述基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤a：按配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒缓释黏结剂后进行造粒，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
缓释黏结剂的制备实施例1
1）制备香蕉树杆茎粉末：
将1kg香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用0.1mol/L的氢氧化钠碱溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入小分子醇(甲醇和丙醇按体积比1:3的混合溶液)，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂：
A）在反应器中加入丙烯酸和丙烯酰胺按质量比1:1的乙烯基单体（预先调整丙烯酸单体的pH值为5~6），然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末和交联剂三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，搅拌5min后，缓慢滴加浓度为0.7%的引发剂过硫酸钾的水溶液，继续搅拌40min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：5：0. 1：0.01。
缓释黏结剂的制备实施例2
1）制备香蕉树杆茎粉末：
将1kg香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用0.1mol/L的氢氧化钾溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入小分子醇(乙醇和乙二醇按体积比1:1的混合溶液)，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂：
A）在反应器中加入丙烯酰胺和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺按质量比1:1混合的乙烯基单体，然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末、交联剂N，N’一亚甲基双丙烯酰胺和亚硫酸氢钠，搅拌10min后，缓慢滴加浓度为0.7%的引发剂过硫酸铵的水溶液，继续搅拌30min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：50： 1：0.8。
缓释黏结剂的制备实施例3
1）制备香蕉树杆茎粉末；
将1kg香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用0.1mol/L的氢氧化钠溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入乙二醇，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂；
A）在反应器中加入丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺按质量比2:1的乙烯基单体（预先调整丙烯酸单体的pH值为5~6），然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末、及三羟甲基丙烷三缩水甘油醚和N，N’一亚甲基双丙烯酰胺按质量比1:1混合的交联剂，搅拌8min后，缓慢滴加浓度为0.7%的引发剂过硫酸铵-硫代硫酸钠的水溶液，继续搅拌35min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：35：0. 5：0.6。
基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料制备实施例1
步骤a：按以下配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
尿素 22%；
硝酸钾 20%；
磷酸一铵 19%；
硫酸钾 18%；
有机肥 9%；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒由缓释黏结剂制备实施例1制备得到的缓释黏结剂（占总原料重量百分数的12%）后进行造粒，其中，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料制备实施例2
步骤a：按以下配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
尿素 30%；
磷酸一铵 33%；
硫酸钾 23%；
有机肥 6%；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒由缓释黏结剂制备实施例2制备得到的缓释黏结剂（占总原料重量百分数的8%）后进行造粒，其中，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料制备实施例3
步骤a：按以下配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
尿素 25%；
硝酸钾 11%；
磷酸一铵 16%；
硫酸钾 31%；
有机肥 7%；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒由缓释黏结剂制备实施例3制备得到的缓释黏结剂（占总原料重量百分数的10%）后进行造粒，其中，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
Claims (9)
1.一种基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：其为各组分的混合物，各组分的重量百分含量为：
尿素 22%~30%；
硝酸钾 0%~20%；
磷酸一铵 16%~33%；
硫酸钾 18%~31%；
缓释黏结剂 8%~12%；
有机肥 6%~9%；
所述缓释黏结剂的制备方法为：
1）制备香蕉树杆茎粉末：
将香蕉树杆茎冲洗干净，烘干，粉碎，得香蕉树杆茎粉末粗品；然后用碱溶液对香蕉树杆茎粉末粗品进行抽提，抽提完毕，将抽提液的pH值调节至5~6；接着在抽提液中加入小分子醇，沉淀析出，过滤，用水反复清洗滤饼，最后将滤饼烘干得到所述的香蕉树杆茎粉末；
2)制备缓释黏结剂：
A）在反应器中加入乙烯基单体，然后将反应器中的空气气氛置换为氮气气氛，加热搅拌至回流；
B）继续往反应器中加入步骤1）制备的香蕉树杆茎粉末和交联剂，搅拌5-10min后，缓慢滴加浓度为0.7%引发剂水溶液，继续搅拌30-40min；反应结束，得到所述的缓释黏结剂；
其中，所述加入的乙烯基单体、香蕉树杆茎粉末、交联剂、引发剂的质量比为100：5~50：0. 1~1：0.01~0.8。
2.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述有机肥为下列中的一种或两种以上的混合：风化煤、褐煤、泥炭、酒糟、豆饼或动物粪便。
3.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述步骤1）中的小分子醇为下列中的一种或两种以上的混合物：甲醇、乙醇、丙醇或乙二醇。
4.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述步骤1）中的碱溶液为下列中的一种：0.1mol/L的氢氧化钠溶液或0.1mol/L的氢氧化钾溶液。
5.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述步骤A中的乙烯基单体为下列中的一种或两种以上的混合物：丙烯酸、丙烯酰胺或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺。
6.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述步骤B）中的引发剂为下列中的一种：过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸铵-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-硫代硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料，其特征在于：所述步骤B）中的交联剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚或N，N’一亚甲基双丙烯酰胺中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的基于香蕉树杆茎粉末的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
步骤a：按配方称取已破碎的各固体组分，送入搅拌机中搅拌均匀；
步骤b：然后再将搅拌均匀的物料送入造粒机中，在物料上喷洒缓释黏结剂后进行造粒，再将造粒后的粒料送至干燥机进行干燥、过筛，得到20-60目的合格的粒料；
步骤c：将合格的粒料冷却、计量、包装得到所述的缓释肥料。
9.根据权利要求8所述的缓释肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，将目数不合格的粒料返回造粒机中重新造粒。
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