CN105330426A

CN105330426A - 一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥及其制备方法

Info

Publication number: CN105330426A
Application number: CN201510780120.2A
Authority: CN
Inventors: 裴福云
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

Abstract

本发明公开了一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥及其制备方法，包括以下步骤:取有机废水，加入酸溶液进行消解反应，再通过离心分离或沉降的方法得到小分子有机化合物溶液，并加入纳米增效剂，再经过浓缩，调至小分子有机化合物含量在5～20％的范围内，最后加入氮元素原料、磷元素原料及钾元素原料，得到含纳米增效剂的有机碳大量元素肥。本发明利用有机废水获得小分子有机化合物，同时引入了纳米材料，促进作物对氮磷钾大量元素的吸收利用。

Description

一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥及其制备方法。

背景技术

平衡施肥是作物高产优质的重要技术，碳是名列首位的营养元素。随着化肥施用量不断增大，“碳短板”愈发突出，引起作物低产、劣质、抗逆性降低等问题。作物依靠自然状态的二氧化碳供给碳营养的方式仅能满足其需求的五分之一，作物长期处于“碳饥饿”中。

文献报道目前我国氮肥利用率仅为20％～50％、磷肥为15％～25％、钾肥为30％～35％。肥料利用率低不仅造成资源巨大浪费，同时使得土壤质量下降，而且造成地表水、地下水和大气等环境的污染，使人类的生活质量和生存环境受到严重威胁。

有机碳肥按化学类型大致可分三类：有机酸类，如乙酸、丙酸、氨基酸；糖类，如单糖、双糖、多糖；醇类，如乙醇、丙醇等。而化肥工业未能充分开发利用有机碳肥，尤其是无氮类有机碳(酸、醇等)营养。

各种有机废水中含有丰富的有机质，如何利用变废为宝是一个关键。

目前，已经有出现利用有机废水生产肥料的技术，主要是利用酒精废水、味精废水、酵母废水造纸废水及垃圾废液，经过旋转搅拌与氨水反应，得到黄腐植酸。也有使用泥炭，为原料，加入有机酸，或加入强碱，将有机物用一种或者多种酸碱分解，提取具有碳含量为10-20％的有机碳溶液。

但是，以上现有技术获得的为大分子的有机化合物，不利于植物的吸收利用，另外，体系中也没有引入纳米材料，作物的吸收利用率低。

纳米材料属于原子簇和宏观物理的过渡区，具有一系列特殊的物理和化学性质，包括小尺寸效应、表面界面效应等，在吸收、催化、磁效应等方面表现出特殊的性质。在土壤和植物营养领域，也引入了纳米材料。这与纳米材料的特点密不可分：纳米材料的大比表面积、具有很高的活性，尤其是纳米材料粒径小，其表面原子数目占完整粒子原子总数的80％以上，由于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，表现出很高的化学活性。随着粒径的减小，纳米肥料粒子的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大，在湿润的环境中，容易被植物吸附，从而提高肥料的有效性，即提高肥料的利用效率，这是利用纳米材料的理论基础。纳米肥料能够刺激植物生长，促进植物体内多种酶的活性，提高产量，并能增强植物的抗逆性。在生物的磁场作用下运动，具有液体的流动性，所以更容易被植物吸收，并有效刺激植物生长。

因此，开发对有机废水的资源化技术制备有机碳，同时引入纳米材料优化肥料的性能，在此基础上加入大量元素肥料，得到含有纳米增效剂的有机碳肥料才能够满足农作物对多种养分的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，该方法利用有机废水获得小分子有机化合物，同时引入了纳米材料，促进作物对氮磷钾大量元素的吸收利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤:取有机废水，加入酸溶液进行消解反应，再通过离心分离或沉降的方法得到小分子有机化合物溶液，并加入纳米增效剂，再经过浓缩，调至小分子有机化合物含量在5～20％的范围内，最后加入氮元素原料、磷元素原料及钾元素原料，得到含纳米增效剂的有机碳大量元素肥。

