CN103304297B

CN103304297B - 一种水溶性硅肥

Info

Publication number: CN103304297B
Application number: CN201310207032.4A
Authority: CN
Inventors: 王丰登; 陈丽娟
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Xuzhou Batian Ecology Co Ltd
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: CN103304297A

Abstract

本发明公开了一种水溶性硅肥及其制备方法，以及该水溶性硅肥在叶面施肥上的应用。该水溶性硅肥包括水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20%-50%，所述胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10%，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10%。上述水溶性硅肥，将磷酸氢盐按一定比例添加到水玻璃溶液中，游离的PO₄ ^3-可对体系中的SiO₃ ^2-起到有效的隔离作用，从而达到防老化的效果；该水溶性硅肥稳定性较高，制备方法简单，成本低，经济实用。将上述水溶性硅肥在叶面施肥上应用，有利于提高肥效，并且添加的各组分可作为植物的养分，安全环保，可促进作物生长，同时对作物无任何潜在毒害作用。

Description

一种水溶性硅肥

技术领域

本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种水溶性硅肥。

背景技术

硅元素作为作物必须的营养元素，已经受到国内外农业行业的广泛重视。硅肥在我国应用已有二十多年的历史，但是传统的硅肥多数是枸溶性硅肥，具有有效养分含量低，难水溶，亩施用量大，费工费力等缺点。

近年来，水溶性硅肥已经快速发展起来。现有的水溶性硅肥多数使用水玻璃（硅酸钠或硅酸钾的水溶液）为原料，用作叶面施肥。但是水玻璃用作硅肥具有一个显著的缺点：硅酸根阴离子容易发生聚集反应，生成大的团粒，就是“老化”。水玻璃老化后，粒子粒径增大，即使加水稀释也不能离解成小粒子，难以被植物吸收，肥效变差。经研究发现水玻璃老化的机理：由于水玻璃中纳米粒子因团聚而消亡，也即是硅酸的聚合作用生成了多硅酸的团聚体。这种团聚体在无外界能量给予的情况下是不可能再产生出纳米粒子来的。这种老化后的水玻璃只有在给予能量如超声波处理后,才会产生出纳米粒子来。

防止水玻璃老化的技术，目前已有一定进展，但是多数集中在建筑领域，关注点在于提高水玻璃的粘结性能。如现有的通过化学改性水玻璃，并改善了它的粘结性能化合物，其目的并非是防止水玻璃老化，而是以提高其粘结性为目的，因此如建筑学上的化学改性法并不能直接使用于农业硅肥行业。

也有的生产企业在水玻璃刚刚生产出来后，即进行干燥固化，防止水玻璃在液体状态不断老化。但是这种方法也有很大的弊端：能耗高，增加了加工工序，费时费工；要想使固化的水玻璃在使用时再度溶于水，只能降低水玻璃的模数，也就减小了产品中硅养分的含量，这无疑是不经济的。

还有的产品在水玻璃中添加糖醇，期望起到螯合硅酸根的作用，但是观察该样品，发现有不溶物悬浮，而且实际测得有效硅含量低于规定的标示值，由此可推断糖醇并没有起到保护硅酸根的作用，防老化效果不明显。而且，糖类较易被氧化，而水玻璃具有强碱性，两者混合后，发生系列复杂的氧化反应，体系逐渐变成橙黄色乃至红色，因此产品的稳定性不高。

此外，减缓或逆转液体水玻璃老化的物理手段有加热、超声振荡等，但是这些手段在农业生产中并不实用。

因此，有必要开发一种防老化效果好、稳定性高且成本低的水溶性硅肥。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种防老化效果好、稳定性高且成本低的水溶性硅肥及其制备方法。

以及，上述水溶性硅肥在叶面施肥上的应用。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种水溶性硅肥，包括水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20%-50%，所述胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10%，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10%。

以及，一种水溶性硅肥的制备方法，包括如下步骤：

将水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物按照如下比例进行混合，形成水溶性硅肥；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20%-50%，所述胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10%，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10%。

