CN105481557B

CN105481557B - 一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法

Info

Publication number: CN105481557B
Application number: CN201510959930.4A
Authority: CN
Inventors: 陈庆; 曾军堂; 叶任海; 陈兵
Original assignee: Anhui Jiaya Ecological Engineering Co Ltd
Current assignee: Anhui Jiaya Ecological Engineering Co ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2019-02-15
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: CN105481557A

Abstract

本发明涉及一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法，该生态肥以复合肥料，多孔矿物，海藻酸，壳聚糖，碳酸钙为主要原料，通过多孔无机粉体材料为载体，对肥料进行吸附，然后以海藻酸盐在无机材料的内外表面凝胶化形成微膜，从而将其微孔封闭而制得缓释活性复合生态肥。本发明制得的封孔型矿物吸附缓释肥料具有缓释性好，环境友好，工艺过程优化等优点。

Description

一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合生态肥的制备方法，尤其是涉及一种海藻酸封孔的多孔矿物吸附型缓释生态肥的制备方法。

背景技术

肥料是农业生产最重要的生产资料之一，据联合国粮农组织（FAO）估计，施用化肥可提高粮食作物单产55%～57%，提高总产30%～31%，而发展中国家粮食的增产中，其55%来自化肥的作用。我国化肥的投入和粮食的关系也符合这一规律，随着高产、高效、优质农业的发展，化肥在农业中的地位将更为重要。

农业生产实践表明，由于化肥用量增长过快，肥料应用及其他相关技术研究相对滞后，化肥使用不合理，导致肥料利用率明显下降。有关资料表明，现在国内氮肥当季利用率只有约30%～35%，磷肥约10%～20%，钾为30%～35%，与先进国家相比，低十几个百分点。其中氮的损失特别严重，不仅造成了直接的经济损失，而且因施用不当易引起环境污染，出现水资源富营养化、土壤盐分增高、温室效应等问题。化肥利用率低下除了肥料施用不合理外，传统速效性化肥自身也有不可克服的缺陷，如肥效期短，养分容易淋失、挥发和固定，而且成本高，污染严重。现代农业生产技术的改进和产量的提高，对肥料的性质提出了更高的要求，需要研制出可人为控制养分释放速度，一次施用就能满足作物各个生长阶段的需要且环境友好、损失少或不损失的新型肥料。因此，结合高新技术研制新型缓释肥已成为当前肥料的发展方向之一，对于提高肥料利用率和促进农业可持续发展有着重要的理论价值和现实意义。

缓释肥料中非常重要的一种，便是按其加工过程的不同，主要有微囊法和整体法。其中微囊法是通过惰性物质的包膜以控制肥料的渗透率，而整体法是将肥料均一地溶解和分解在聚合物中，形成多空网络体系，然后随着聚合物的溶解和降解过程控制养分的释放。其中，以整体法制备的缓释肥，需要将肥料溶解后重新造粒，此外还需借助于难溶于水的高分子聚合物，在植物生长过程中释放养分不均衡，养分释放后残留的聚合物可能带来二次污染；相比而言，以惰性物质的半透膜控制肥料向外的渗透速率的缓释肥优点突出，但同时应该考虑到所选材料必须要有廉价、高效、无毒无害、易降解等特点。

目前用作缓释肥料的材料按其性质分为无机物和有机物。无机物材料的优点是材料来源广，缓释效果明显，其不足之处是弹性差、易脆；有机物材料一般无毒、稳定、价廉且来源丰富，属于环境友好型材料，但纯天然聚合物易被生物分解，缓释性较差。

综上考虑到，通过无机多孔矿物作为肥料吸附的载体，选择海藻酸、壳聚糖等活性缓释材料对无机材料微孔进行封闭的方法，不仅原材料造价低、缓释效果好，同时还可利用海藻酸等本身肥效佳、活性强、易吸收、抗病害等特点，是制备新型活性生态缓释肥的极佳选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法，解决缓释化肥成本高，残留污染物等问题，得到肥效持久，环境友好的复合生态肥。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法，其特征在于主要由以下重量份的组分制得：复合肥料65～75份，多孔矿物5～10份，海藻酸10～15份，壳聚糖6～10份，碳酸钙3～5份;其制备方法为:

(1)取所述多孔矿物粉末材料，与分散剂一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散1-2h,然后加入复合肥料粉体及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5-1h;其中,所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种碱性液水溶液, 分散剂的质量浓度为15-25%，分散剂加入量为多孔矿物粉质量的5～10倍;正硅酸乙酯的加入量为复合肥料质量的1-2%;搅拌速度不大于40r/min;

