CN104119942A

CN104119942A - 水溶肥料用植物酸的制备方法及制得的植物酸和水溶肥料

Info

Publication number: CN104119942A
Application number: CN201410362934.XA
Authority: CN
Inventors: 孙秉志; 王俐强
Original assignee: HEBEI LVTIAN BIOTECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HEBEI LVTIAN BIOTECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本发明涉及一种水溶肥料用植物酸的制备方法及制得的植物酸和水溶肥料。所述制备方法包括将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，于170～370℃温度下进行炭化；回收所述炭化过程中产生的烟气并冷却成液，静置分层，得到中间层呈黄褐色、透明体的植物酸。本发明采用卧式螺旋炉代替传统的立式炉，并对炭化温度和填料工艺进行优化，大大提高了植物酸的产率。本发明的方法中植物酸与活性炭产量比能够达到1:1以上，相比采用传统的立式炉仅能达到0.2:1，本发明的方法大幅提高了植物酸的产量。

Description

水溶肥料用植物酸的制备方法及制得的植物酸和水溶肥料

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种水溶肥料用植物酸的制备方法及制得的植物酸和水溶肥料。

背景技术

近些年来，我国在农林园艺生产中大量施用化肥，对提高产品产量起到了重要作用。但其负面效应也越来越明显的暴露出来，突出表现在：破坏了土壤结构，造成土壤板结，酸碱度失调，有机质含量下降，土传病害增加，严重制约了农业生产的可持续发展；产品品质下降，有害物质残留超标，严重损害着国人身体健康，也制约了产品出口创汇；造成了严重的面源污染，化肥用量过多，我国耕地面积不足世界耕地面积10％，但化肥的用量却占世界用量的30％，作物吸收不了，而挥发在空气中或渗入地下，造成对环境的面源污染。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。

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。

为解决上述问题，CN103351867A公开了一种土壤调理剂用植物酸、其制备方法及应用。其制备方法包括：(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60℃～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。

上述方法能够有效制备植物酸，但是植物酸的产率较低，一般活性炭与植物酸产量比是1：0.2。植物酸产率低的问题限制了该方法作为水溶肥料用植物酸制备工艺的推广应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种水溶肥料用植物酸的制备方法及制得的植物酸和水溶肥料。所述制备方法中，采用卧式螺旋炉代替传统的立式炉，并对炭化温度和填料工艺进行优化，大大提高了植物酸的产率。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

在第一方面，本发明提供一种水溶肥料用植物酸的制备方法，包括将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，于170～370℃温度下进行炭化；回收所述炭化过程中产生的烟气并冷却成液，静置分层，得到中间层呈黄褐色、透明体的植物酸。

作为本发明的优选方案，所述将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，按照每2-3小时填料一次，每次填料500-700公斤进行。

作为本发明的更优选方案，所述将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，按照每2.5小时填料一次，每次填料600公斤进行。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，所述方法包括：

(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)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2-3小时填料一次，每次填料500-700公斤；典型但非限定性的装料实例：每2.2小时填料一次，每次填料550公斤；每2.4小时填料一次，每次填料580公斤；每2.5小时填料一次，每次填料600公斤；每2.7小时填料一次，每次填料630公斤；每2.9小时填料一次，每次填料670公斤，等等。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至170～370℃，进行炭化。典型但非限定性的温度例如：175℃、182℃、198℃、212℃、258℃、285℃、320℃、345℃、358℃、362℃或368℃。

(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。

作为本发明的优选方案，所述步骤(6)之后还包括：

(7)检测灌装：采用气相色谱-质谱(Gas Chromatograph-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。

作为本发明的优选方案，所述方法包括：

(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)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.5小时填料一次，每次填料600公斤；

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至170～370℃，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；

(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。

在第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的方法制得的水溶肥料用植物酸。

在第三方面，本发明提供一种包含第二方面所述的水溶肥料用植物酸的水溶肥料。

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：本发明采用卧式螺旋炉代替传统的立式炉，并对炭化温度和填料工艺进行优化，大大提高了植物酸的产率。本发明的方法中植物酸与活性炭产量比能够达到1:1以上，相比采用传统的立式炉仅能达到0.2:1，本发明的方法大幅提高了植物酸的含量。

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)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.5小时填料一次，每次填料600公斤。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至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。

经计算，生产连续进行，杏核皮清理、去掉杂质后，每2.5小时填料一次，每次填料600公斤，可回收150公斤粗制植物酸和140公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