以及，本发明提供的上述水溶性硅肥在叶面施肥上的应用。

上述水溶性硅肥，将磷酸氢盐按一定比例添加到水玻璃溶液中，由于磷酸氢盐中的磷酸根离子（PO₄ ^3-）的粒径大小与硅酸根离子（SiO₃ ^2-）相近，因此，足够多的游离的PO₄ ^3-可对体系中的SiO₃ ^2-起到有效的隔离作用，从而阻止SiO₃ ^2-之间自发聚合生成大粒径的团聚体，从而达到防老化的效果；且PO₄ ^3-可在水玻璃溶液中稳定存在，因此该水溶性硅肥长期放置后老化程度依然没有明显的变化，稳定性较高。

上述水溶性硅肥的制备方法，只需将各原料组分混合即可得到产品，制备方法简单，原料易得，因此该水溶性硅肥的成本较低，经济实用。

将上述水溶性硅肥在叶面施肥上应用，由于该水溶性硅肥具有稳定的防老化效果，因此有利于提高该硅肥的肥效；并且添加的组分可作为植物的养分，安全环保，可以促进作物生长同时对作物无任何潜在毒害作用。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种水溶性硅肥，包括水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物；其中，水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20%-50%，胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10%，醇类化合物的重量为水溶性硅肥总重量的0-10%。

具体地，水玻璃溶液作为该水溶性硅肥的主要原料，提供有效养分硅。优选地，所述水玻璃溶液为硅酸钠（Na₂O·n SiO₂，其中n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃模数）的水溶液和硅酸钾（K₂O·n SiO₂）的水溶液中的至少一种。

上述磷酸氢盐提供磷酸根离子，该磷酸根离子对水玻璃溶液中的SiO₃ ^2-起隔离作用，阻止SiO₃ ^2-之间自发聚合生成大粒径的团聚体，从而实现防止水玻璃老化。发明人经多次实验研究发现，在水玻璃溶液中添加一定比例的粒径大小与硅酸根离子相近且化学性质稳定的化合物，可对硅酸根离子起到隔离作用，阻止硅酸根聚集，尤其是添加含有磷酸根的化合物后效果显著；探究其缘由是，在元素周期表中，磷元素与硅元素的位置接近（磷仅比硅多一个核电荷），这两种元素的化合物也具有很多极为近似的性质，如磷酸根离子与硅酸根离子的粒径相近，硅酸根离子和磷酸根离子都能与钼酸铵反应生成复合物，并且复合物可被抗坏血酸还原成蓝色化合物。磷酸氢盐可提供游离的磷酸根离子，并且可作为肥料养分使用，因此，在水玻璃溶液中添加一定比例的磷酸氢盐可起到防老化的作用，同时为作物提供养分。优选地，所述磷酸氢盐为磷酸氢二钾（K₂HPO₄）和磷酸氢二钠（Na₂HPO₄）中的至少一种，磷酸氢二钾和磷酸氢二钠均可在水玻璃溶液中稳定存在。

在肥料行业，通常将肥料中的硅含量折合为二氧化硅含量来表示，磷含量折合为五氧化二磷含量来表示，本发明也是据此来表示各组分的用量。因此，按上述方法折合后，该水溶性硅肥中水玻璃溶液和磷酸氢盐的用量关系为：水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量优选为二氧化硅重量的20%-50%，进一步优选为20-30%。在此用量比例范围内，可保证磷酸氢盐提供足够多的磷酸根离子起到上述隔离SiO₃ ^2-的作用，实现防老化效果。

上述胺类化合物为尿素、甲酰胺、乙酰胺和丙酰胺中的至少一种，更优选为尿素。

上述醇类化合物为乙醇、乙二醇、丙三醇和山梨醇中的至少一种。

发明人通过多次实验研究发现，上述胺类化合物和醇类化合物的分子大小与硅酸根离子相近，因此可进一步起到隔离作用，达到更好的抗老化性能。此外，由于该水溶性硅肥是水系的，胺类化合物和醇类化合物均具有很好的亲水性，因此更容易溶入该硅肥体系中，从而充分发挥作用。当然，上述胺类化合物和醇类化合物可根据需要单独添加，也可以同时添加。

