CN106431777A - 一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工技术领域，公开了一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：(1.2～1.8)：(3.2～4.4)混合均匀后进行粉碎，将固体颗粒粉料送入反应釜中进行干法反应，将获得的荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉混合均匀后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉，用淀粉以及改性脲醛树脂将荞麦专用肥微粉进行包覆，即得。本发明采用干法工艺来制备荞麦专用肥，生产中无液体蒸发浓缩工艺，大大缩短生产的时间，无需加热，成本大大降低，具有显著的经济效益。

Description

一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，特别是涉及一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法。
背景技术
荞麦又称甜荞、乌麦、三角麦、花荞、荞子，为一年生草本。中国栽培的主要普通荞麦和鞑靼荞麦两种，前者称甜荞，后者称苦荞。荞麦种子含丰富淀粉，可供食用；荞麦全草入药，治高血压、视网膜出血、肺出血。荞麦蛋白质含量为11.2％，每100克甜荞米含赖氨酸630～741毫克，胱氨酸3140毫克，比所有谷类作物均高。脂肪含量2.4％，并富有亚油酸等不饱和脂肪酸，其特点是高度稳定，不易氧化。淀粉含量72％左右，纤维素含量1.2％。荞麦除含有丰富的钙、磷和铁之外，还含有维生素B1、维生素B2、烟草酸、柠檬酸、苹果酸、芦丁与维生素E。荞麦可食用，可做面条、饸饹、凉粉、扒糕、烙饼、蒸铰和荞麦米饭，还可以做挂面、灌肠、麦片与各种高级糕点和糖果。荞麦的市场需求较大，因而荞麦在我国各地都广为种植。据研究，每生产100kg荞麦籽粒，需要从土壤中吸收纯氮4.01～4.06kg、磷1.66～2.22kg、钾5.21～8.18kg。目前，种植荞麦施肥通常用的是速效氮肥，若施用量少，该肥料在能满足荞麦对于氮元素的需求前提下，难以满足荞麦对磷以及钾元素的需求，若施用量过多，则会有氮元素在土壤中积累，不仅施肥成本较高，而且会改变土壤结构，不利于长期发展。
随着工业和矿业的快速发展，以及污灌和污泥滥用，农药化肥不合理施用，化石类燃料和农用薄膜的不完全燃烧等一系列原因，使得重金属污染已呈日趋严重，对生态环境和人体健康造成了极大的威胁。此外，重金属污染还将导致土壤退化，农作物歉收，并且可能通过食物链影响人类的生命安全。因此，对重金属污染土壤的治理和修复，任务十分紧迫。
针对土壤重金属污染的问题，经过长期的不断研究试验，目前比较可行的方案有物理、化学和生物三种修复类型。其中物理方法主要包括物理分离法、新土置换法、固化稳定法、蒸气抽提、空气喷射、热解吸以及电动力法等；化学方法主要包括溶剂萃取法、化学淋洗、氧化法、还原法以及钝化技术等；生物修复方法可分为微生物修复、植物修复与动物修复三种，其中植物修复主要有根部过滤技术、植物提取技术、植物挥发技术和植物稳定化技术；微生物修复主要包括原位修复投菌法、生物培养法以及生物通气法和异位修复的预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理以及常规的堆肥法；动物修复主要是利用土壤中的某些低等动物(如蚯蚓和鼠类)吸收土壤中的重金属，从而在一定程度上降低污染土壤中重金属的含量。
生物修复方法因具有治理成本低、不受土壤类型的限制等优势而得到广泛应用，但现有生物修复技术存在着重金属吸收种类单一和吸收量低的问题。物理修复是一种治本措施，但存在投资大，二次污染和导致土壤肥力降低等问题，适于小面积重度污染土壤的治理。
现有的化学修复是指向被污染的土壤中投入改良剂，通过对重金属的氧化还原、拮抗、沉淀和吸附作用，从而降低重金属对植物的有效性。传统的化学固定剂有磷酸盐、石灰、黏土矿物、粉煤灰、泥炭等。与其他修复方法相比，化学修复具有操作简便、修复时间短等优点，在修复过程中对单一重金属污染的土壤的处理效果比较显著。现有化学修复技术的缺点主要是：1)传统的固定剂对于多种重金属污染的土壤处理效果并不突出。2)在土壤条件改变或受到植物根系分泌液影响时，传统的固定剂稳定性不佳，容易导致土壤的二次污染。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，将荞麦专用肥的生产与土壤重金属污染的修复进行有机的结合，使得生产的荞麦专用肥不仅能够充分满足荞麦生产所需，增加荞麦的产量，而且还能将土壤中的重金属进行固化，有效解决了土壤中重金属污染的技术问题。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：(1.2～1.8)：(3.2～4.4)混合均匀后进行粉碎，获得粒度均匀的固体颗粒粉料；
