CN105732204B - 一种生态螯合秸秆肥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生态螯合秸秆肥的制备方法，它包括以下步骤：（a）对秸秆进行发酵得发酵混合物；（b）向所述发酵混合物中加入二硫化碳在碱性条件下进行反应即可。通过向发酵混合物中加入二硫化碳并在碱性条件下进行反应，这样最终的产物不仅能够用于土壤的施肥，还能够螯合土壤中的重金属离子，尤其是对镉离子的吸附，既实现了废物利用，又具有环保的功效。

Description

一种生态螯合秸秆肥的制备方法
技术领域
本发明涉及一种秸秆肥的制备方法，具体涉及一种生态螯合秸秆肥的制备方法。
背景技术
作物秸秆含有一定的植物营养，传统上作为一种肥源常采用堆沤、过腹等方式使其还田，或直接还田以达到增加土壤养分、改善土壤物理性质、提高土壤肥力的目的。但目前堆沤、过腹还田的秸秆数量很少，秸秆直接还田由于费工费时及秸秆还田后当季耕作困难及腐烂时间长，难于为农民接受应用，尤其是秸秆上携带有许多害虫病菌，直接还田会将这些病虫害带入土中，危害下季作物。
当前对污染土壤的修复主要通过转移、吸附、转化和降解土壤中的污染物，从而使污染物的浓度降低到环境允许的范围，或者将有毒有害物质转化为无毒无害的物质。如果能够利用秸秆制作出具有土壤修复功能的肥料，将能够实现“以废治废、废物利用”的目的，将起到保护环境的作用。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种生态螯合秸秆肥的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生态螯合秸秆肥的制备方法，它包括以下步骤：
(a)对秸秆进行发酵得发酵混合物；
(b)向所述发酵混合物中加入二硫化碳在碱性条件下进行反应即可。
优化地，所述步骤(b)中，在向所述发酵混合物中加入二硫化碳之前，向所述发酵混合物中加入有机胺或无机氨进行反应。
进一步地，所述步骤(b)中，向所述发酵混合物中加入碱液、环氧氯丙烷反应后再加入有机胺或无机氨进行反应。
进一步地，所述步骤(b)中，所述发酵混合物与所述有机胺或无机氨的质量比为18.7～120.9：1。
进一步地，所述步骤(b)中，所述发酵混合物、碱液和环氧氯丙烷的质量比为20～40：10：0.8～0.9。
进一步地，所述步骤(b)中，通过添加碱金属氢氧化物调节其反应条件，所述发酵混合物、二硫化碳和碱金属氢氧化物的质量比为40～50：1：10～14。
优化地，步骤(a)中，向所述秸秆中加入木质素纤维素发酵剂在厌氧条件下进行发酵得发酵混合物。
进一步地，所述有机胺为甲胺、尿素、乙胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、苯胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、六亚甲基四胺和环己胺中的一种或多种，所述无机氨为质量浓度为15％～28％的氨水。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明生态螯合秸秆肥的制备方法，通过向发酵混合物中加入二硫化碳并在碱性条件下进行反应，这样最终的产物不仅可与土壤中的重金属离子结合形成稳定的难溶于水的螯合物，尤其是对镉离子的螯合吸附，从而降低重金属在土壤中的移动性和生物有效性，而且该修复剂中一些活性组分可以有效地增加了土壤有机质含量，可将酸性、贫瘠的土壤改良为中性适宜耕作的土壤，修复土壤的健康。既实现了废物利用，又具有环保的功效。
具体实施方式
本发明生态螯合秸秆肥的制备方法，它包括以下步骤：(a)对秸秆进行发酵得发酵混合物，(b)向所述发酵混合物中加入二硫化碳在碱性条件下进行反应即可。通过向发酵混合物中加入二硫化碳并在碱性条件下进行反应，这样最终的产物不仅能够用于土壤的施肥，还能够螯合土壤中的重金属离子，尤其是对镉离子的吸附，既实现了废物利用，又具有环保的功效；而且步骤(a)和步骤(b)不是相互孤立的步骤，而是相互关联的；步骤(a)中对秸秆进行发酵以降解纤维素、木质素，转化得到无机氮，可以缓慢提高农田中的氮元素含量，同时可以释放氮游离基，增强对重金属螯合的稳定性。制得的生态螯合秸秆肥优选施加在稻田中，这是因为水稻容易吸收镉离子，这样能够利用秸秆肥吸附或螯合镉离子，从而提高水稻的品质，有利于人体的健康。
所述步骤(b)中，在向所述发酵混合物中加入二硫化碳之前，向所述发酵混合物中加入有机胺或无机氨进行反应，从而向发酵混合物中引入氨基，形成多胺类纤维素，以有利于后续反应得到更多的二硫代氨基甲酸盐，从而增加对重金属离子的螯合量。所述步骤(b)中，向所述发酵混合物中加入碱液、环氧氯丙烷加热(30～65℃)反应后再加入有机胺或无机氨进行反应，以进一步提高发酵混合物中氨基含量。所述有机胺可以选用脂肪胺类、醇胺类、酰胺类、脂环胺类、芳香胺类或者其它胺类等，如甲胺、尿素、乙胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、苯胺、环己胺以及三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和六亚甲基四胺等多乙烯多胺中的一种或多种；所述无机氨为质量浓度为15％～28％的氨水。
