CN105130682B - 一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过木质纤维乙醇剩余物制备复合型肥料的方法，利用木质纤维乙醇发酵剩余物为主体材料，添加聚乙烯醇、蒙脱土、尿素、石蜡，通过压片、包膜等简单、低能耗工艺，制备了剩余物复合型肥料，实现了木质纤维乙醇剩余物高值化利用，且肥料具有一定的缓释能力，养分释放天数可达28天以上。

Description

一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法
技术领域
本发明属于生物质转化及肥料技术领域，具体涉及一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法。
背景技术
因石化资源日益减少及生态环境压力日益严峻，近年来，以木质纤维乙醇技术为代表的生物质能源受到越来越多的重视。然而，在木质纤维转化乙醇过程中，发酵剩余物(由60％以上木质素及约10％纤维素组成)仍得不到有效利用。目前，国际上的普遍做法是直接燃烧供热或废弃，这种做法资源利用率较低，且对环境造成一定的污染。因此，如何有效进行剩余物功能化处理并制备出相关高附加值产品，实现木质纤维乙醇发酵剩余物的综合利用，已成为木质纤维乙醇产业亟待解决的重大技术难题。
目前，木质纤维乙醇发酵剩余物的利用方面主要将其作为混凝土减水剂、表面活性剂、分散剂、木塑复合材料等，并获得了较好的应用效果，但因其应用面较窄或是制备工艺复杂等缺点未能获得大量推广。
在专利文献CN 101712583中公开了一种层状粘土改性氨化木质素缓释肥的制备方法，但其使用的原料为造纸黑液中提取的木质素或工业木质素磺酸盐，制备该种木质素需要达到一定的纯度，工艺较复杂；且其采用的是高能耗易污染的木质素氨化工艺、蒙脱土悬浊液与聚乙烯醇、铝改性工艺，再与尿素、氨化木质素搅拌混合，工艺涉多道环节，复杂，不易控制、不易重复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备过程简单、成本低、低能耗、有效利用木质纤维乙醇制备过程中产生的大量剩余物，对土壤不会造成二次污染，且可增加土壤中有机质含量，提高土壤通透性、具有一定缓释性能的通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法。
本发明的技术方案为提供一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法，以木质纤维乙醇发酵剩余物、聚乙烯醇、蒙脱土、尿素、石蜡为主要成分，通过压片、粉碎、混合、造粒、喷洒、干燥、包膜制备复合型肥料。
所述制备方法具体包括以下步骤：
1)以蒙脱土：尿素质量比为2:8-5:5，将其溶解在纯水中，充分混合后，干燥，压片制得肥芯；
2)木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过筛，备用；
3)聚乙烯醇溶解于水中，得到聚乙烯醇溶液；
4)将过筛后的木质纤维乙醇发酵剩余物与肥芯置于造粒机中，将聚乙烯醇溶液均匀喷洒于肥芯表面，造粒结束后，干燥；
5)将熔融石蜡液体喷洒到步骤4)所述造粒干燥后的颗粒表面，得到复合型肥料；
所述复合型肥料中，肥芯所占重量比为50-60％，木质纤维乙醇发酵剩余物所占重量比10-20％，聚乙烯醇所占重量比8-16％，石蜡所占重量比10-15％。
所述木质纤维乙醇发酵剩余物包括60％以上木质素及5-12％纤维素。
优选用高压雾化器将聚乙烯醇溶液均匀喷洒于肥芯表面。
步骤4)中造粒结束后，优选于50-60℃干燥。
步骤2)中，木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后优选过80-150目筛。
步骤3)中，优选聚乙烯醇溶解于80-95℃纯水中。
步骤3)中，所述聚乙烯醇溶液的质量百分浓度优选为5-10％。
本发明的有益效果：
本发明使用的主要原料是木质纤维乙醇发酵剩余物，在发酵之前，杨木、稻草等木质纤维通过烯酸爆破预处理，和纤维素酶酶解，再经发酵获得乙醇，其过程剩余物主要为60％以上的木质素10％左右的纤维素有机物质，结构松散，无需复杂处理；且在制备过程中，本发明采用了混合、压片、包膜等的简易、低能耗工艺，加工成本低；所得到的复合型肥料具有养分缓释的特点，缓释期达28天以上，其中尿素与蒙脱土充分混合，蒙脱土具有良好的吸附性能，且有聚乙烯醇与剩余物形成的包膜及石蜡形成的输水外膜。另外，本发明中用到的木质纤维乙醇剩余物、聚乙烯醇、蒙脱土、石蜡均不会对土壤造成负影响，特备是木质纤维乙醇剩余物的应用，通过微生物等缓慢降解，可产生对土壤有益的腐殖酸等有机质，对改善土壤通透性、防治土壤板结、促进作物生长等方面具有良好的效果。
因此，本发明是采用了简易的处理方式，获得具有一定缓释效果的复合肥料，制备成本非常低；同时，本发明为解决木质纤维乙醇产生的大量剩余物提供有效的利用途径。本发明使用的所有材料均是可降解材料，对土壤不会造成二次污染，且木质纤维乙醇剩余物还可增加土壤中有机质含量，提高土壤通透性。