(2)干法反应：将固体颗粒粉料送入反应釜中，采用喷洒器将反应助剂与水喷洒到固体颗粒表面，使反应助剂与固体颗粒料均匀混合，调节反应釜中的湿度为5～10％，在常温下反应20～60min后，向反应釜中添加氮源、钾源、中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料初成品，反应助剂为硫代硫酸盐、多硫化盐中的任意一种或两种的混合物，反应助剂、水与固体颗粒粉料的摩尔比为(4～8)：(0.2～0.6)：15；
(3)碾压：将荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉以100：(20～30)的摩尔比混合均匀，然后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉；
(4)包膜：用淀粉以及改性脲醛树脂将荞麦专用肥微粉进行包覆，即得。
所述尿素、磷酸以及氢氧化钾的摩尔比为1.0：1.4：4.2。
所述固体颗粒粉料的粒度为50～150mm。
所述氮源为尿素、脲甲醛、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾以及硝酸钙中的任意一种或多种混合物。
所述钾源为氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化钾中的任意一种或多种混合物。
所述荞麦专用肥料初成品中氮、磷、钾的质量百分比为4.0：(1.6～2.2)：(5.2～8.1)。
所述中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。
所述改性蒙脱石粉的制备方法为：①粉碎：将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉；②活化：将蒙脱石粉送入超声设备中，在超声功率为600～1000w下处理20～40min，再送入煅烧塔中用300～600℃的高温煅烧90～120min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，在超声功率为400～800w的条件下超声分散处理10～18min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，再将蒙脱石粉加入蒸馏水中，在超声功率为300～600w的条件下超声分散处理10～15min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，得改性蒙脱石粉。
所述改性蒙脱石粉的比表面积为90～120m2/g。
所述的硫代硫酸盐为硫代硫酸钠。
所述的多硫化盐为多硫化钠。
所述荞麦专用肥微粉的粒度为5～20um。
所述步骤(4)中，先将荞麦专用肥微粉在包膜设备中预热至40～50℃，接着加入荞麦专用肥微粉质量0.5～2％的淀粉以及1～3％的改性脲醛树脂，在包膜设备中以100～200r/min的转速转动30～60min，固化成膜，完成一次包覆，按照第一次包覆的步骤进行第二次第三次包覆，即得。
本发明的有益效果在于：
1.本发明采用干法工艺来制备荞麦专用肥，通过对生产的工艺条件进行控制，直接采用固体粉料混合反应，通过调整物料湿度、粒度、酸碱度等进行控制，在硫代硫酸钠或多硫化钠的催化作用下便能够在常温下使尿素和磷酸发生反应生成具有化合态结构式的中间体，这种中间离子能够与对中量元素化合物螯合形成多元素中间离子，进而能够继续与其他带负电荷的化合物或者离子形成螯合物，提高复盐中元素含量，进而能够调整该离子存在的复盐中的养分含量，同时，该螯合物又能够进行水解而被作物，进而能够有效的长期为作物提供肥效。并且由于尿素和磷酸的反应为放热反应，反应过程中产生的热量就能使反应顺利进行并将水分蒸发掉，因此生产中无液体蒸发浓缩工艺，大大缩短生产的时间，无需加热，成本大大降低，具有显著的经济效益。另外，由于采用干法反应，避免了磷酸、氢氧化钾等对设备的腐蚀。
