CN105330428A - 一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于包括以下步骤：以发酵工业废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再用碱性氧化物氧化，再进行离心分离，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，获得的液体肥能够被植物高效吸收利用。

Description

一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法

技术领域

本发明肥料技术领域，具体涉及一种以有机废水为原料采用酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法。

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，得到的有机物质并性状并不稳定，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。

因此，开发出利用有机废水制备能够被作物高效吸收利用的肥料尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种酸解法生产水溶性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。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以发酵工业废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再用碱性氧化物氧化，再进行离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。

优选地，所述液体肥中小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5。

优选地，所述复合酸为硝酸和盐酸混合，两者的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量重量的2～5％。

所述盐酸的质量浓度为30～37％，所述硝酸的质量浓度为75～95％，

优选地，复合酸是从相邻的进料口分别注入反应器中。

优选地，废水注入反应器后按200～400r/min的转速搅拌，酸解反应的时间为20～30min，酸解反应的温度为50～70℃。

优选地，酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为40～60min，过氧化钾的用量为废水量的3～6％。

优选地，氧化反应后用水稀释，按3000～4000r/min的转速进行离心分离，即得液体肥。

优选地，所述发酵工业废水为发酵生产酒精的废水、生产酵母的废水、生产氨基酸的废水。

一种采用酸解法制备的水溶性小分子有机质液体肥，按重量份数计，液体肥中小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5，粒径在3000nm以下。

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，复合酸对有机废水中大分子分解效更好，使肥料产品的粒径稳定在3000nm以下，有机质粒径在此范围内更易于被作物吸收。

3、本发明在酸解之后，采用碱性氧化物进行氧化反应，将反应体系中的醇、醛类有机质氧化成更稳定的羧酸，不容易发生缩合反应，使有机质粒径更稳定，有利于被作物吸收。

4、本发明采用复合酸进行分解反应，而后又用碱性过氧化物进行氧化，同时碱性过氧化物还可以调节pH值，使液体肥的pH值在5.5～6.5之间，有利于作物对营养元素的吸收利用，分段式进行酸解及氧化的协同作用可以使有机废水分解为粒径小于腐殖酸的小分子有机质，且不会再次缩合，是较为稳定的小分子有机质，能被植物高效吸收利用，提高农作物产量。

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

一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg生产酵母的废水为原料，废水注入反应器后按300r/min的转速搅拌，用复合酸进行水解反应。所述复合酸为质量浓度为85％硝酸和质量浓度为35％盐酸混合，两者的质量比为1：2，复合酸的用量为10kg。硝酸和盐酸是从相邻的两个进料口分别注入反应器中。酸解反应的时间为30min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为60min，过氧化钾的用量为15kg。再进行离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。氧化反应后用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5，按4000r/min的转速进行离心分离，即得液体肥A。

实施例2

一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg发酵生产酒精的废水为原料，废水注入反应器后按400r/min的转速搅拌，用复合酸进行水解反应。所述复合酸为质量浓度为85％硝酸和质量浓度为35％盐酸混合，两者的质量比为1：3，复合酸的用量为废水量的8kg。硝酸和盐酸是从相邻的两个进料口分别注入反应器中。酸解反应的时间为20min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为50min，过氧化钾的用量为废水量的12kg。再进行离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。氧化反应后用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5，按3500r/min的转速进行离心分离，即得液体肥B。

实施例3

一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg生产氨基酸的废水为原料，废水注入反应器后按300r/min的转速搅拌，用复合酸进行水解反应。所述复合酸为质量浓度为85％硝酸和质量浓度为35％盐酸混合，两者的质量比为1：2.5，复合酸的用量为4kg。硝酸和盐酸是从相邻的两个进料口分别注入反应器中。酸解反应的时间为30min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为40min，过氧化钾的用量为6kg。再进行离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。氧化反应后用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5，按4000r/min的转速进行离心分离，即得液体肥C。

对比例1

采用单一盐酸酸解制备有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg生产酵母的废水为原料，废水注入反应器后按300r/min的转速搅拌，用质量浓度为85％硝酸进行水解反应，用量为10kg，酸解反应的时间为30min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为60min，过氧化钾的用量为15kg。再进行离心分离，取上清液即得水溶性小分子有机质液体肥。氧化反应后用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，按4000r/min的转速进行离心分离，即得液体肥A’。