本发明的目的并不在于获得一种缓释效果相对现有技术更好的复合型肥料，而是通过在实现木质纤维乙醇剩余物有效利用的同时，获得一种制备过程简单、成本低、低能耗，对土壤不会造成二次污染，且可增加土壤中有机质含量，提高土壤通透性、具有一定缓释性能的复合型肥料，能带来很好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备得到的复合型肥料的照片。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
将质量比为2:8的蒙脱土与尿素溶解在纯水中，充分混合后，干燥，压片制得肥芯，肥芯重约0.2g/粒。木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过100目筛，备用。在85℃下纯水中配制5％聚乙烯醇溶液。将木质纤维乙醇发酵剩余物与肥芯置于圆盘造粒机中，用高压雾化器将聚乙烯醇溶液均匀喷洒到肥芯表面，造粒结束后，60℃干燥。再将熔融石蜡液体喷洒到干燥颗粒表面既得木质纤维乙醇剩余物复合型肥料。
制得的木质纤维乙醇发酵剩余物复合型肥料，肥芯占重量比57％，木质纤维乙醇发酵剩余物占重量比18％，聚乙烯醇占重量比10％，石蜡占重量比15％。将复合肥料施入土壤中，隔天取一次土样检测土壤含氮量变化，与未施氮肥的空白样比对，得出其在土壤中的缓释期达30天。
实施例2
将质量比为4:6的蒙脱土与尿素溶解在纯水中，充分混合后，干燥，压片制得肥芯，肥芯重约0.2g/粒。木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过100目筛，备用。在85℃下纯水中配制8％聚乙烯醇溶液。将木质纤维乙醇发酵剩余物与肥芯置于圆盘造粒机中，用高压雾化器将聚乙烯醇溶液均匀喷洒到肥芯表面，造粒结束后，60℃干燥。再将熔融石蜡液体喷洒到干燥颗粒表面既得木质纤维乙醇剩余物复合型肥料。
制得的木质纤维乙醇发酵剩余物复合型肥料，肥芯占重量比52％，木质纤维乙醇发酵剩余物占重量比18％，聚乙烯醇占重量比15％，石蜡占重量比15％。将复合肥料施入土壤中，隔天取一次土样检测土壤含氮量变化，与未施氮肥的空白样比对，得出其在土壤中的缓释期达36天。
实施例3
将质量比为5:5的蒙脱土与尿素溶解在纯水中，充分混合后，干燥，压片制得肥芯，肥芯重约0.2g/粒。木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过100目筛，备用。在85℃下纯水中配制10％聚乙烯醇溶液。将木质纤维乙醇发酵剩余物与肥芯置于圆盘造粒机中，用高压雾化器将聚乙烯醇溶液均匀喷洒到肥芯表面，造粒结束后，60℃干燥。再将熔融石蜡液体喷洒到干燥颗粒表面既得木质纤维乙醇剩余物复合型肥料。
制得的木质纤维乙醇发酵剩余物复合型肥料，肥芯占重量比53％，木质纤维乙醇发酵剩余物占重量比17％，聚乙烯醇占重量比16％，石蜡占重量比14％。将复合肥料施入土壤中，隔天取一次土样检测土壤含氮量变化，与未施氮肥的空白样比对，得出其在土壤中的缓释期达40天。
将实施例3得到的复合型肥料以75g/m2施入土壤后，30天测量土壤有机质，与未施肥空白样比较，有机质含量增加3.6％，40天测量土壤有机质，有机质含量增加4.1％。通过土壤容重及含水量检测，分析土壤通气孔隙度，发现使用复合型肥料30天后，其土壤通气孔隙度与空白样比较，增加了2.5％，40天后其土壤通气孔隙度增加了3.3％。

Claims (5)

1.一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
1)以蒙脱土：尿素质量比为2:8-5:5，将其溶解在纯水中，充分混合后，干燥，压片制得肥芯；
2)木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过筛，备用；
3)聚乙烯醇溶解于水中，得到聚乙烯醇溶液；
所述聚乙烯醇溶液的质量百分浓度为5-10％；
4)将过筛后的木质纤维乙醇发酵剩余物与肥芯置于造粒机中，将聚乙烯醇溶液均匀喷洒于肥芯表面，造粒结束后，干燥；
5)将熔融石蜡液体喷洒到步骤4)所述造粒干燥后的颗粒表面，得到复合型肥料；
所述复合型肥料中，肥芯所占重量比为50-60％，木质纤维乙醇发酵剩余物所占重量比10-20％，聚乙烯醇所占重量比8-16％，石蜡所占重量比10-15％；
所述木质纤维乙醇发酵剩余物包括60％以上木质素及5-12％纤维素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用高压雾化器将聚乙烯醇溶液均匀喷洒于肥芯表面。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中造粒结束后，于50-60℃干燥。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤2)中，木质纤维乙醇发酵剩余物经干燥粉碎后过80-150目筛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，聚乙烯醇溶解于80-95℃纯水中。
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