CN103351867B - 一种土壤调理剂用植物酸、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤调理剂用植物酸、其制备方法及应用，该植物酸是通过回收以农林生产中的废弃物为原料生产木炭、竹炭或活性炭过程中产生的烟气，然后经冷却成液、提纯精制得到的。该方法包括：备料、装炉、炭化、烟气回收、冷却成液和提纯精制的步骤。本发明不但解决了大量烟气的排放造成的环境污染问题，而且所得植物酸为含有机酸类物质，是理想的土壤调理剂的原料。
Description
技术领域
本发明涉及土壤调理剂技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂用植物酸、其制备方法及应用。
背景技术
近些年来，我国在农业生产中大量施用化肥，对提高农产品的产量起了重要作用，但负面效应也越来越明显的暴露出来：土壤板结、酸碱度失调、有机质含量下降、土传病害增加，严重制约着农业生产的可持续发展。因此，修复、改良被损坏的土壤，是当前农业生产面临的一个严肃课题。
目前市场上流通的土壤调理剂，多为化学和矿物质复配而成，不仅效果不甚理想，还常常造成土壤二次污染。
以农林生产中的废弃物为原料生产木炭、竹炭或活性炭过程中产生大量烟气。如果将这些烟气直接排放到空气中，会严重污染环境，甚至大量的烟气排放会造成人类及动物严重的呼吸道等疾病发生，危害人类及动物的健康。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提供一种土壤调理剂用植物酸、其制备方法及应用，本发明所述植物酸是通过回收以农林生产中的废弃物为原料生产木炭、竹炭或活性炭过程中产生的大量烟气制得的，不但解决了大量烟气的排放造成的环境污染问题，而且所得植物酸为含有机酸类物质，是理想的土壤调理剂的原料。
本发明采用以下技术方案：
一种土壤调理剂用植物酸，通过回收以农林生产中的废弃物为原料生产木炭、竹炭或活性炭过程中产生的烟气，然后经冷却成液、提纯精制得到的。
优选地，所述农林生产中的废弃物为杏核皮、桃核皮、枣核皮、椰子皮、稻秸、谷壳、锯末、废木或棉柴中任意一种或至少两种的组合。典型但非限定性的组合实例包括：杏核皮和桃核皮的组合，杏核皮、桃核皮和枣核皮的组合，枣核皮和椰子皮的组合，谷壳和锯末的组合，锯末、废木和棉柴的组合等。
优选地，所述植物酸包括有机酸类、酚类和醛类，其中按重量百分比计有机酸类含量不低于20%，所述植物酸pH不高于2.5。典型但非限定性的有机酸类例如：乙酸和丙酸等；典型但非限定性的酚类例如：愈疮木酚、乙基愈疮木酚、对甲酚、间甲酚和邻甲酚等；典型但非限定性的醛类例如：2-呋喃醛和糠醛等。典型但非限定性的植物酸pH例如：1.5、1.8、1.9、2.0、2.2、2.4、2.45等。
更优选地，所述植物酸还包括酮类和有机质，按重量百分比计所述有机质含量不低于8%。典型但非限定性的酮类例如：丙酮、黄酮和2-环戊烯酮等，典型但非限定性的有机质例如：腐殖质和半分解的植物残体等，可以包括纤维素、半纤维素和木质素等。
一种上述方案中所述的土壤调理剂用植物酸的制备方法，包括以下步骤：
（1）备料：对农林生产中的废弃物进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时1～4次，每次装料量为25～100公斤。典型但非限定性的装料实例：每小时1次、每次100公斤，每小时2次、每次50公斤，每小时3次、每次35公斤，每小时4次、每次25公斤等。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至60℃～600℃，进行炭化。典型但非限定性的温度例如：61℃、80℃、100℃、150℃、200℃、300℃、380℃、450℃、500℃、540℃、580℃、599℃等。
（4）烟气回收：通过管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置，使其自然分层，得到中间层呈黄褐色的透明体，即植物酸。
优选地，所述步骤（6）之后还包括：
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱（GasChromatograph-MassSpectrometer，英文缩写GC-MS）分析法检测所得植物酸的成分及其含量，按照设定的合格标准将检测合格的植物酸进行灌装。
更优选地，所述合格标准具体是指：按重量百分比计，有机酸类含量不低于20%、酚类含量不低于40%、醛类含量不低于12%；任选地，有机质含量不低于8%。典型但非限定性的有机酸类含量例如：20%、21%、23%、26%等；典型但非限定性的酚类含量例如：40%、41%、43%、45%等；典型但非限定性的醛类含量例如：12%、13%、14%、15%等。“任选地”是指可以含有，也可以不含有，典型但非限定性的有机质含量例如：8%、9%、10%等。
特别优选地，所述制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对杏核皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时2次，每次装料量为50公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至80℃～500℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。不锈钢管道一方面导热性能好，带来好的冷却效果；另一方面长期使用不会生锈。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层为漂浮的杂质，底层为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。表层厚度一般1～2cm，底层厚度20cm左右。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量，按照设定的合格标准将检测合格的植物酸进行灌装。根据需要可以以500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶等容量灌装。
一种土壤调理剂，包括上述任一方案所述的土壤调理剂用植物酸。此外，本发明土壤调理剂还可以包括粉煤灰，草木灰，膨润土，及羊粪、兔粪、鸡粪、蚕粪等畜禽粪便。上述各物质的含量本领域技术人员可以根据常识确定。
