CN105084947B - 小分子有机碳肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小分子有机碳肥的制备方法，在‑15~0℃下，将糖蜜酒精废液氧化得到小分子有机碳肥，具体包括：步骤一、在‑15~0℃下，向50~95重量份的糖蜜酒精废液中加入0.5~5重量份的高锰酸铵，然后搅拌0.5~1小时；步骤二、向步骤一处理的糖蜜酒精废液中加入0.5~10重量份的过氧乙酸溶液和0.5~5重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射0.5~2小时，得小分子有机碳肥；其中，步骤二中的过氧乙酸溶液的质量分数为30~60%。本发明制得的小分子有机碳肥具有全水溶、液体流动性好的特点。

Description

小分子有机碳肥的制备方法

技术领域

本发明涉及利用糖蜜酒精废液制备小分子有机碳肥的方法，应用于农林领域。具体而言是利用糖蜜酒精废液为原料，运用非生物手段将大分子有机物迅速转化为水溶性、可供植物根系直接吸收的小分子有机碳肥。

背景技术

随着研究的深入发展，人们已渐渐走出了化学营养学对植物碳营养的认识误区，不再认为植物仅仅通过叶片的气孔吸收二氧化碳补充碳源，植物根系可以吸收小分子有机质。土壤板结的根本原因在于微生物含量过低，而微生物繁殖的主要能源上是碳和氮，当土壤有机质含量过低时则不利于土壤微生物的生长繁衍，缺乏微生物的活动导致了土壤的板结。传统非水溶性有机肥需经过漫长的微生物作用才能为根系吸收，不能及时、有效的补充碳源。因此，开发植物能直接吸收利用的水溶性有机碳肥，提高土壤有机质，促进微生物的繁衍，对于农业的健康可持续发展具有重要意义。当前我国种植方式正在逐步向现代化发展，农业机械化的突出表现在于水肥一体化的不断推广，因此适用于以水带肥的施肥方式的水溶性肥料成为了时代新宠。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种小分子有机碳肥的制备方法，利用工业糖蜜酒精废液为原料，将其中的大分子有机物经催化氧化降解为可溶性小分子有机碳，制得全水溶、流动性好、肥效高的小分子有机液态碳肥。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种小分子有机碳肥的制备方法，在-15~0℃下，将糖蜜酒精废液氧化得到小分子有机碳肥。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，所述糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为35~45%。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，具体包括：

步骤一、在-15~0℃下，向50~95重量份的糖蜜酒精废液中加入0.5~5重量份的高锰酸铵，然后搅拌0.5~1小时；

步骤二、向步骤一处理的糖蜜酒精废液中加入0.5~10重量份的过氧乙酸溶液和0.5~5重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射0.5~2小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤二中的过氧乙酸溶液的质量分数为30~60%。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，步骤二中的微波的功率为0.5~5kW。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，具体包括：

步骤A、在-15℃下，向90重量份的糖蜜酒精废液中加入2重量份的高锰酸铵，然后搅拌0.5小时；

步骤B、向步骤A处理的糖蜜酒精废液中加入7重量份的过氧乙酸溶液和1重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射1小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤B中的过氧乙酸溶液的质量分数为30%。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，步骤B中的微波的功率为0.5 kW。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，还包括：

在糖蜜酒精废液中竖直放置多组通气筒，一组通气筒在糖蜜酒精废液中形成一个圆，多组通气筒在糖蜜酒精废液中形成多个半径差相等的同心圆，所述多个通气筒间隔5~10秒向糖蜜酒精废液中通入一次二氧化碳；

其中，所述通气筒为中空圆柱状结构，且长度与糖蜜酒精废液的深度相等，所述通气筒的一端通过一通气管连通至二氧化碳气源，所述通气筒的另一端封闭，且伸入糖蜜酒精废液中，所述通气筒的侧壁设有多个通气孔，且均设在每个同心圆的外部一侧，每个通气孔均为细缝状，且出气方向均沿着所述通气筒的圆周向的切线方向，以使任意一组通气筒喷出的二氧化碳气体在所在同心圆的外侧形成一环形气膜，所述通气管上设置有电磁阀，以使所述通气筒间隔向糖蜜酒精废液中通入二氧化碳。