优选地，所述酸溶液为硫酸、销酸硝酸、高氯酸、次高氯酸一种或多种，或者酸溶液为硫酸、硝酸、高氯酸、次高氯酸一种或多种与双氧水中的一种或两种以上混合的混合溶液。

优选地，所述消解反应的温度为60～170℃，时间为3～40min，有机废水与酸溶液的质量比为100:(1～9)，酸溶液的质量浓度为0.1～15％。

优选地，所述纳米增效剂为纳米硅藻土、纳米膨润土、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁中的一种或两种以上混合。纳米增效剂的用量为有机废水质量的0.1～20％。

优选地，所述氮元素原料为尿素、硝酸铵、硝酸铵磷、硫酸铵中的一种或两种以上混合，氮元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，所述磷元素原料为磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或两种混合，磷元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，所述钾元素原料为硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾中的一种或两种以上混合，钾元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％。

本发明还提供了所述方法制得的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥，原料包括如下组分：有机废水、纳米增效剂、氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料、酸，所述纳米增效剂为纳米硅藻土、纳米膨润土、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁中的一种或两种以上混合。

优选的，纳米增效剂的用量为有机废水质量的0.1～20％，氮元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，磷元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，钾元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，酸的用量为有机废水质量的1～9％，酸溶液的质量浓度为0.1-15％。

优选的，纳米增效剂的用量为有机废水质量的5～10％，氮元素原料的用量为有机废水质量的5～10％，磷元素原料的用量为有机废水质量的6～12％，钾元素原料的用量为有机废水质量的6～12％，酸溶液的质量浓度为5-10％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明用酸用量高效地消有机废水，获得小分子有机碳做为肥料的碳源，碳源是小分子有机化合物，容易被作物吸收利用，变废为宝，在此基础上引入了氮磷钾，并添加纳米增效剂促进氮磷钾元素原料的吸收利用，满足了植物对氮磷钾元素原料的需求，又能供给碳元素、满足碳平衡。

2、本发明引入的纳米增效剂的表面积大、表面活性原子多，不饱和的原子具有很大的结合能，对氮磷钾的吸附能力增强，在提高肥料利用率的同时有利于减少施肥的次数及用量，节省劳动力。

3、本发明利用废弃物加工成纳米有机碳肥，废物的资源化利用，节能减排保护环境，提高碳及其他中微量元素，满足作物的生长需要，收获高品质的农产品的同时对土壤有很好的修复和改良作用。

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

取酒精生产废水，首先将300kg废水加入反应釜中，在搅拌的条件下加入10kg的质量浓度为3wt％高氯酸。加热反应温度达到100℃反应14min。分离后上清液即为小分子有机碳材料，含有乙酸、糠醛、氨基酸等有机小分子化合物。在小分子有机碳材料中加入纳米碳酸钙0.3kg，通过蒸发的方式浓缩含有纳米材料的有机碳溶液。在此基础上，加入磷酸一铵0.3kg、氯化钾0.3kg、尿素0.3kg，得到含有纳米钙的有机碳大量元素肥。

对比例1

与实施例1不同的是，制备含有纳米钙的有机碳大量元素肥时原料中不采用纳米碳酸钙，其余均相同。

将实施例1与对比例1制备得到的纳米钙的有机碳大量元素肥分别按相同条件在广东增城的施用于火龙果上，兑水喷施，施用效果表明，实施例1制备的纳米钙的有机碳大量元素肥相对于对比例1的纳米钙的有机碳大量元素肥，氮磷钾元素原料的吸收利用率提高30-35％，增产34-40％，土壤防板结率提高24-29％，施肥次数减少10-14％。