另外，本发明实施例还提供了一种水溶性硅肥的制备方法，包括如下步骤：

将水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物按照如下比例进行混合，形成水溶性硅肥；其中，水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20%-50%，胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10%，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10%。

具体地，本发明实施例水溶性硅肥制备方法中，该水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物和前述的相同，在此不再重复阐述。

具体地，可以在常温下通过搅拌使混合后的各组分充分溶解。

该水溶性硅肥的制备方法可以用来制备上述本发明实施例提供的水溶性硅肥。

上述水溶性硅肥的制备方法，只需将各原料组分混合即可得到产品，制备方法简单，原料易得，因此该水溶性硅肥的成本较低，经济又实用。

将上述水溶性硅肥在叶面施肥上应用，如稀释后采用喷施的方式，由于该水溶性硅肥具有稳定的防老化效果，因此有利于提高该硅肥的肥效；并且添加的组分可作为植物的养分，安全环保，可以促进作物生长同时对作物无任何潜在毒害作用。

以下通过多个实施例来举例说明上述水溶性硅肥及其制备方法、性能等方面。有研究发现水玻璃的老化程度与其表面张力之间有显著的相关性，老化越严重，表面张力越大。因此，在以下的实施例中，用滴体积法测定表面张力的变化表征老化程度。

实施例1

取模数为2.85、二氧化硅含量为25%（质量分数）的硅酸钠水溶液100g，在上述溶液中添加磷酸氢二钠15g，尿素10g，然后搅拌至溶解,即得该水溶性硅肥。经测试，该水溶性硅肥的表面张力为68mN/m，且贮存三个月以上表面张力值无显著变化；而硅酸钠水溶液原液的表面张力为75mN/m。

实施例2

取模数为2.65、二氧化硅含量为32%（质量分数）的硅酸钠水溶液100g，在上述溶液中添加磷酸氢二钠15g，乙二醇3g，然后搅拌至溶解，即得该水溶性硅肥。经测试，该水溶性硅肥的表面张力为66mN/m，且贮存三个月以上表面张力值无显著变化；而硅酸钠水溶液原液的表面张力为75mN/m。

实施例3

取模数为2.65、二氧化硅含量为32%（质量分数）的硅酸钠水溶液100g，在上述溶液中添加磷酸氢二钠15g，然后搅拌至溶解，即得该水溶性硅肥。经测试，该水溶性硅肥的表面张力为69mN/m，且贮存三个月以上表面张力值无显著变化；而硅酸钠水溶液原液的表面张力为75mN/m。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水溶性硅肥，其特征在于：包括水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20％-50％，所述胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10％，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10％，所述胺类化合物为尿素、甲酰胺、乙酰胺和丙酰胺中的至少一种，所述醇类化合物为乙醇、乙二醇、丙三醇和山梨醇中的至少一种。

2.如权利要求1所述的水溶性硅肥，其特征在于：所述五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20％-30％。

3.如权利要求1或2所述的水溶性硅肥，其特征在于：所述磷酸氢盐为磷酸氢二钾和磷酸氢二钠中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的水溶性硅肥，其特征在于：所述胺类化合物为尿素。

5.如权利要求1或2所述的水溶性硅肥，其特征在于：所述水玻璃溶液为硅酸钠的水溶液和硅酸钾的水溶液中的至少一种。

6.一种水溶性硅肥的制备方法，包括如下步骤：

将水玻璃溶液、磷酸氢盐、胺类化合物和醇类化合物按照如下比例进行混合，形成水溶性硅肥；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20％-50％，所述胺类化合物中氮的重量为二氧化硅重量的0-10％，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-10％，所述胺类化合物为尿素、甲酰胺、乙酰胺和丙酰胺中的至少一种，所述醇类化合物为乙醇、乙二醇、丙三醇和山梨醇中的至少一种。

7.如权利要求1-5任一项所述的水溶性硅肥在叶面施肥上的应用。