2.蒙脱石具有较强的阳离子交换能力和吸附能力，经研究发现，将蒙脱石经超声、高温处理之后，显著增强了蒙脱石层间域中的阳离子交换，蒙脱石的吸附能力和化学活性得到较大提高，蒙脱石能够吸附重金属胶体微粒，蒙脱石粉中的钙离子将重金属胶体微粒中的重金属离子交换出来，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤的理化性质。超声处理并离心分散处理蒙脱石的目的是除掉蒙脱石中的杂质，并使蒙脱石粉的颗粒分布均匀，比表面积提高，达到90～120m2/g(现有蒙脱石的比表面积为80m2/g以下)，有利于提高蒙脱石粉的吸附能力和阳离子交换能力。
3.将改性蒙脱石加入到荞麦专用肥料微粉中，能够和荞麦专用肥料微粉中的反应助剂产生协同作用，即改性蒙脱石将重金属胶粒吸附，并将重金属离子交换出来，提高土壤溶液中重金属含量，利于重金属离子与反应助剂进行反应，而反应助剂与重金属离子发生反应生产沉淀，从而将重金属离子进行固定，阻止其通过淋溶和径流迁移，另外，硫代硫酸钠还能将高价重金属离子(如六价铬离子)还原成低价态(如三价铬离子)，从而降低其毒性和溶解性。
4.本发明干法反应中所用的反应助剂不仅可以用作尿素和磷酸反应时的催化剂，还能用于除去土壤中的重金属离子，使得本发明不需要除杂，没有任何废液或者废气排出，而且生产所用的原料得到充分合理的利用，具有显著的环保效益。
具体实施方式
为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。
实施例一
一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：1.2：3.2加入到搅拌槽中混合均匀后，再送入粉碎机中进行粉碎，获得粒度均匀的固体颗粒粉料，将原料粉碎的目的是为了加快反应的进行，先将原料混合再进行粉碎，可以在粉碎的过程中进一步将原料充分混合均匀，加快后续的反应；
(2)干法反应：将固体颗粒粉料送入反应釜中，采用喷洒器将反应助剂与水喷洒到固体颗粒表面，使反应助剂与固体颗粒料均匀混合，调节反应釜中的湿度为5％，在常温下反应20min后，向反应釜中添加氮源、钾源、中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料初成品，确保荞麦专用肥料初成品中氮、磷、钾的质量百分比为4.0：1.6：5.2，反应助剂为硫代硫酸钠，硫代硫酸钠、水与固体颗粒粉料的摩尔比为4：0.2：15；在反应过程中加水的目的是使反应进行，干燥的物料混合之后并不发生反应，控制反应过程中的湿度和水分含量较低是为了在保证反应充分进行的前提下，避免过多水分的加入使得后续还需要烘干物料而增加生产成本；
(3)碾压：将荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉以100：20的摩尔比混合均匀，然后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉，其粒度为5um；
(4)包膜：先将荞麦专用肥微粉在包膜设备中预热至40℃，接着加入荞麦专用肥微粉质量0.5％的淀粉以及1％的改性脲醛树脂，在包膜设备中以100r/min的转速转动30min，固化成膜，完成一次包覆，按照第一次包覆的步骤进行第二次及第三次包覆，即得。分多次包覆的目的是能够延长缓释期，缓释期达半年以上。
所述固体颗粒粉料的粒度为50mm。
所述氮源为尿素、脲甲醛、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾以及硝酸钙中的任意一种或多种混合物。
所述钾源为氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化钾中的任意一种或多种混合物。
所述中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。中微量元素化合物的添加量按照荞麦营养需求的比例进行添加即可。
所述碾压是将物料从碾压设备的进料口中投入后，首先经过碾压对辊碾压，再经过破碎锤破碎，破碎后的物料经过分离筛进行筛分，根据实际需要将分离筛的孔径设置成5um。碾压设备中设置有破碎锤和分离筛，整个碾压过程只需要将物料从碾压设备的进料口投入、对分离筛的孔径进行调节以及打开碾压设备的电源即可，不需要对碾压的时间、温度和湿度等参数控制，碾压完后从碾压设备的出料口收集物料。