所述步骤(b)中，所述发酵混合物与所述有机胺或无机氨的质量比为18.7～120.9：1；所述发酵混合物、碱液和环氧氯丙烷的质量比为20～40：10：0.8～0.9；通过添加碱金属氢氧化物调节其反应条件，所述发酵混合物、二硫化碳和碱金属氢氧化物的质量比为40～50：1：10～14，以平衡成本和对重金属离子的螯合效率。
步骤(a)中，对秸秆进行发酵得发酵混合物，采用现有的技术即可，例如可以采用蒸煮、酶发酵或者两者结合的方法。如向所述秸秆中加入木质素纤维素发酵剂在厌氧条件下进行发酵得发酵混合物，具体可以参考CN 105177052A。
下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种生态螯合秸秆肥的制备方法，它包括以下步骤：
(a)对秸秆进行发酵得发酵混合物，具体为：收集秸秆，晾干，粉碎形成颗粒大小约3cm的细粒，随后蒸煮2小时；冷却后加入秸秆质量(干重)的木质素酶和纤维素酶(0.56CBU/g木质素酶和1FPU/g纤维素酶)，置于密闭容器中常温发酵3天得发酵混合物；
(b)取1kg发酵混合物，随后依次向其中加入0.3kg氢氧化钠、22g二硫化碳在45℃反应4小时即可。
实施例2
本实施例提供一种生态螯合秸秆肥的制备方法，其操作步骤与实施例1中的基本相同，不同的是：步骤(b)中，在加入氢氧化钠、二硫化碳之前，向发酵混合物中加入有机胺进行反应。具体为：取1kg发酵混合物，向其中加入16g乙二胺，在90℃反应2.5小时，随后再加入0.3kg氢氧化钠、22g二硫化碳在45℃反应4小时即可。
实施例3
本实施例提供一种生态螯合秸秆肥的制备方法，其操作步骤与实施例2中的基本相同，不同的是：步骤(b)中，还加入碱液和环氧氯丙烷进行反应。具体为：取1kg发酵混合物，向其中依次加入含有0.2kg氢氧化钠的溶液和26g环氧氯丙烷，在90℃反应1.5小时，随后加入16g乙二胺在90℃反应2.5小时，随后再加入0.1kg氢氧化钠、22g二硫化碳在45℃反应4小时即可。
对比例1
本例提供一种生态螯合秸秆肥的制备方法，它仅包含实施例1中的步骤(a)，即：收集秸秆，晾干，粉碎形成颗粒大小约3cm的细粒，随后蒸煮2小时；冷却后加入秸秆质量(干重)的木质素酶和纤维素酶(0.56CBU/g木质素酶和1FPU/g纤维素酶)，置于密闭容器中常温发酵3天得发酵混合物，随后直接施加在农田中即可。
实验例1
将实施例1至实施例3中制得的秸秆肥进行土壤中镉的溶出情况测试，具体步骤如下：
(a)取镉污染的目标土壤，均匀分成两份，对其中一份进行重金属镉含量的测试；
(b)将另一份采用粉碎机进行粉碎，再通过100目的筛子，随后将其均匀分成4份，每份200g；
(c)将实施例1至实施例3、对比例1中得到的秸秆肥5g，分别加入上述平行土壤试样中，充分搅拌混匀后，分别置于容器中密封3天，取出后分别进行镉含量测试，结果见表1。
表1镉污染土壤在用秸秆肥处理前后的镉含量
镉含量(mg/kg) 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
处理前 1.87 1.87 1.87 1.87
处理后 0.96 0.61 0.28 1.56
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生态螯合秸秆肥的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）向秸秆中加入木质素纤维素发酵剂在厌氧条件下进行发酵得发酵混合物；
（b）向所述发酵混合物中加入碱液和环氧氯丙烷进行反应，随后加入有机胺或无机氨进行反应，再加入二硫化碳在碱性条件下进行反应即可。
2.根据权利要求1所述的生态螯合秸秆肥的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，所述发酵混合物与所述有机胺或无机氨的质量比为18.7~120.9：1。
3.根据权利要求2所述的生态螯合秸秆肥的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，所述发酵混合物、碱液和环氧氯丙烷的质量比为20~40：10：0.8~0.9。
4.根据权利要求1所述的生态螯合秸秆肥的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中，通过添加碱金属氢氧化物调节其反应条件，所述发酵混合物、二硫化碳和碱金属氢氧化物的质量比为40~50：1：10~14。
5.根据权利要求2所述的生态螯合秸秆肥的制备方法，其特征在于：所述有机胺为甲胺、尿素、乙胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、苯胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、六亚甲基四胺和环己胺中的一种或多种，所述无机氨为质量浓度为15%~28%的氨水。
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