实施例2

取味精生产废水，首先将300kg废水加入反应釜中，在搅拌的条件下加入10kg的5wt％硫酸。加热反应温度达到140℃反应3min。分离后上清液即为小分子有机碳材料，含有乙酸、糠醛、氨基酸等有机小分子化合物。在小分子有机碳材料中加入纳米碳酸钙20kg，通过蒸发的方式浓缩含有纳米材料的有机碳溶液。在此基础上，加入磷酸一铵20kg、氯化钾25kg、尿素25kg，得到含有纳米钙的有机碳大量元素肥。

对比例2

与实施例2不同的是，制备含有纳米钙的有机碳大量元素肥时原料中不采用有机废水，而是采用常规的基肥，其余均相同。

将实施例2与对比例2制备得到的肥料分别按相同条件在广东梅州的施用于菠菜上，兑水喷施，施用效果表明。实施例2制备的纳米钙的有机碳大量元素肥相对于对比例1的肥料，氮磷钾元素原料的吸收利用率提高34-40％，增产45-51％，土壤防板结率提高35-39％。

实施例3

取味精酵母生产废水，首先将300kg废水加入反应釜中，在搅拌的条件下加入15kg的4％硝酸和1L双氧水。加热反应温度达到60℃反应40min。分离后上清液即为小分子有机碳材料，含有乙酸、糠醛、氨基酸等有机小分子化合物。在小分子有机碳材料中加入纳米碳酸钙10kg，通过蒸发的方式浓缩含有纳米材料的有机碳溶液。在此基础上，加入磷酸一铵10kg、氯化钾8kg、尿素8kg，得到含有纳米钙的有机碳大量元素肥。将实施例3制备得到的肥料施用在广东梅州的施用于小白菜上，兑水喷施，施用效果表明产量为176.49kg/亩。

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

1.一种含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:取有机废水，加入酸溶液进行消解反应，，再通过离心分离或沉降的方法得到小分子有机化合物溶液，并加入纳米增效剂，再经过浓缩，调至小分子有机化合物含量在5～20％的范围内，最后加入氮元素原料、磷元素原料及钾元素原料，得到含纳米增效剂的有机碳大量元素肥。

2.如权利要求1所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，其特征在于：所述酸溶液为硫酸、硝酸、高氯酸、次高氯酸一种或多种，或者酸溶液为硫酸、硝酸、高氯酸、次高氯酸一种或多种与双氧水的混合溶液。

3.如权利要求1所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，，其特征在于：所述消解反应的温度为60～170℃，时间为3～40min，有机废水与酸溶液的质量比为100:(1～9)，酸溶液的质量浓度为0.1～15％。

4.如权利要求1所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，其特征在于：所述纳米增效剂为纳米硅藻土、纳米膨润土、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁中的一种或两种以上混合。

5.如权利要求1所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥的制备方法，，其特征在于：所述氮元素原料为尿素、硝酸铵、硝酸铵磷、硫酸铵中的一种或两种以上混合，所述磷元素原料为磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或两种混合，所述钾元素原料为硫酸钾、硫酸钾镁、氯化钾中的一种或两种以上混合。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法制备的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥，其特征在于：原料包括如下组分：有机废水、纳米增效剂、氮元素原料、磷元素原料、钾元素原料、酸，所述纳米增效剂为纳米硅藻土、纳米膨润土、纳米碳酸钙、纳米氢氧化镁中的一种或两种以上混合。

7.如权利要求6所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥，其特征在于：纳米增效剂的用量为有机废水质量的0.1～20％，氮元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，磷元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，钾元素原料的用量为有机废水质量的0.1～20％，酸的用量为有机废水质量的1～9％，酸溶液的质量浓度为0.1-15％。

8.如权利要求7所述的含纳米增效剂的有机碳大量元素肥，其特征在于：纳米增效剂的用量为有机废水质量的5～10％，氮元素原料的用量为有机废水质量的5～10％，磷元素原料的用量为有机废水质量的6～12％，钾元素原料的用量为有机废水质量的6～12％，酸溶液的质量浓度为5-10％。