所述改性蒙脱石粉的制备方法为：①粉碎：将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉；②活化：将蒙脱石粉送入超声设备中，在超声功率为600w下处理20min，再送入煅烧塔中用300℃的高温煅烧90min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，在超声功率为400w的条件下超声分散处理10min后离心分离，重复超声分散、离心2次，随后将蒙脱石粉再加入蒸馏水中，在超声功率为300w的条件下超声分散处理10min后离心分离，重复超声分散、离心2次，得比表面积高于90m2/g的改性蒙脱石粉。
实施例二
一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：1.8：4.4加入到搅拌槽中混合均匀后，再送入粉碎机中进行粉碎，获得粒度均匀的固体颗粒粉料，将原料粉碎的目的是为了加快反应的进行，先将原料混合再进行粉碎，可以在粉碎的过程中进一步将原料充分混合均匀，加快后续的反应；
(2)干法反应：将固体颗粒粉料送入反应釜中，采用喷洒器将反应助剂与水喷洒到固体颗粒表面，使反应助剂与固体颗粒料均匀混合，调节反应釜中的湿度为10％，在常温下反应60min后，向反应釜中添加氮源、钾源、中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料初成品，确保荞麦专用肥料初成品中氮、磷、钾的质量百分比为4.0：2.2：8.1，反应助剂为多硫化钠，多硫化钠、水与固体颗粒粉料的摩尔比为8：0.6：15；在反应过程中加水的目的是使反应进行，干燥的物料混合之后并不发生反应，控制反应过程中的湿度和水分含量较低是为了在保证反应充分进行的前提下，避免过多水分的加入使得后续还需要烘干物料而增加生产成本；
(3)碾压：将荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉以100：30的摩尔比混合均匀，然后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉，其粒度为20um；
(4)包膜：先将荞麦专用肥微粉在包膜设备中预热至50℃，接着加入荞麦专用肥微粉质量2％的淀粉以及3％的改性脲醛树脂，在包膜设备中以200r/min的转速转动60min，固化成膜，完成一次包覆，按照第一次包覆的步骤进行第二次第三次包覆，即得。分多次包覆的目的是能够延长缓释期，缓释期达半年以上。
所述固体颗粒粉料的粒度为150mm。
所述碾压是将物料从碾压设备的进料口中投入后，首先经过碾压对辊碾压，再经过破碎锤破碎，破碎后的物料经过分离筛进行筛分，根据实际需要将分离筛的孔径设置成20um。碾压设备中设置有破碎锤和分离筛，整个碾压过程只需要将物料从碾压设备的进料口投入、对分离筛的孔径进行调节以及打开碾压设备的电源即可，不需要对碾压的时间、温度和湿度等参数控制，碾压完后从碾压设备的出料口收集物料。
所述氮源为尿素、脲甲醛、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾以及硝酸钙中的任意一种或多种混合物。
所述钾源为氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化钾中的任意一种或多种混合物。
所述中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。中微量元素化合物的添加量按照荞麦营养需求的比例进行添加即可。
所述改性蒙脱石粉的制备方法为：①粉碎：将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉；②活化：将蒙脱石粉送入超声设备中，在超声功率为1000w下处理40min，再送入煅烧塔中用600℃的高温煅烧120min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，在超声功率为800w的条件下超声分散处理18min后离心分离，重复超声分散、离心3次，随后再将蒙脱石粉加入蒸馏水中，在超声功率为600w的条件下超声分散处理15min后离心分离，重复超声分散、离心3次，得比表面积高于100m2/g的改性蒙脱石粉。
实施例三
一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)粉碎：将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：1.4：4.2加入到搅拌槽中混合均匀后在搅拌槽中混合均匀后，再送入粉碎机中进行粉碎，获得粒度均匀的固体颗粒粉料，将原料粉碎的目的是为了加快反应的进行，先将原料混合再进行粉碎，可以在粉碎的过程中进一步将原料充分混合均匀，加快后续的反应；