(2)将所述海藻酸溶于氢氧化钠溶液，制备海藻酸钠溶液,加入碳酸钙粉末，高速搅拌混合10～20min,然后加入步骤(1)得到的由矿物吸附的肥料液中,继续搅拌5～10min，静置30～60min后，得到由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液;所述制备的海藻酸钠溶液浓度为10～20g/L，搅拌速度为150～300r/min;

(3)将步骤(2)得到的由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液体系抽滤，真空低温干燥后，粉碎造粒,然后引入水平放置的圆筒形转鼓中，转动转鼓，使肥料连续翻滚并跌落式向前输送,同时取所述壳聚糖与醋酸、水配制成pH在3-4的溶液，从沿转鼓长轴的喷嘴，喷涂至翻滚的肥料颗粒表面，反应后形成包膜，将多孔矿物的孔洞封闭，得到一种海藻酸封孔型缓释生态肥；所述真空低温干燥的温度为60～80℃，壳聚糖的醋酸溶液的浓度为1～3g/L。

所述复合肥料为富含植物生长所需的大中微量元素的化肥，其所含成分根据需求配置，通常包含尿素、磷酸钙、过磷酸钙、硫酸钾、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸二氢钾等；所述多孔矿物为结构上含有大量孔洞，具有强吸附功能的天然矿物粉料，如粉煤灰，凹凸棒土，膨润土，硅藻土；所述海藻酸为淡黄色粉末，有助悬、增稠、乳化、粘合等作用，可用作微囊、包衣机成膜材料；所述壳聚糖为白色或灰白色半透明的片状或粉状固体，在酸性溶液中易成盐，可作为增稠剂、包膜剂；所述碳酸钙为粉末状，尺寸3～12μm。

本发明中，先以分散剂在低温低速搅拌下分散多孔矿物，然后使其与复合肥料均匀混合并充分接触，得到多孔材料吸附的复合肥。多孔矿物材料以其独特的物理及化学性能，能对肥料实现高效吸附，并形成表面稳定。但在土壤环境中，吸附的肥料在理化环境变化的情况下较易脱离。因此，对矿物吸附肥料进行封孔处理，以降低土壤环境对释放速度的影响。用于封孔的海藻酸与一价金属离子形成的盐可溶，将其与二价金属离子反应，置换后的产物微溶于水，通过处理，形成凝胶化颗粒，从而实现对吸附了肥料的多孔矿物材料的封孔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明所使用的强吸附性能的无机材料可与肥料营养元素有机结合，肥效持久，缓释性能佳。

（2）本发明利用海藻酸、壳聚糖等生成的封孔包膜材料，可在无机材料高效吸附肥料后对表面微孔进行有效封堵，养分损失少，肥料利用率高，缓释性能好。

（3）本发明所选用的海藻酸、壳聚糖等活性缓释材料，与植物亲和性好，对人畜无害，对土壤无污染，还可有效优化土壤结构，属于极佳的环境友好型材料。

（4）本发明所选无机吸附材料和活性缓释材料来源广泛，价格低廉，制备过程整体造价较低。

（5）本发明所制备的活性生态缓释肥，可充分发挥海藻酸肥营养全面、增产显著、肥药双效、活性强、易吸收、肥效长、天然无公害和改善土壤微生态等优点。

（6）本发明所制备的肥料，因包膜材料富有弹性，且粒度分布均匀，适合机械化施工，省时省工，可大幅度提高大面积施肥的工作效率。

具体实施方式

以下所述具体实施方式，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如下，然而并非用以限定本发明，任何在不脱离本发明技术方案范围内，利用下述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

实例1

(1)取3重量份粉煤灰、7重量份硅藻土，与分散剂硅酸钠液一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散1h,然后加入50重量份尿素、15重量份磷酸一铵及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5h;搅拌速度不大于40r/min;

(2)将15重量份海藻酸溶于氢氧化钠溶液，制备海藻酸钠溶液,加入5重量份碳酸钙粉末，高速搅拌混合10min,然后加入步骤(1)得到的由矿物吸附的肥料液中,继续搅拌5～10min，静置60min后，得到由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液;所述制备的海藻酸钠溶液浓度为10g/L，搅拌速度为300r/min;

(3)将步骤(2)得到的由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液体系抽滤，真空低温干燥后，粉碎造粒,然后引入水平放置的圆筒形转鼓中，转动转鼓，使肥料连续翻滚并跌落式向前输送,同时取将所述壳聚糖与醋酸、水配制成pH在3-4的溶液，从沿转鼓长轴的喷嘴，喷涂至翻滚的肥料颗粒表面，反应后形成包膜，将多孔矿物的孔洞封闭，得到一种海藻酸封孔型缓释生态肥；所述真空低温干燥的温度为60～80℃，壳聚糖的醋酸溶液的浓度为2g/L。

