CN105967838A - 一种经过包衣的双重缓释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经过包衣的双重缓释肥料及其制备方法，由以下重量份的原料制成：造纸黑液、10wt%硫酸溶液、5%甲醛溶液、亚硫酸钠、蒙脱石粉、环糊精、琼脂粉、醇醛树脂、柠檬酸、硫酸镁、农用稀土、氯化钾、腐殖酸铵、草酸、硫酸锰、高锰酸钾和适量的水；采用包膜，先控制制备好的肥料颗粒的水分，然后将石粉为主的包衣材料喷洒在颗粒的表面，不仅有效阻止肥料颗粒间相互粘连，还防止肥料颗粒的快速裂解，大大延长肥料的使用时期，经过改性的木质素颗粒表面具有一定的木质素磺酸钠成分，可以吸附阳离子，促进肥料的吸收，防止水土流失。

Description

一种经过包衣的双重缓释肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料的工艺技术领域，具体涉及到一种经过包衣的双重缓释肥料及其制备方法。

背景技术

造纸工业广泛采用的碱法纸浆工艺，无论以木本还是非木本植物为原料，均副产大量的黑液，据统计全球每年黑液产量为5亿吨左右，黑液中约有70%的固形物为有机物，包括木质素、半纤维素及纤维素降解产物等，木质素是一种存在于大部分陆地植物木质部中的复杂高分子化合物，数量非常庞大，估计国内每年由造纸产生的木质素约有1000多万吨。目前，大部分黑液经浓缩至45~60%后燃烧、进行碱回收，从而造成其中所含的木质素这种可再生资源的巨大浪费，造纸黑液流入环境，污染程度高、含大量的有机纤维、无机盐和色素，所含污染物占到了造纸工业污染物的90%以上，而且碱性较大，颜色深，臭味重和泡沫多，大量消耗水中的溶解氧，对环境造成严重的破坏。

造纸黑液的磺化是指亚硫酸根离子与黑液中所含木质素反应生成磺化木质素的过程。第一段木质素的羟甲基化，依据木质素中羟甲基的引入量来确定最优值； 第二段木质素的磺化，依据净浆流动度来确定最优值，辅以磺化度和相对分子质量分析。其中木质素的羟甲基化是增加木质素活性的方法；磺化反应设定为pH 值≤7，以亚硫酸钠作磺化剂，酚型和非酚型的木质素结构单元都能发生有利于α 碳上的磺化反应，有时也在γ碳上进行，但很少在β 碳上。

对工业造纸中的造纸黑液进行重点利用，然后用于肥料的制备，不仅解决了造纸黑液流入环境造成的环境污染，还进行废弃物重利用，用于缓释肥料的研制，现在主流的造纸黑液大多是用烧碱液高温蒸煮制浆后，原本木质素溶解成碱木质素，纤维素析出，滤出纤维素后得到的造纸黑液，所以一般pH大于12，总碱含量20~25%，木质素为20~25g/L，污染程度高，含大量纤维、无机盐和色素。

发明内容

本发明的目的是重利用造纸黑液，用于农业化肥的生产，制成一种吸附无机元素的颗粒，使肥料起到缓释的作用，具体是通过以下方法实现的：

一种经过包衣的双重缓释肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：造纸黑液150~180、10wt%硫酸溶液30~40、5%甲醛溶液20~30、亚硫酸钠10~15、蒙脱石粉15~20、环糊精2~3、琼脂粉1~2、醇醛树脂3~5、柠檬酸5~8、硫酸镁15~20、农用稀土20~30、氯化钾15~20、腐殖酸铵20~26、草酸3~5、硫酸锰5~10、高锰酸钾10~15和适量的水；

一种经过包衣的双重缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将造纸黑液加入到反应釜中，加热至沸，蒸煮浓缩至原有1/3，然后转水浴加热至50~60℃，保温，以120~150r/min的转速缓慢搅拌30~40min，同时加入10wt%硫酸溶液，抽滤得木质素颗粒，过清水洗涤3~5遍，最后真空干燥后备用；