(2)干法反应：将固体颗粒粉料送入反应釜中，采用喷洒器将反应助剂与水喷洒到固体颗粒表面，使反应助剂与固体颗粒料均匀混合，调节反应釜中的湿度为8％，在常温下反应40min后，向反应釜中添加氮源、钾源、中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料初成品，确保荞麦专用肥料初成品中氮、磷、钾的质量百分比为4.0：1.9：6.8，反应助剂为硫代硫酸钠，硫代硫酸钠、水与固体颗粒粉料的摩尔比为6：0.4：15；在反应过程中加水的目的是使反应进行，干燥的物料混合之后并不发生反应，控制反应过程中的湿度和水分含量较低是为了在保证反应充分进行的前提下，避免过多水分的加入使得后续还需要烘干物料而增加生产成本；
(3)碾压：将荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉以100：25的摩尔比混合均匀，然后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉，其粒度为10um；
(4)包膜：先将荞麦专用肥微粉在包膜设备中预热至45℃，接着加入荞麦专用肥微粉质量1％的淀粉以及2％的改性脲醛树脂，在包膜设备中以150r/min的转速转动40min，固化成膜，完成一次包覆，按照第一次包覆的步骤进行第二次第三次包覆，即得。分多次包覆的目的是能够延长缓释期，缓释期达半年以上。
所述固体颗粒粉料的粒度为100mm。
碾压设备中设置有碾压对辊、破碎锤和分离筛，所述碾压是将物料从碾压设备的进料口中投入后，首先经过碾压对辊碾压，再经过破碎锤破碎，破碎后的物料经过分离筛进行筛分，根据实际需要将分离筛的孔径设置成10um。整个碾压过程只需要将物料从碾压设备的进料口投入、对分离筛的孔径进行调节以及打开碾压设备的电源即可，不需要对碾压的时间、温度和湿度等参数控制，碾压完后从碾压设备的出料口收集物料。
所述氮源为尿素、脲甲醛、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾以及硝酸钙中的任意一种或多种混合物。
所述钾源为氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化钾中的任意一种或多种混合物。
所述中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。中微量元素化合物的添加量按照荞麦营养需求的比例进行添加即可。
所述改性蒙脱石粉的制备方法为：①粉碎：将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉；②活化：将蒙脱石粉送入超声设备中，在超声功率为800w下处理30min，再送入煅烧塔中用500℃的高温煅烧100min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，在超声功率为600w的条件下超声分散处理15min后离心分离，重复超声分散、离心3次，随后再将蒙脱石粉加入蒸馏水中，在超声功率为400w的条件下超声分散处理12min后离心分离，重复超声分散、离心3次，得比表面积高达120m2/g的改性蒙脱石粉。
下面以试验例来验证本发明的具体效果：
试验一
将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：1.2～1.8：3.2～4.4加入到烧杯中混合均匀后，平均分成六份放到六个烧杯中，调节烧杯中的湿度为5～10％，对照组不作任何处理，试验组一加入反应助剂(硫代硫酸钠或多硫化钠)，并且确保反应助剂与固体颗粒粉料的摩尔比为(4～8)：15；试验组二加入水，确保水与固体颗粒粉料的摩尔比为(0.2～0.6)：15；试验组三加入反应助剂以及水，确保反应助剂、水与固体颗粒粉料的摩尔比为(4～8)：(0.2～0.6)：15。以上各组反应时间均控制为1个小时，反复试验五次，并且每次试验时将其中的参数(原料比、湿度、反应助剂)做适当调整，试验结果如下表：
表1