一种上述任一方案所述的土壤调理剂用植物酸在制备土壤调理剂中的应用。
本发明所述术语“植物酸”是指从植物中提取出来的含有机酸类，并任选的含有酚类、醛类及酮类等的提取物。若本发明所述术语“植物酸”的含义与其它文献中的含义不同，以本发明此处的含义为准。
本发明的有益效果为：
（1）本发明用烟气废物为生产植物酸的原料，“变废为宝”，不但解决了大量烟气的排放造成的环境污染问题，而且所得植物酸为含有机酸类物质，是理想的土壤调理剂的原料；
（2）本发明的植物酸能中和盐碱，调整土壤pH值，缓解盐碱地的盐碱程度；活化土壤，增加土壤有机质含量，促使土壤团质结构形成，增加土壤通透性和保水保肥功能；杀灭有害菌，促使有益菌群繁殖生长，抑制土传病害；活化、络合固化在土壤中的氮、磷、钾等多种元素，促使作物重新吸收利用。总之，它能为作物正常生长创造良好土壤环境。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面通过典型但非限定性的实施例来说明本发明。本领域的技术人员应理解：本发明并不局限于下述实施例限定的技术方案，在不脱离本发明精神的基础上，本领域的技术人员还可以对本发明作适当的修饰和替换，这一概落入本发明的保护范围。本领域的技术人员还应理解：本发明下述实施例中所有未详细描述的部分都属于本领域的技术人员熟知的常识。
实施例1：杏核皮为原料制备植物酸
其制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对杏核皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时2次，每次装料量为50公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至80℃～500℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层1～2cm为漂浮的杂质，底层20cm左右为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量。按重量百分比计，测得有机酸类20.1%、酚类40.3%、醛类12.1%、有机质8.2%，检测pH值2.45，密度1.035g/ml。按照500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶的容量灌装。
经计算，生产连续进行，杏核皮清理、去掉杂质后，每半小时装料50公斤，一昼夜（24小时）共装料2.4吨。可回收200公斤粗制植物酸，提纯精制得到130公斤成品植物酸。
实施例2：桃核皮为原料制备植物酸
其制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对桃核皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时1次，每次装料量为100公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至60℃～500℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层2～3cm为漂浮的杂质，底层20cm左右为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量。按重量百分比计，测得有机酸类21.5%、酚类41.3%、醛类12.7%、有机质8.1%，检测pH值2.25，密度1.037g/ml。按照500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶的容量灌装。
经计算，生产连续进行，桃核皮清理、去掉杂质后，每1小时装料100公斤，一昼夜（24小时）共装料2.4吨。可回收195公斤粗制植物酸，提纯精制得到124公斤成品植物酸。
实施例3：枣核皮为原料制备植物酸
其制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对枣核皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时4次，每次装料量为25公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至100℃～380℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层2～3cm为漂浮的杂质，底层20cm左右为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量。按重量百分比计，测得有机酸类20.5%、酚类42.1%、醛类12.6%、有机质8.4%，检测pH值2.37，密度1.032g/ml。按照500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶的容量灌装。
经计算，生产连续进行，枣核皮清理、去掉杂质后，每1小时装料100公斤，一昼夜（24小时）共装料2.4吨。可回收205公斤粗制植物酸，提纯精制得到128公斤成品植物酸。
实施例4：杏核皮、桃核皮和枣核皮为原料制备植物酸
其制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对杏核皮、桃核皮和枣核皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时3次，每次装料量为35公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至150℃～270℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层1～2cm为漂浮的杂质，底层20cm左右为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量。按重量百分比计，测得有机酸类20.4%、酚类42.7%、醛类12.2%、有机质8.5%，检测pH值2.28，密度1.033g/ml。按照500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶的容量灌装。