（2）将（1）所得的木质素颗粒加入到盛有5%甲醛溶液的容器中，调节pH为10~11，加热至70~80℃保温反应1.2~1.5h，测量pH值呈中性后加入亚硫酸钠，提高温度130~150℃下反应3~4h，再次洗涤并干燥，得改性的木质素颗粒；

（3）混合硫酸镁、氯化钾及其它以下未涉及的剩余成分，按重量份1:1的比例加水，然后加热至80~90℃，保温搅拌至熔融状态，然后加入（2）所述的木质素改性颗粒，保温继续搅拌20~25min吸附；

（4）将农用稀土粉碎过20~40目筛，加入至（3）所述的熔融溶液中，搅拌制成匀浆，喷浆造粒后保持肥料颗粒含水量25~30%；

（5）将醇醛树脂加水溶解，然后加入蒙脱石粉、环糊精和琼脂粉，补加水至整体呈均匀的浆料，静置后无清水析出，然后喷洒在（4）所述的肥料颗粒表面，最后烘干即可。

本发明的思路是将碱性制法的造纸黑液中加酸，使本来溶于碱的酚盐与酸作用使碱木素析出，先取一定量的造纸黑液，加热浓缩，然后加入10wt%的硫酸溶液使浓溶液的pH为2~3，缓慢搅拌的情况下让木质素自由吸附结团形成颗粒，控制搅拌速度使颗粒为80~100目筛之间，然后通过抽滤的方式得到沉淀，用去离子水洗涤3~5次得絮凝沉降的木质素颗粒；

本身木质素分子中含有多种活性基团，在土壤中被微生物缓慢降解后转化为腐殖质，而腐殖质是泥土的主要成分，对植物的生长起到极其关键的作用，对土壤脲酶活性有一定的抑制作用，促进植物生长，改良土壤等。但是不能单一作为有机质加入肥料中，那样仅仅是作为有机质提供营养，不能与现代肥料产生联系，而且用量较大，效果一般，也不值得耗费物力、人力对造纸黑液的改造，也不符合现代肥料倡导的用量少，效果明显的特点；考虑到这点，我们将木质素结合颗粒进行化学改性，制成木质素磺酸盐，它是一种制造离子交换树脂的好原料，成为一种高分子材料，木质素颗粒由于属于自由沉降，未加入任何粘结剂，彼此交联结构松散，制成木质素磺酸盐过后，属于高分子结构，彼此交联更为丰富，不易破裂，同时具有很强的阳离子交换吸附能力，而且克服了木质素本身水溶性差的缺点，发明的目的不在于制备纯正的阳离子交换树脂，主要通过一定的条件控制，使木质素颗粒的结合更加紧密，增强其亲水性，同时使颗粒表面的木质素分子转化为木质素磺酸盐，用于吸附金属阳离子，加入肥料过后，起到一定的缓释效果。

本发明的有益效果：采用包膜，先控制制备好的肥料颗粒的水分，然后将石粉为主的包衣材料喷洒在颗粒的表面，不仅有效阻止肥料颗粒间相互粘连，还防止肥料颗粒的快速裂解，大大延长肥料的使用时期，经过改性的木质素颗粒表面具有一定的木质素磺酸钠成分，可以吸附阳离子，促进肥料的吸收，防止水土流失。

具体实施方式

实施例1：

一种经过包衣的双重缓释肥料，其特征在于，由以下重量份（Kg）的原料制成：造纸黑液170、10wt%硫酸溶液36、5%甲醛溶液26、亚硫酸钠12、蒙脱石粉15、环糊精2、琼脂粉2、醇醛树脂5、柠檬酸5、硫酸镁17、农用稀土22、氯化钾16、腐殖酸铵24、草酸4、硫酸锰8、高锰酸钾13和适量的水；