从表1可以看出，对照组和试验组二均没有热量放出，而磷酸与尿素反应过程为放热过程，没有热量放出证明反应没有进行。试验组一试验半个小时之后才开始有少量热量放出，反应进行得极为缓慢，而试验组三有大量热量放出，证明尿素和磷酸进行了强烈的化学反应，并且生成了的结构式。以上表明，尿素、磷酸、硝酸钾以及氢氧化钾混合后，必须加入反应助剂(硫代硫酸钠或多硫化钠)和少量水才能使其反应进行。而反应助剂以及水的加入须采用喷洒的方法才能使其与固体颗粒混合均匀，确保反应的彻底进行。另外，将对照组、试验组一和试验组二加热至100℃，物料之间也没有剧烈的化学反应发生，也没有检测到的结构式。
试验二
将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉，将该蒙脱石粉平均分为三组，空白组不作任何处理，对照组采用常规的方法即酸活化蒙脱石，试验组在超声功率为600～1000w下处理20～40min，再送入煅烧塔中用300～600℃的高温煅烧90～120min；试验组在超声功率为600～1000w下处理20～40min，再送入煅烧塔中用300～600℃的高温煅烧90～120min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，超声分散10～18min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，随后再加入蒸馏水中，超声分散10～15min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，将以上各组所得的改性蒙脱石粉的比表面积进行测定，结果如下表：
表2
试验分组 比表面积(m2/g)
空白组 ≦70
对照组 ≦80
试验组 90～120
从表2统计的结果可以看出，超声处理并离心分离处理蒙脱石能够使蒙脱石粉的颗粒分布均匀，比表面积提高，达到90～120m2/g(现有蒙脱石的比表面积为80m2/g以下)，有利于提高蒙脱石粉的吸附能力和阳离子交换能力。
将上述各组制备的改性蒙脱石粉对含铜重金属污水进行吸附试验，按照以下处理工艺，反复试验5次取平均值，试验结果如表3。其中，含铜重金属为化学沉铜废液的稀释液，铜以Cu-EDTA的形态存在。
取450mL含Cu-EDTA废液的重金属污水，经检测，其中铜离子浓度为112ppm，平均分为三份倒入三个烧杯中，每个烧杯中含Cu-EDTA废液的重金属污水150mL，分别向每个烧杯中加入空白组、对照组以及试验组的改性蒙脱石粉各3g，快速搅拌5min后，用稀硫酸调节溶液的pH至9，再加入溶液总量为2ppm的非离子型聚丙烯酰胺，快速搅拌2min，静置1min后过滤，滤液用原子吸收分光光度计检测溶液中残余的铜离子浓度。
表3
试验分组 铜离子浓度(ppm)
空白组 45.37
对照组一 14.21
试验组 0.25
从表3的试验结果可以看出，采用本发明的方法处理蒙脱石后，随着蒙脱石比表面积的增大，其阳离子交换能力也得到大幅度提高。
将上述各组制备的改性蒙脱石粉对含铬重金属污水进行吸附试验，按照以下处理工艺，反复试验5次取平均值，试验结果如表4。其中，含铬重金属为生产铬盐过程中排出的污水。
取450mL含铬废液的重金属污水，经检测，其中铬离子浓度为96ppm，平均分为三份倒入三个烧杯中，每个烧杯中含铬离子废液的重金属污水150mL，分别向每个烧杯中加入空白组、对照组以及试验组的改性蒙脱石粉各4g，快速搅拌5min后，用稀硫酸调节溶液的pH至9，再加入溶液总量为2ppm的非离子型聚丙烯酰胺，快速搅拌2min，静置1min后过滤，滤液用原子吸收分光光度计检测溶液中残余的铜离子浓度。
表4
试验分组 铬离子浓度(ppm)
空白组 37.12
对照组 13.30
试验组 0.05
从表4的试验结果可以看出，采用本发明的方法处理蒙脱石后，随着蒙脱石比表面积的增大，其阳离子交换能力也得到大幅度提高。
试验三
选取重金属镉污染土壤为试验地，准确称取1kg该土壤的干土放入烧杯中，往烧杯中加蒸馏水1L，搅拌均匀后放置3天，测得该土壤溶液中镉质量含量为4.76mg/kg。分七组进行试验，分别为空白组、对照组一至对照组三、试验组一至试验组三，种植的时间均为11月份，种植前均按35kg/亩的量施足基肥，以后不再施肥。其中，空白组施的基肥为高氮复合肥，对照组一至对照组三施的基肥均为本发明实施例一至实施例三的方法制备的荞麦专用肥，但均不添加改性蒙脱石粉，而试验组一至试验组三施的基肥均为本发明实施例一至实施例三的方法制备的荞麦专用肥，待荞麦成熟后，对荞麦的产量进行统计，并采用上述方法测定此时土壤溶液中镉质量含量。试验结果统计如下表：
表5
试验分组 产量kg/亩 镉含量(mg/kg)
空白组 168 4.73