实例2

(1)取粉煤灰5份、凹凸棒土3份，与分散剂一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散2h,然后加入尿素30份、磷酸钙20份、硫酸钾15份及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5h;其中,所述分散剂为三聚磷酸钠,质量浓度为15-25%，分散剂加入量为多孔矿物粉质量的5倍;正硅酸乙酯的加入量为肥料质量的1%;搅拌速度不大于40r/min;

(2)将所述海藻酸溶于氢氧化钠溶液，制备海藻酸钠溶液,加入碳酸钙粉末，高速搅拌混合20min,然后加入步骤(1)得到的由矿物媳妇的肥料液中,继续搅拌10min，静置30min后，得到由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液;所述制备的海藻酸钠溶液浓度为10g/L，搅拌速度为150r/min;

(3)将步骤(2)得到的由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液体系抽滤，真空低温干燥后，粉碎造粒,然后引入水平放置的圆筒形转鼓中，转动转鼓，使肥料连续翻滚并跌落式向前输送,同时取将所述壳聚糖与醋酸、水配制成pH在3-4的溶液，从沿转鼓长轴的喷嘴，喷涂至翻滚的肥料颗粒表面，反应后形成包膜，将多孔矿物的孔洞封闭，得到一种海藻酸封孔型缓释生态肥；所述真空低温干燥的温度为60～80℃，壳聚糖的醋酸溶液的浓度为1～3g/L。

实例3

(1)取膨润土5份、硅藻土5份，与分散剂一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散1.5h,然后加入磷酸一铵40份、硫酸二氢钾35份及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5h;其中,所述分散剂为六偏磷酸钠,质量浓度为25%，分散剂加入量为多孔矿物粉质量的10倍;正硅酸乙酯的加入量为肥料质量的1%;搅拌速度不大于40r/min;

(2)将所述海藻酸溶于氢氧化钠溶液，制备海藻酸钠溶液,加入碳酸钙粉末，高速搅拌混合15min,然后加入步骤(1)得到的由矿物吸附的肥料液中,继续搅拌10min，静置60min后，得到由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液;所述制备的海藻酸钠溶液浓度为15g/L，搅拌速度为200r/min;

实例4

(1)取硅藻土5份，与分散剂一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散2h,然后加入尿素60份、磷酸二铵10份及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5h;其中,所述分散剂为三聚磷酸钠,质量浓度为15%，分散剂加入量为多孔矿物粉质量的8倍;正硅酸乙酯的加入量为肥料质量的2%;搅拌速度不大于40r/min;

(2)将所述海藻酸溶于氢氧化钠溶液，制备海藻酸钠溶液,加入碳酸钙粉末，高速搅拌混合20min,然后加入步骤(1)得到的由矿物媳妇的肥料液中,继续搅拌10min，静置45min后，得到由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液;所述制备的海藻酸钠溶液浓度为10g/L，搅拌速度为250r/min;

结合具体实施例，得到的实验数据如下表所示：

Claims

1.一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法，其特征在于主要由以下重量份的组分制得：复合肥料65～75份，多孔矿物5～10份，海藻酸10～15份，壳聚糖6～10份，碳酸钙3～5份；所述复合肥料为尿素、磷酸钙、过磷酸钙、硫酸钾、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸二氢钾中的至少一种；所述多孔矿物为粉煤灰、凹凸棒土、膨润土、硅藻土中的至少一种；所述碳酸钙为粉末状，尺寸3～12μm；

其制备方法为:

(1)取所述多孔矿物粉末材料，与分散剂一起，加入到低速搅拌机中，在不高于30℃的温度下，搅拌分散1-2h,然后加入复合肥料粉体及正硅酸乙酯，继续搅拌0.5-1h;搅拌速度不大于40r/min;

(3)将步骤(2)得到的由凝胶化海藻酸钙封孔的肥料浆液体系抽滤，真空低温干燥后，粉碎造粒,然后引入水平放置的圆筒形转鼓中，转动转鼓，使肥料连续翻滚并跌落式向前输送,同时将所述壳聚糖与醋酸、水配制成pH在3-4的溶液，从沿转鼓长轴的喷嘴，喷涂至翻滚的肥料颗粒表面，反应后形成包膜，将多孔矿物的孔洞封闭，得到一种海藻酸封孔型缓释生态肥；所述真空低温干燥的温度为60～80℃，壳聚糖的醋酸溶液的浓度为1～3g/L。

2.根据权利要求1所述一种海藻酸封孔型缓释生态肥的制备方法，其特征在于：制备步骤（1）所述分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种碱性液水溶液,分散剂的质量浓度为15-25%，加入量为多孔矿物粉质量的5～10倍;正硅酸乙酯的加入量为肥料质量的1-2%。