经计算，生产连续进行，杏核皮、桃核皮和枣核皮清理、去掉杂质后，每1小时装料105公斤，一昼夜（24小时）共装料2.52吨。可回收210公斤粗制植物酸，提纯精制得到138公斤成品植物酸。
实施例5：椰子皮为原料制备植物酸
其制备方法具体包括以下步骤：
（1）备料：对椰子皮进行清理、去掉杂质。
（2）装炉：将所述步骤（1）备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时2次，每次装料量为50公斤。
（3）炭化：将所述炭化炉温度升高至120℃～350℃，进行炭化。
（4）烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤（3）炭化产生的烟气。
（5）冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液。
（6）提纯精制：将所述步骤（5）得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层1～2cm为漂浮的杂质，底层20cm左右为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸。
（7）检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量。按重量百分比计，测得有机酸类20.2%、酚类41.9%、醛类12.6%、有机质8.1%、酚类0.1%，检测pH值2.40，密度1.034g/ml。按照500ml/瓶、1000ml/瓶、5000ml/瓶的容量灌装。
经计算，生产连续进行，椰子皮清理、去掉杂质后，每1小时装料100公斤，一昼夜（24小时）共装料2.4吨。可回收205公斤粗制植物酸，提纯精制得到133公斤成品植物酸。
Claims (5)
1.一种土壤调理剂用植物酸，其特征在于，所述植物酸是通过回收以农林生产中的废弃物为原料生产木炭或活性炭过程中产生的烟气，然后经冷却成液、提纯精制得到的；所述植物酸包括有机酸类、酚类和醛类，其中按重量百分比计有机酸类含量不低于20％，所述植物酸pH不高于2.5；所述植物酸还包括酮类和有机质，按重量百分比计所述有机质含量不低于8％；
所述农林生产中的废弃物为杏核皮；
所述植物酸的制备方法包括以下步骤：
(1)备料：对农林生产中的废弃物进行清理、去掉杂质；
(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时1～4次，每次装料量为25～100公斤；
(3)炭化：将所述炭化炉温度升高至500～600℃，进行炭化；
(4)烟气回收：通过管道回收所述步骤(3)炭化产生的烟气；
(5)冷却成液：将所述管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液；
(6)提纯精制：将所述步骤(5)得到的液体于容器内静置，使其自然分层，得到中间层呈黄褐色的透明体，即植物酸。
2.一种权利要求1所述的土壤调理剂用植物酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)备料：对农林生产中的废弃物进行清理、去掉杂质；
(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时1～4次，每次装料量为25～100公斤；
(3)炭化：将所述炭化炉温度升高至500～600℃，进行炭化；
(4)烟气回收：通过管道回收所述步骤(3)炭化产生的烟气；
(5)冷却成液：将所述管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液；
(6)提纯精制：将所述步骤(5)得到的液体于容器内静置，使其自然分层，得到中间层呈黄褐色的透明体，即植物酸。
3.根据权利要求2所述的土壤调理剂用植物酸的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)之后还包括：
(7)检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量，按照设定的合格标准将检测合格的植物酸进行灌装。
4.根据权利要求3所述的土壤调理剂用植物酸的制备方法，其特征在于，所述合格标准具体是指：按重量百分比计，有机酸类含量不低于20％、酚类含量不低于40％、醛类含量不低于12％。
5.根据权利要求2至4任一项所述的土壤调理剂用植物酸的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)备料：对杏核皮进行清理、去掉杂质；
(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入炭化炉，装料频率为每小时2次，每次装料量为50公斤；
(3)炭化：将所述炭化炉温度升高至500～600℃，进行炭化；
(4)烟气回收：通过不锈钢管道回收所述步骤(3)炭化产生的烟气；
(5)冷却成液：将所述不锈钢管道通过装有冷水的水槽，使所述烟气遇冷成液；
(6)提纯精制：将所述步骤(5)得到的液体于容器内静置三个月左右，使其自然分为三层，表层为漂浮的杂质，底层为沉淀的木焦油，中间层呈黄褐色的透明体即植物酸；
(7)检测灌装：采用气相色谱-质谱分析法检测所得植物酸的成分及其含量，按照设定的合格标准将检测合格的植物酸进行灌装。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 067000 Chengde city of Hebei Province, Shuangqiao District century city two building No. 25 Hebei Green Day Biotechnology Co. Ltd. Applicant after: HEBEI LVTIAN BIOTECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 067000 room 1201, Shun Cheng Building, Shuangqiao District, Hebei, Chengde Applicant before: Chengde Chunyu Green Fertilizer Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 Termination date: 20180625 |