优选的是，所述的小分子有机碳肥的制备方法，所述通气筒的半径为2~3厘米，所述同心圆的半径差均为8~10厘米，所述通气孔的宽度为0.1~0.2厘米。

本发明至少包括以下有益效果：

（1）本发明得到的液体小分子有机碳肥可作为各种有机水溶肥的基础液或直接施用，可满足植物对碳营养的需求。本发明利用工业糖蜜酒精废液为原料，其中的大分子有机物经催化氧化降解为可溶性小分子有机碳，得到的基础液具有全水溶、液体流动性好的特点。而且基础液中富含多种氨基酸、腐殖酸、多元醇等有机质，施用后能迅速补充植物所需碳肥，避免了作物根系羸弱、植株不能正常生长、矮小参差不齐、叶薄色淡、抗逆性差，产品品质低下。

（2）糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为35~45%，COD含量400000~600000mg/L，直接排入环境中会对环境造成损害，例如造成水体富营氧化。本发明将糖蜜酒精废液通过氧化制作成有用的液体肥，有变废为宝的作用，为处理糖蜜酒精废液提供了一种思路。

（3）在-15~0℃的低温条件下，高锰酸铵和过氧乙酸对糖蜜酒精废液的氧化处于较温和的状态，不至于将糖蜜酒精废液过度氧化，当温度高于0℃时，糖蜜酒精废液中将发生剧烈的氧化反应，生成对植物没有肥效的物质，甚至产生大量无用的二氧化碳和水，而造成糖蜜酒精废液的浪费。

（4）本发明在糖蜜酒精废液的整个氧化过程中（即步骤A和步骤B，在糖蜜酒精废液中放置多根通气筒，通入二氧化碳。一方面，由于通气筒的多个同心圆的放置方式，通气筒通入二氧化碳，将糖蜜酒精废液由二氧化碳气膜分为了多个部分，减少各部分糖蜜酒精废液的混合，这样就防止局部的氧化剂（高锰酸铵和过氧乙酸）浓度过高而造成糖蜜酒精废液过度氧化而使制得的小分子有机碳肥浓度降低；另一方面，由于通入的是二氧化碳，可以使糖蜜酒精废液中二氧化碳浓度较高，从而抑制氧化反应产生二氧化碳，减少糖蜜酒精废液的浪费。当同心圆的半径差均为8~10厘米时，糖蜜酒精废液产生的小分子有机碳肥最多，质量最优。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实例1

在-15℃条件下，往90重量份糖蜜酒精废液中添加2重量份的高锰酸铵，搅拌0.5小时；然后加入7重量份的过氧乙酸和1重量份的过硫酸钾，高速搅拌均匀后开启微波辐射，反应1小时，得到小分子有机碳肥。

上述所用过氧乙酸的含量为30%，微波功率为0.5kW。

上述试验所得的小分子有机碳肥，蒸馏水稀释100倍后过0.65 μm滤膜，测得滤液中有机质含量比处理前高40%。

实例2

在-15℃条件下，往95份糖蜜酒精废液中添加2重量份的高锰酸铵，搅拌0.5小时；然后加入2.5重量份的过氧乙酸，过硫酸钾0.5份，高速搅拌均匀后开启微波辐射，反应1小时，得到小分子有机碳肥。

所用过氧乙酸的含量为30%，微波功率为0.5kW。

试验所得的小分子有机碳肥，蒸馏水稀释100倍后过0.65 μm滤膜，测得滤液中有机质含量比处理前高15%。

实例3

在0℃条件下，往50份糖蜜酒精废液中添加高锰酸铵0.5份，搅拌0.8小时；然后加入过氧乙酸0.5份，过硫酸钾1份，高速搅拌均匀后开启微波辐射，反应0.5小时。所述过氧乙酸的含量为35%，微波功率为5kW。

实例4

在-12℃条件下，往70份糖蜜酒精废液中添加高锰酸铵5份，搅拌1小时；然后加入过氧乙酸10份和过硫酸钾5份，高速搅拌均匀后开启微波辐射，反应2小时。所述过氧乙酸的含量为60%，微波功率为3kW。

实例5

小分子有机碳肥的制备方法，具体包括：

步骤一、在0℃下，向50重量份的糖蜜酒精废液中加入0.5重量份的高锰酸铵，然后搅拌1小时；

步骤二、向步骤一处理的糖蜜酒精废液中加入10重量份的过氧乙酸溶液和5重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射2小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤二中的过氧乙酸溶液的质量分数为60%。