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。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至170℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，桃核皮清理、去掉杂质后，每2.5小时填料一次，每次填料600公斤，可回收142公斤粗制植物酸和138公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

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。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至370℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，枣核皮清理、去掉杂质后，每2.5小时填料一次，每次填料600公斤，可回收145公斤粗制植物酸和141公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

实施例4：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)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.2小时填料一次，每次填料550公斤。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至300℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，椰子皮清理、去掉杂质后，每2.2小时填料一次，每次填料550公斤，可回收127公斤粗制植物酸和120公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

实施例5：稻秸为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对稻秸进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.4小时填料一次，每次填料580公斤。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至200℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，稻秸清理、去掉杂质后，每2.4小时填料一次，每次填料580公斤，可回收135公斤粗制植物酸和127公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

实施例6：谷壳为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对谷壳进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.7小时填料一次，每次填料630公斤。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至250℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，谷壳清理、去掉杂质后，每2.7小时填料一次，每次填料630公斤，可回收151公斤粗制植物酸和142公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

实施例7：锯末、废木或棉柴为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对锯末、废木或棉柴进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2.9小时填料一次，每次填料670公斤。

(3)炭化：将所述卧式螺旋炉温度升高至320℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，锯末、废木或棉柴清理、去掉杂质后，每2.9小时填料一次，每次填料670公斤，可回收162公斤粗制植物酸和149公斤活性炭，二者比例达到1:1以上。

对比例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)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料一次，每次填料100公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至100℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，杏核皮清理、去掉杂质后，每小时填料一次，每次填料100公斤，可回收9.8公斤粗制植物酸和50公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例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)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料2次，每次填料50公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至170℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，桃核皮清理、去掉杂质后，每小时填料2次，每次填料50公斤，可回收9.5公斤粗制植物酸和51公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例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)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料3次，每次填料40公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至580℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，枣核皮清理、去掉杂质后，每小时填料3次，每次填料40公斤，可回收11.2公斤粗制植物酸和58公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例4：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)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料4次，每次填料25公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至200℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，椰子皮清理、去掉杂质后，每小时填料4次，每次填料25公斤，可回收9.1公斤粗制植物酸和48公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例5：稻秸为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对稻秸进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料4次，每次填料30公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至300℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，稻秸清理、去掉杂质后，每小时填料4次，每次填料30公斤，可回收11.5公斤粗制植物酸和59公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例6：谷壳为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对谷壳进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料2次，每次填料60公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至290℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，谷壳清理、去掉杂质后，每小时填料2次，每次填料60公斤，可回收11.7公斤粗制植物酸和60公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

对比例7：锯末、废木或棉柴为原料制备植物酸

其制备方法具体包括以下步骤：

(1)备料：对锯末、废木或棉柴进行清理、去掉杂质。

(2)装炉：将所述步骤(1)备好的料装入立式炉，装料频率为每小时填料3次，每次填料50公斤。

(3)炭化：将所述立式炉温度升高至420℃，进行炭化。

经计算，生产连续进行，锯末、废木或棉柴清理、去掉杂质后，每小时填料3次，每次填料50公斤，可回收14.1公斤粗制植物酸和78公斤活性炭，二者比例0.2:1以下。

本发明的植物酸水溶肥料在国内是一种新型的有机农资产品。该产品适用范围广泛，除喜碱的花卉以外，各种作物都可施用。在喜酸的作物和偏碱的土壤上施用效果更加明显。其使用方法简便多样：浸种、拌种、沾根用500倍液，灌根用800-1000倍液，叶面喷施用200-600倍液。几年来，从试验、示范到大面积推广应用，效果非常明显，集中表现在以下几个方面：

(1)能明显提高作物产量。植物酸水溶肥料含有多种生理活性物质，所以有独特的生物活性和极强的吸附、渗透能力，能迅速浸透到作物的机体组织内，加速作物新陈代谢，促进光合作用和二氧化碳的吸收，加快蛋白质、脂类等物质的积累储存，促进细胞生长，增进作物根部和叶片活力，促使作物根系发达，植株长势繁茂。它还能把固化在土壤中的氮、磷、钾等十几种营养元素活化起来，促使作物重新吸收利用，平衡营养，避免作物缺素症。从而，明显提高作物产量，粮谷作物增产10％以上，蔬菜瓜果增产20％以上。粮谷作物增产30％以上，蔬菜瓜果增产50％以上的个例也不少见。