对照组一 187 3.24
对照组二 201 3.19
对照组三 206 3.11
试验组一 188 2.53
试验组二 200 2.41
试验组三 207 2.34
由上述统计结果可知，该荞麦专用肥不仅能提高荞麦的产量，而且还能明显降低土壤溶液中镉的含量。并且改性蒙脱石加入到荞麦专用肥料微粉中，能够和荞麦专用肥料微粉中的硫代硫化钠或多硫化钠产生协同作用，利于将重金属离子进行固化，从而降低土壤溶液中的重金属离子浓度。
另外，需要说明的是，上述试验后土壤溶液中镉离子浓度仍然偏高的原因是由于加入土壤中的改性蒙脱石粉以及硫代硫化钠或多硫化钠较少的原因，同时，以上试验仅仅是为证明本发明技术效果而列举，本发明的专用肥不仅能够降低土壤溶液中的镉离子浓度，同样能够固化土壤中其他重金属如铅、汞、铬、铜等。

Claims (10)

1.一种具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)粉碎：将尿素、磷酸以及氢氧化钾以摩尔比为1.0：(1.2～1.8)：(3.2～4.4)混合均匀后进行粉碎，获得粒度均匀的固体颗粒粉料；
(2)干法反应：将固体颗粒粉料送入反应釜中，采用喷洒器将反应助剂与水喷洒到固体颗粒表面，使反应助剂与固体颗粒料均匀混合，调节反应釜中的湿度为5～10％，在常温下反应20～60min后，向反应釜中添加氮源、钾源、中微量元素化合物调整为荞麦专用肥料初成品，反应助剂为硫代硫酸盐、多硫化盐中的任意一种或两种的混合物，反应助剂、水与固体颗粒粉料的摩尔比为(4～8)：(0.2～0.6)：15；
(3)碾压：将荞麦专用肥料初成品与改性蒙脱石粉以100：(20～30)的摩尔比混合均匀，然后送入碾压设备中碾压成型，得到荞麦专用肥料微粉；
(4)包膜：用淀粉以及改性脲醛树脂将荞麦专用肥微粉进行包覆，即得。
2.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述氮源为尿素、脲甲醛、硝酸铵、硝酸钠、硫酸铵、氯化铵、硝酸钾以及硝酸钙中的任意一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述钾源为氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、氯化钾中的任意一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述荞麦专用肥料初成品中氮、磷、钾的质量百分比为4.0：(1.6～2.2)：(5.2～8.1)。
5.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述固体颗粒粉料的粒度为50～150mm。
6.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述中微量元素化合物为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁以及硫酸亚铁。
7.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述改性蒙脱石粉的比表面积为90～120m2/g。
8.根据权利要求1或7所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述改性蒙脱石粉的制备方法为：①粉碎：将蒙脱石用球磨机球磨成细度≤0.04mm的细粉，得蒙脱石粉；②活化：将蒙脱石粉送入超声设备中，在超声功率为600～1000w下处理20～40min，再送入煅烧塔中用300～600℃的高温煅烧90～120min，冷却后将蒙脱石粉加入无水乙醇中，在超声功率为400～800w的条件下超声分散10～18min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，再将蒙脱石粉加入蒸馏水中，在超声功率为300～600w的条件下超声分散10～15min后离心分离，重复超声分散、离心2～3次，得改性蒙脱石粉。
9.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述荞麦专用肥微粉的粒度为5～20um。
10.根据权利要求1所述的具有土壤改良功能的荞麦专用肥的制备方法，其特征在于：所述的硫代硫酸盐为硫代硫酸钠，多硫化盐为多硫化钠。
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