所述糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为35%。

所述的小分子有机碳肥的制备方法，还包括：

在糖蜜酒精废液中竖直放置多组通气筒，一组通气筒在糖蜜酒精废液中形成一个圆，多组通气筒在糖蜜酒精废液中形成多个半径差相等的同心圆，所述多个通气筒间隔5秒向糖蜜酒精废液中通入一次二氧化碳；

其中，所述通气筒为中空圆柱状结构，且长度与糖蜜酒精废液的深度相等，所述通气筒的一端通过一通气管连通至二氧化碳气源，所述通气筒的另一端封闭，且伸入糖蜜酒精废液中，所述通气筒的侧壁设有多个通气孔，且均设在每个同心圆的外部一侧，每个通气孔均为细缝状，且出气方向均沿着所述通气筒的圆周向的切线方向，以使任意一组通气筒喷出的二氧化碳气体在所在同心圆的外侧形成一环形气膜，所述通气管上设置有电磁阀，以使所述通气筒间隔向糖蜜酒精废液中通入二氧化碳。

所述通气筒的半径为2厘米，所述同心圆的半径差均为8厘米，所述通气孔的宽度为0.1厘米。

实例6

小分子有机碳肥的制备方法，具体包括：

步骤一、在-12℃下，向80重量份的糖蜜酒精废液中加入4重量份的高锰酸铵，然后搅拌0.8小时；

步骤二、向步骤一处理的糖蜜酒精废液中加入8重量份的过氧乙酸溶液和3重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射1小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤二中的过氧乙酸溶液的质量分数为40%。

步骤二中的微波的功率为3 kW。

所述糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为45%。

所述的小分子有机碳肥的制备方法，还包括：

在糖蜜酒精废液中竖直放置多组通气筒，一组通气筒在糖蜜酒精废液中形成一个圆，多组通气筒在糖蜜酒精废液中形成多个半径差相等的同心圆，所述多个通气筒间隔8秒向糖蜜酒精废液中通入一次二氧化碳；

其中，所述通气筒为中空圆柱状结构，且长度与糖蜜酒精废液的深度相等，所述通气筒的一端通过一通气管连通至二氧化碳气源，所述通气筒的另一端封闭，且伸入糖蜜酒精废液中，所述通气筒的侧壁设有多个通气孔，且均设在每个同心圆的外部一侧，每个通气孔均为细缝状，且出气方向均沿着所述通气筒的圆周向的切线方向，以使任意一组通气筒喷出的二氧化碳气体在所在同心圆的外侧形成一环形气膜，所述通气管上设置有电磁阀，以使所述通气筒间隔向糖蜜酒精废液中通入二氧化碳。

所述通气筒的半径为3厘米，所述同心圆的半径差均为10厘米，所述通气孔的宽度为0.2厘米。

实例7

小分子有机碳肥的制备方法，具体包括：

步骤一、在-15℃下，向95重量份的糖蜜酒精废液中加入5重量份的高锰酸铵，然后搅拌1小时；

步骤二、向步骤一处理的糖蜜酒精废液中加入10重量份的过氧乙酸溶液和5重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射2小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤二中的过氧乙酸溶液的质量分数为60%。

步骤二中的微波的功率为5 kW。

所述糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为45%。

所述的小分子有机碳肥的制备方法，还包括：

在糖蜜酒精废液中竖直放置多组通气筒，一组通气筒在糖蜜酒精废液中形成一个圆，多组通气筒在糖蜜酒精废液中形成多个半径差相等的同心圆，所述多个通气筒间隔10秒向糖蜜酒精废液中通入一次二氧化碳；

其中，所述通气筒为中空圆柱状结构，且长度与糖蜜酒精废液的深度相等，所述通气筒的一端通过一通气管连通至二氧化碳气源，所述通气筒的另一端封闭，且伸入糖蜜酒精废液中，所述通气筒的侧壁设有多个通气孔，且均设在每个同心圆的外部一侧，每个通气孔均为细缝状，且出气方向均沿着所述通气筒的圆周向的切线方向，以使任意一组通气筒喷出的二氧化碳气体在所在同心圆的外侧形成一环形气膜，所述通气管上设置有电磁阀，以使所述通气筒间隔向糖蜜酒精废液中通入二氧化碳。