(2)能明显提升产品品质。施用植物酸水溶肥料生产的产品，不仅外观好，内质也明显改善。检测结果表明：番茄中番茄红素含量可提高30％以上，VC含量可提高50％以上，可溶性糖含量可提高35％以上，可滴定酸含量可降低30％，糖酸比可提高一倍。大白菜中VC含量可提高50％以上，叶绿素可提高70％以上，可溶性糖含量可提高25％以上，可溶性蛋白含量可提高25％以上，而粗纤维可下降20％，亚硝酸盐含量可下降三倍。所以，施用植物酸水溶肥料生产的产品，口感清新甜脆，没有有害物残留，安全度高。

(3)能抗菌、驱虫，是肥、药的统一体。从试验和实际应用中看，它对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、变形杆菌、产气杆菌、巨大芽孢杆菌、北京棒状杆菌，对黑曲霉菌、青霉菌、绿色木霉菌、康氏木霉菌以及作物上的一些病原菌，如黄瓜的炭疽、辣椒和番茄的晚疫、棉花的黄萎、葡萄的灰霉、小麦的赤霉都有较好的杀灭和抑制功能，而且常常收到化学农药所不及的效果。用200倍防治西瓜的枯萎病效果好于“甲基托布津”，如果与“甲基托布津”混用效果更好。用200-300倍植物酸水溶肥料防治黄瓜霜霉病，效果好于“乙磷铝”。用植物酸水溶肥料防治苹果树的腐烂病效果好于“腐必清”。对蚜虫、线虫有杀灭功能，对其它虫害有趋避作用。

(4)有明显的抗逆功能。实践反复证明，在生产环境和生产条件不利的情况下，它的作用更加明显。在抗旱、抗寒、抗重茬、抗倒伏，降解肥害、药害、冻害等方面均有明显效果。

(5)它是良好的土壤修复剂。施用植物酸水溶肥料能有效解决长期大量施用化肥给土壤造成的损坏和长期种植一种作物带来的重茬障碍。它能改善土壤理化指数，中和盐碱，调节土壤PH值；促进土壤团质结构形成和有益菌群繁殖生长，改变土壤结构状况，增加土壤通透性；活化洛合固化在土壤中的氮、磷、钾等十几种营养元素，促使作物重新吸收利用，平衡营养，克服作物缺素症；能杀灭土壤中的有害菌，抑制土传病害，特别对根线虫有明显防治效果，为作物茁壮生长创造良好土壤环境。

(6)它有腐熟农肥的功能。能有效杀灭粪便中有害菌群和虫卵，促使有益菌群繁殖生长，除臭效果好。用本品发酵的农家肥，肥力高，肥效持续时间长，抑制土传病害。

此外，植物酸水溶肥料常常收到人们意想不到的效果，有的秧苗受冻倒在了地上，有的作物因肥害叶片全部脱落了，有的作物甚至已濒临死亡，施用该肥料后，重新恢复生机，茁壮生长。承德康硒米业2008年千亩水稻基地，插秧时间整整晚了一个月，当时人们都认为成熟不了，使用该肥料水稻应时成熟，籽粒非常饱满。

上述情况表明，植物酸水溶肥料的广泛应用，对确保国家的粮食安全，减少化肥、农药对环境的面源污染，有着十分现实的意义。

此外，本发明的植物酸是通过回收制碳过程中产生的烟气而得到的，不仅解决了烟气和PM2.5排放污染环境的问题，还把废物变成了资源，成为用途广泛的有机农资产品。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种水溶肥料用植物酸的制备方法，包括将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，于170～370℃温度下进行炭化；回收所述炭化过程中产生的烟气并冷却成液，静置分层，得到中间层呈黄褐色、透明体的植物酸。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，按照每2-3小时填料一次，每次填料500-700公斤进行；

优选地，所述将农林生产中的废弃物填入卧式螺旋炉中，按照每2.5小时填料一次，每次填料600公斤进行。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，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％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(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)备好的料装入卧式螺旋炉，装料频率为每2-3小时填料一次，每次填料500-700公斤；

(4)烟气回收：通过管道回收所述步骤(3)炭化产生的烟气；

7.根据权利要求6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：

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)备料：对农林生产中的废弃物进行清理、去掉杂质；

(4)烟气回收：通过管道回收所述步骤(3)炭化产生的烟气；

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的方法制得的水溶肥料用植物酸。

10.一种包含权利要求9所述的水溶肥料用植物酸的水溶肥料。