CN105967939A - 一种有机吸附促吸收肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机吸附促吸收肥料及其制备方法，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、沼气废渣、硝酸铵、坚果壳、茶叶渣、果蔬垃圾、干牛粪、EM菌剂、钾矿粉、鱼塘底泥、过磷酸铵、钼酸铵、硫酸钾和适量的水；利用生活中的垃圾材料，混合后磨浆，接种特制的微生物菌剂，使发酵按照预定的产物进行，得到有利于作物生长发育的活性成分，此后的制粒过程应相当注意，不采用高温的方法处理，以防高温破坏发酵的有机活性产物，而且经过事先的灭菌处理，产物更加纯净。

Description

一种有机吸附促吸收肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料的工艺技术领域，具体涉及到一种有机吸附促吸收肥料及其制备方法。

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：

一种有机吸附促吸收肥料，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、沼气废渣45~60、硝酸铵10~14、坚果壳10~16、茶叶渣15~20、果蔬垃圾30~35、干牛粪15~20、EM菌剂2~3、钾矿粉10~15、鱼塘底泥15~20、过磷酸铵6~10、钼酸铵2~5、硫酸钾20~25和适量的水；

一种有机吸附促吸收肥料的制备方法，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）混合沼气废渣、坚果壳及其它以下未涉及的剩余成分，适量加水至料水比在1:1.5，然后进行磨浆，先高温105~120℃高压蒸汽灭菌，然后接种EM菌剂，缓慢搅拌发酵10~12天；

（4）混合钾矿粉、过磷酸铵、钼酸铵、硫酸钾，加水至刚好完全溶解，加入（2）所得的木质素改性颗粒，恒温45~60℃搅拌置换吸附10~15min；

（5）对（3）所得的液态发酵匀浆进行鼓风式烘干，至含水量30%以下后兑入（4）所述的溶解的化学混合料，再次搅拌成均匀的黏糊状，通过圆盘造粒机造粒，最后鼓热风烘干即可。

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：本发明利用生活中的垃圾材料，混合后磨浆，接种特制的微生物菌剂，使发酵按照预定的产物进行，得到有利于作物生长发育的活性成分，此后的制粒过程应相当注意，不采用高温的方法处理，以防高温破坏发酵的有机活性产物，而且经过事先的灭菌处理，产物更加纯净。

具体实施方式

实施例1：

一种有机吸附促吸收肥料，其特征在于，由以下重量份（Kg）的原料制成：造纸黑液160、10wt%硫酸溶液35、5%甲醛溶液25、亚硫酸钠14、沼气废渣50、硝酸铵12、坚果壳12、茶叶渣16、果蔬垃圾33、干牛粪16、EM菌剂3、钾矿粉12、鱼塘底泥17、过磷酸铵8、钼酸铵4、硫酸钾22和适量的水；

一种有机吸附促吸收肥料的制备方法，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）混合沼气废渣、坚果壳及其它以下未涉及的剩余成分，适量加水至料水比在1:1.5，然后进行磨浆，先高温105~120℃高压蒸汽灭菌，然后接种EM菌剂，缓慢搅拌发酵10~12天；

（4）混合钾矿粉、过磷酸铵、钼酸铵、硫酸钾，加水至刚好完全溶解，加入（2）所得的木质素改性颗粒，恒温45~60℃搅拌置换吸附10~15min；

（5）对（3）所得的液态发酵匀浆进行鼓风式烘干，至含水量30%以下后兑入（4）所述的溶解的化学混合料，再次搅拌成均匀的黏糊状，通过圆盘造粒机造粒，最后鼓热风烘干即可。

采用本发明的一种有机吸附促吸收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，收益方面也更加丰富，实现经济增产10.3%。

Claims (2)

1.一种有机吸附促吸收肥料，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、沼气废渣45~60、硝酸铵10~14、坚果壳10~16、茶叶渣15~20、果蔬垃圾30~35、干牛粪15~20、EM菌剂2~3、钾矿粉10~15、鱼塘底泥15~20、过磷酸铵6~10、钼酸铵2~5、硫酸钾20~25和适量的水。

2.根据权利要求1所述一种有机吸附促吸收肥料的制备方法，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）混合沼气废渣、坚果壳及其它以下未涉及的剩余成分，适量加水至料水比在1:1.5，然后进行磨浆，先高温105~120℃高压蒸汽灭菌，然后接种EM菌剂，缓慢搅拌发酵10~12天；

（4）混合钾矿粉、过磷酸铵、钼酸铵、硫酸钾，加水至刚好完全溶解，加入（2）所得的木质素改性颗粒，恒温45~60℃搅拌置换吸附10~15min；

（5）对（3）所得的液态发酵匀浆进行鼓风式烘干，至含水量30%以下后兑入（4）所述的溶解的化学混合料，再次搅拌成均匀的黏糊状，通过圆盘造粒机造粒，最后鼓热风烘干即可。