所述通气筒的半径为3厘米，所述同心圆的半径差均为9厘米，所述通气孔的宽度为0.2厘米。

比较例1

在未进行氧化处理的糖蜜酒精废液中加入相应量的尿素和硫酸钾作为碳肥。其中，加入相应量的尿素和硫酸钾为保证实验的同等条件，以抵消实例1中加入的高锰酸铵和过硫酸钾对实验结果的影响

将实例1、实例2、实例3、实例4、实例5、实例6、实例7和比较例1得到的有机碳肥施用在巨峰葡萄上。每亩使用各实例和各比较例处理得到的有机碳肥5公斤。将巨峰葡萄大田划分成24个小区，各实例和各比较例均施用在三个小区中，各小区的田间管理均相同，均坐果期、幼果期各用一次有机碳肥。

巨峰葡萄从观察情况看，施用实例1碳肥比施用比较例1的葡萄叶色更深绿，坐果枝更粗壮，果实大小更加均匀，后期着色早3-5天。

施用各有机碳肥后得到结果如表1所示：

表1.小分子有机碳肥对葡萄理化指标的影响

	粒重（g）	穗重（g）	可溶性固形物含量（%）	含糖量（%）
					实例1	11.27	420.87	15.70	16.23
实例2	11.55	422.74	16.01	16.66
					实例3	11.39	421.33	16.11	16.89
实例4	11.69	423.02	16.15	16.97
					实例5	13.77	450.15	18.24	20.12
实例6	13.92	458.21	18.83	21.01
					实例7	13.91	458.13	18.71	20.91
比较例1	10.34	390.35	15.02	15.85

由表1可知，与比较例1相比，由实例1、实例2、实例3、实例4、实例5、实例6、实例7和比较例1得到的小分子液态有机碳肥对巨峰葡萄的单粒重、穗重、可溶性固形物含量、含糖量都有很大的提高，极大提高了巨峰葡萄的品质。而实例1、实例2、实例3和实例4没有使用通气筒通入二氧化碳，导致其对巨峰葡萄的单粒重、穗重、可溶性固形物含量、含糖量的提高程度不如实例5、实例6和实例7。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims (4)

1.一种小分子有机碳肥的制备方法，其特征在于，包括：

步骤A、在-15℃下，向90重量份的糖蜜酒精废液中加入2重量份的高锰酸铵，然后搅拌0.5小时；

步骤B、向步骤A处理的糖蜜酒精废液中加入7重量份的过氧乙酸溶液和1重量份的过硫酸钾，搅拌均匀，用微波辐射1小时，得小分子有机碳肥；

其中，步骤B中的过氧乙酸溶液的质量分数为30％；

步骤B中的微波的功率为0.5～5kW；

还包括：

在糖蜜酒精废液中竖直放置多组通气筒，一组通气筒在糖蜜酒精废液中形成一个圆，多组通气筒在糖蜜酒精废液中形成多个半径差相等的同心圆，所述多个通气筒间隔5～10秒向糖蜜酒精废液中通入一次二氧化碳；

其中，所述通气筒为中空圆柱状结构，且长度与糖蜜酒精废液的深度相等，所述通气筒的一端通过一通气管连通至二氧化碳气源，所述通气筒的另一端封闭，且伸入糖蜜酒精废液中，所述通气筒的侧壁设有多个通气孔，且均设在每个同心圆的外部一侧，每个通气孔均为细缝状，且出气方向均沿着所述通气筒的圆周向的切线方向，以使任意一组通气筒喷出的二氧化碳气体在所在同心圆的外侧形成一环形气膜，所述通气管上设置有电磁阀，以使所述通气筒间隔向糖蜜酒精废液中通入二氧化碳。

2.如权利要求1所述的小分子有机碳肥的制备方法，其特征在于，所述糖蜜酒精废液中有机质的质量分数为35～45％。

3.如权利要求1所述的小分子有机碳肥的制备方法，其特征在于，步骤B中的微波的功率为0.5kW。

4.如权利要求1所述的小分子有机碳肥的制备方法，其特征在于，所述通气筒的半径为2～3厘米，所述同心圆的半径差均为8～10厘米，所述通气孔的宽度为0.1～0.2厘米。