CN105330372A

CN105330372A - 一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥

Info

Publication number: CN105330372A
Application number: CN201510779966.4A
Authority: CN
Inventors: 穆光远; 陈彬
Original assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Batian Ecotypic Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-11-15
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2035-11-13
Also published as: CN105330372B

Abstract

本发明公开了一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其原料配方按质量百分数计为：有机废水50～80％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，所述液体肥由以下方法制得：以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，经过离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。本发明以有机废水为原料，经过复合酸的酸解，然后再通过碱性氧化物的氧化及pH值的调整，并添加氮磷原料，获得的液体肥富含氮磷钾及大量小分子有机质，能够被植物高效吸收利用。

Description

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥。

背景技术

在种类多样的肥料市场中，肥料按其形态可划分为固体肥、液体肥及气体肥。通常，将连续流动的肥料称为液体肥料。与固体肥料相比，液体肥料具有生产成本低、生产过程污染小、更方便添加有机物料，如氨基酸、黄腐植酸等的优点，因此，液体肥料的配方容易调整，方便精确施肥。

一般地，市场上的液体肥料多是以液氨、氨水、尿素硝铵溶液、磷酸、流体钙、悬浮镁等单元养分为主的液体肥，或者是各种液体复混的多元复混型液体肥。专利号为ZL201210192776.9的中国发明专利公开了一种用高浓度有机废水生产液态水深碳肥的方法，该方法以缩浓的有机废水为原料，通过硝酸和双氧水的同时酸解及氧化生产液态肥。该方法虽然能够将大的有机化合物裂解为小分子团有机化合物，但其过程采用单一的酸来酸解，且酸解与氧化是在同一时间段进行的，得到的有机物质性状并不稳定，会产生缩合反应，虽然较原来的大分子有机废水利用率高了，但并不是植物最易吸收利用的物质。

另外，单纯地利用有机废水制得小分子有机质化合物做为肥料，虽然能够满足植物对碳的需求，但忽略了氮磷钾元素的供给，难以全面满足植物的营养需求。

因此，开发出利用有机废水制备能够被作物高效吸收利用、全面满足植物对营养物质的需求的肥料尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，该方法以有机废水为原料，经过复合酸的酸解，然后再通过碱性氧化物的氧化及pH值的调整，获得的液体肥能够被植物高效吸收利用。

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其原料配方按质量百分数计为：有机废水50～80％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，所述液体肥由以下方法制得：以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，经过离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。

优选地，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸任意两种或三种混合，所述盐酸的质量浓度为30～37％，所述硝酸的质量浓度为75～95％，所述硫酸的质量浓度为95～98％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合。

优选地，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应40～60分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

优选地，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，该方法以有机废水为原料，首先将有机废水经消解得到有机碳肥，再将有机碳肥与氮磷钾混合反应得到上述肥料。

优选地，本发明使用如下复合酸酸解方法制备的有机碳肥与其他成分组合形成上述含氮磷钾的小分子有机质液体肥。

优选地，以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，经过离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明以工业废水为原料生产水溶性液体肥，变废为宝，废物资源化利用，有利于可持续发展；

2、本发明采用复合酸进行分解反应，复合酸解可以使粒径降解到3000nm以下，而后又用钾原料进行氧化，分段式的反应有利于得到性质稳定的小分子有机碳，得到的小分子有机碳不再发生缩合反应，同时钾原料的加入可以补充植物生长必需的钾元素，而且还可以调整液体肥料的pH值在5.5～6.5之间，有利于作物对营养元素的吸收利用，相对常规有机质更易被作物吸收，相同效果时可相对常规施肥可减少20％的施肥量；

3、本发明以废水为原料获得粒径小于腐殖酸的小分子有机碳，容易被植物吸收利用；

4、小分子有机碳和氮磷钾搭配使用，可以减少氮挥发以及磷固定和钾淋失，提供氮磷钾的利用率，其作用是小分子有机物可以与氮磷钾形成配位结构，更容易进入到植物体内，减少流失；