对比例2

采用单一盐酸酸解和不加碱性氧化物进行氧化制备有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg发酵生产酒精的废水为原料，废水注入反应器后按400r/min的转速搅拌，用质量浓度为35％盐酸进行水解反应，用量为8kg。酸解反应的时间为20min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。酸解反应后按3500r/min的转速进行离心分离，用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，即得液体肥B’。

对比例3

采用不加碱性氧化物进行氧化制备有机质液体肥的方法，其包括以下步骤：以200kg生产氨基酸的废水为原料，废水注入反应器后按300r/min的转速搅拌，用复合酸进行水解反应。所述复合酸为质量浓度为85％硝酸和质量浓度为35％盐酸混合，两者的质量比为1：2.5，复合酸的用量为4kg。硝酸和盐酸是从相邻的两个进料口分别注入反应器中。酸解反应的时间为30min，酸解过程会释放大量热量，选用带有冷却设备的反应器，控制酸解反应的温度为50～70℃。再进行离心分离，用水稀释至小分子有机质的含量为20～30％，按4000r/min的转速进行离心分离，即得液体肥C’。

本发明中提供的一种酸解法生产水溶性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。对比例1是在实施例1的基础上酸解步骤不采用本发明的复合酸，而是采用单一的硝酸进行酸解，制备得到液体肥A’；对比例2是在实施例2的基础上不采用本发明的复合酸以及碱性过氧化物氧化步骤，而是仅采用单一盐酸酸解，得到液体肥B’；对比例3是在实施例3的基础上不添加碱性过氧化物氧化步骤，而是仅采用复合酸酸解，得到液体肥C’。将实施例1制备的液体肥A与对比例1制备的液体肥A’施用在同一农作物番茄上；将实施例2制备的液体肥B与对比例2制备的液体肥B’施用在同一农作物黄瓜上；将实施例3制备的液体肥C与对比例3制备的液体肥C’施用在同一农作物辣椒上。实验结果如表1。

表1

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；地上物生物量(增产量)的测定方法：在农作物的生长期根施液体肥A、B、C和A’、B’、C’，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中看出，实施例1制备的液体肥A的粒径比对比例1制备的液体肥A’小，由此看出复合酸酸解效果比单一酸效果更好，且存放一年以后液体肥A的粒径较稳定，而液体肥A’的粒径在4500-6500，粒径大小有所增加，从作物的增产量来看，液体肥A比液体肥A’增产量要高，由此可以看出有机质粒径更小的液体肥A更加利于作物生长；

实施例2制备的液体肥B的粒径比对比例2制备的液体肥B’小很多，且存放一年以后液体肥B的粒径较稳定，而液体肥B’的粒径达到了6000-8000，由此可知，采用碱性过氧化物氧化酸解后液体中的有机质可以使小分子有机质更稳定，使粒径维持在更利于作物吸收的范围内，且从作物的增产量来看，液体肥B比液体肥B’增产量要高；

实施例3制备的液体肥C的粒径比对比例3制备的液体肥C’相比，液体肥C’的粒径较液体肥C要大，但存放1年后粒径能基本维持不变，这说明碱性氧化物氧化得到的小分子有机质比较稳定，但是施用在辣椒作物上，液体肥C’的增产量为8％，不如液体肥C的增产效果，这说明复合酸解后的小分子有机质更利于作物吸收利用，促进作物生长。

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 (10)

1.一种酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于包括以下步骤：以发酵工业废水为原料，先用复合酸进行水解反应，然后再用碱性氧化物氧化，再进行离心分离，取上清液得到水溶性小分子有机质液体肥。

2.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：所述液体肥中小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5。

3.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：所述复合酸为硝酸和盐酸混合，两者的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量重量的2～5％。

4.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：复合酸是从相邻的进料口分别注入反应器中。

5.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：废水注入反应器后按200～400r/min的转速搅拌，酸解反应的时间为20～30min，酸解反应的温度为50～70℃。

6.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：所述碱性氧化物为过氧化钾。

7.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：酸解反应后加入过氧化钾进行氧化反应，反应时间为40～60min，过氧化钾的用量为废水量的3～6％。

8.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：氧化反应后用水稀释，按3000～4000r/min的转速进行离心分离。

9.根据权利要求1所述的酸解法生产水溶性小分子有机质液体肥的方法，其特征在于：所述发酵工业废水为发酵生产酒精的废水、生产酵母的废水、生产氨基酸的废水。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的方法制备的水溶性小分子有机质液体肥，其特征在于，按重量份数计，液体肥中小分子有机质的含量为20～30％，pH为5.5～6.5，粒径在3000nm以下。