一种经过包衣的双重缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将造纸黑液加入到反应釜中，加热至沸，蒸煮浓缩至原有1/3，然后转水浴加热至50~60℃，保温，以120~150r/min的转速缓慢搅拌30~40min，同时加入10wt%硫酸溶液，抽滤得木质素颗粒，过清水洗涤3~5遍，最后真空干燥后备用；

（2）将（1）所得的木质素颗粒加入到盛有5%甲醛溶液的容器中，调节pH为10~11，加热至70~80℃保温反应1.2~1.5h，测量pH值呈中性后加入亚硫酸钠，提高温度130~150℃下反应3~4h，再次洗涤并干燥，得改性的木质素颗粒；

（3）混合硫酸镁、氯化钾及其它以下未涉及的剩余成分，按重量份1:1的比例加水，然后加热至80~90℃，保温搅拌至熔融状态，然后加入（2）所述的木质素改性颗粒，保温继续搅拌20~25min吸附；

（4）将农用稀土粉碎过20~40目筛，加入至（3）所述的熔融溶液中，搅拌制成匀浆，喷浆造粒后保持肥料颗粒含水量25~30%；

（5）将醇醛树脂加水溶解，然后加入蒙脱石粉、环糊精和琼脂粉，补加水至整体呈均匀的浆料，静置后无清水析出，然后喷洒在（4）所述的肥料颗粒表面，最后烘干即可。

采用本发明的一种经过包衣的双重缓释肥料用于农作物玉米的种植试验，选用5亩玉米种植基地，将本发明的肥料根据玉米种植需要作为主要用肥施用，对照组的5亩玉米施用普通肥料，结果显示：实验组的玉米及各方面长势均优于对照组，肥料在土壤中的保存时间更长，减少肥料的使用量，检测土壤的理化数据表明，元素成有机态存在，保护土壤结构，实现废物利用。

Claims (2)

1.一种经过包衣的双重缓释肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：造纸黑液150~180、10wt%硫酸溶液30~40、5%甲醛溶液20~30、亚硫酸钠10~15、蒙脱石粉15~20、环糊精2~3、琼脂粉1~2、醇醛树脂3~5、柠檬酸5~8、硫酸镁15~20、农用稀土20~30、氯化钾15~20、腐殖酸铵20~26、草酸3~5、硫酸锰5~10、高锰酸钾10~15和适量的水。

2.根据权利要求1所述一种经过包衣的双重缓释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

（1）将造纸黑液加入到反应釜中，加热至沸，蒸煮浓缩至原有1/3，然后转水浴加热至50~60℃，保温，以120~150r/min的转速缓慢搅拌30~40min，同时加入10wt%硫酸溶液，抽滤得木质素颗粒，过清水洗涤3~5遍，最后真空干燥后备用；

（2）将（1）所得的木质素颗粒加入到盛有5%甲醛溶液的容器中，调节pH为10~11，加热至70~80℃保温反应1.2~1.5h，测量pH值呈中性后加入亚硫酸钠，提高温度130~150℃下反应3~4h，再次洗涤并干燥，得改性的木质素颗粒；

（3）混合硫酸镁、氯化钾及其它以下未涉及的剩余成分，按重量份1:1的比例加水，然后加热至80~90℃，保温搅拌至熔融状态，然后加入（2）所述的木质素改性颗粒，保温继续搅拌20~25min吸附；

（4）将农用稀土粉碎过20~40目筛，加入至（3）所述的熔融溶液中，搅拌制成匀浆，喷浆造粒后保持肥料颗粒含水量25~30%；

（5）将醇醛树脂加水溶解，然后加入蒙脱石粉、环糊精和琼脂粉，补加水至整体呈均匀的浆料，静置后无清水析出，然后喷洒在（4）所述的肥料颗粒表面，最后烘干即可。