5、本发明添加了氮磷钾元素，更有助于小分子有机碳的吸收利用，相比单独的小分子有机碳肥料吸收利用率更高；

6、本发明的液体肥不仅包含了了大量容易被植物吸收利用的碳元素，还富含氮磷钾元素，能够全面满足植物的营养需求；

7、本发明提供小分子有机液体肥可以满足作物全部营养的需求，减少因搭配及混施带来的人工消耗。

具体实施方式

下面通过具体实施例子对本发明做进一步详细介绍，以便清楚理解本发明所要保护的技术方案。

实施例1

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液15kg、氮磷原料25kg、钾原料20kg。

所述酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的具体方法是：以发酵生产酒精的废水为原料，注入反应器中按照300r/min的转速进行搅拌，再注入5kg质量浓度为85％的硝酸和10kg质量浓度为95％的硫酸混合液进行水解反应，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后再添加10kg磷酸一铵和磷酸二铵以及15kg过氧化钾进行反应，继续反应60分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，以离心速度为4000r/min离心分离，然后取其上清液即得水溶性小分子有机质液体肥A。

实施例2

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液18kg、氮磷原料22kg、钾原料30kg。

所述酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的具体方法是：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入8kg质量浓度为35％的盐酸和10kg质量浓度为95％的硫酸混合液进行水解反应，反应温度为40～60℃，反应时间为30分钟。然后再添加磷酸二铵10kg和过12kg硫化钾进行反应，继续反应50分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000r/min后取其上清液即得含氮磷钾的小分子有机质液体肥B。

实施例3

一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其原料配方为：有机废水100kg50～80％、复合酸溶液12kg、氮磷原料20kg、钾原料30kg。

所述酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的具体方法是：以生产氨基酸的废水为原料，注入反应器中按照300r/min的转速进行搅拌，再注入3kg质量浓度为35％的盐酸和4kg质量浓度为95％的硫酸、5kg质量浓度为85％的硝酸的混合液进行水解反应，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后再添加磷酸二铵和过硫化钾进行反应，继续反应50分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应完毕后先用100倍水稀释再进行离心分离，离心速度为3500r/min后取其上清液即得含氮磷钾的小分子有机质液体肥C。

对比例1

采用单一硝酸制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥A1，其原料配方为：有机废水100kg、硝酸溶液15kg、氮磷原料25kg、钾原料20kg。

所述酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的具体方法是：以发酵生产酒精的废水为原料，注入反应器中按照300r/min的转速进行搅拌，再注入浓度为85％的硝酸溶液进行水解反应，反应温度为40～60℃，反应时间为40分钟。然后再添加10kg磷酸一铵和磷酸二铵以及15kg过氧化钾进行反应，继续反应60分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，以离心速度为4000r/min离心分离，然后取其上清液即得水溶性小分子有机质液体肥A1。

对比例2

采用单一盐酸制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥B1，其原料配方为：有机废水100kg、复合酸溶液18kg、氮磷原料22kg、钾原料30kg。

所述酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的具体方法是：以生产酵母的废水为原料，注入反应器中按照200r/min的转速进行搅拌，再注入浓度为35％的盐酸溶液进行水解反应，反应温度为40～60℃，反应时间为30分钟。然后再添加磷酸二铵10kg和过12kg硫化钾进行反应，继续反应50分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000r/min后取其上清液即得含氮磷钾的小分子有机质液体肥B1。

对比例3

此对比例3用于与实施例1得到的有机质液体肥对比，对比例3施用传统的氮磷钾单质肥料A3，用于农作物施肥，实施例1所得有机质液体肥A用于相同条件下的农作物，试验在等同产量下所使用两种肥料的用量，见表2。

对比例4

此对比例4用于与实施例2得到的有机质液体肥对比，对比例4施用传统的氮磷钾单质肥料B3，用于农作物施肥，实施例2所得有机质液体肥用于相同条件下的农作物，试验在等同产量下所使用两种肥料的用量，见表2。

表1是用本发明复合酸解法制备有机质液体肥和用单一酸水解制备的有机质液体肥的性能数据对比，分别从制备的有机质液体肥粒径、放置1年后测试的粒径、有机质液体肥中有机质的利用率以及将两种方法制备的有机质液体肥施用在作物上得到的地上物生物量来做对比说明。

表1

备注：有机质液体肥粒径的测量方法，是用粒径分布仪测定，仪器名称：激光粒度分析仪，型号：Topsizer；品牌：欧美克；有机质利用率是使用用有机质的水溶比率来确定，NYT1976-2010水溶肥料有机质含量的测定；地上物生物量的测量方法是在农作物的生长期根施液体肥A、B和A1、B1，施用量为40kg/亩，其他种植条件相同，测量收割后的产量。

从表1中实施例1和对比例1可以得知，采用复合酸酸解发酵生产酒精的废水，制备得到的有机质液体肥A的粒径在3000nm以下，而采用单一硝酸溶液酸解制备的有机质液体肥A1粒径在4000-6000nm之间，由此可知，复合酸酸解效果更好，得到更小粒径的小分子有机质；

有机质液体肥A存放1年后再测其粒径，可以发现实施例1中的有机质更稳定，粒径基本维持不变，而对比例1有机质液体肥A1粒径变大，由此说明本发明制备的有机质液体肥更稳定；

从有机质的利用率来看，实施例1制备的有机质液体肥A中有机质利用率达到90％，而对比例1制备的液体肥A1有机质利用率仅有50％，这说明本发明制备的液体肥粒径在3000nm以下，更有利于作物吸收供作物体内利用；

从地上物生物量来看，施用实施例1制备的有机质液体肥A，作物增产量为20％，而液体肥A1增产量为10％，由此得知本发明的液体肥所含有的大量容易被植物吸收利用的碳元素，促进作物生长，提高产量。

从实施例2和对比例2也可以看出复合酸酸解效果更好，所制备的有机质液体肥更利于作物吸收利用，促进作物生长。

表2是将实施例1和实施例2制备的有机质液体肥与传统的氮磷钾肥施用于相同的作物上，观察在等产量下氮磷钾的使用份数。

表2

从表2中可以看出，在等产量下，对比例3和对比例4需要100份氮磷钾肥时，施用实施例1制备的有机质液体肥A只需要85份，施用实施例2制备的有机质液体肥B只需要80份，由此可以看出，本发明制备的有机质液体肥中的氮磷钾的利用率更高，从而说明了小分子有机碳和氮磷钾搭配使用，可以减少氮挥发以及磷固定和钾淋失，提供氮磷钾的利用率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，原料配方按质量百分数计为：有机废水50～80％、复合酸溶液5～10％、氮磷原料10～20％、钾原料5～20％，所述液体肥由以下方法制得：以有机废水为原料，先用复合酸溶液进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，经过离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。

2.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸任意两种或三种混合，所述盐酸的质量浓度为30～37％，所述硝酸的质量浓度为75～95％，所述硫酸的质量浓度为95～98％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合。

3.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应40～60分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

4.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。

5.根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥，其特征在于，所述有机废水为生产酒精、酵母或者氨基酸的废水。

6.一种根据权利要求1所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，其特征在于，用复合酸酸解方法制备的有机碳肥与其他成分组合形成含氮磷钾的小分子有机质液体肥。

7.根据权利要求6所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，其特征在于，以有机废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再添加氮磷原料和钾原料进行反应，经过离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。

8.根据权利要求7所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，其特征在于，所述复合酸为硝酸、硫酸、盐酸任意两种或三种混合，所述盐酸的浓度为30～37％，所述硝酸的浓度为75～95％，所述硫酸的浓度为95～98％，所述氮磷原料为磷酸一铵、磷酸二铵中一种或两种混合，所述钾原料为过氧化钾或过硫化钾中的一种或两种混合。

9.根据权利要求7所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，其特征在于，有机废水称加入反应器按照100～300r/min的转速进行搅拌，再注入复合酸溶液加热至40～60℃反应20～40分钟，然后加入氮磷原料和钾原料，继续反应40～60分钟，反应过程中温度控制在60～80℃，反应结束后经过离心分离后再进行包装。

10.根据权利要求7所述的酸解法制备含氮磷钾的小分子有机质液体肥的方法，其特征在于，反应完毕后先用水稀释再进行离心分离，离心速度为3000～4000r/min后取其上清液。