CN106977316A - 一种木质素‑蒙脱土‑壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥及其制备方法 - Google Patents

一种木质素‑蒙脱土‑壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素‑蒙脱土‑壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥及其制备方法，其特征在于，将水稻秸秆烘干、切割后投入到热解装置中，热解后冷却至室温，即得生物质炭；向碱木质素中加入蒸馏水，加热搅拌得A组分；向蒙脱土中加入硫酸铜溶液，搅拌得含铜蒙脱土；向壳聚糖中加醋酸配成溶液，加入甘油，与A组分、含铜蒙脱土混合均匀；将淀粉、氢氧化钠混合，加入去离子水，恒温水浴加热搅拌后与聚乙烯醇、硼砂、甲醛充分混合、反应得交联后的包膜液；将生物质炭、尿素用粉碎机粉碎，过筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，充分混匀后，用喷雾器将包膜液喷入混合，待成型后停止造粒，烘干至恒重，得到生物质炭基尿素肥料。

Description

一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥 及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体涉及一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥及其制备方法。
背景技术
生物质炭是将农作物秸秆、木屑等生物质材料在限制或隔绝氧气的环境条件下，经热解得到的固体产物。利用农作物秸秆等废弃物制备成的生物质炭由于灰分含量较高，在工业领域应用会受到一定的限制，而在农业领域上却可以广泛应用。
张伟在其硕士学位论文《水稻秸秆炭基缓释肥的制备及性能研究》中，以水稻秸秆为原材料，通过连续热解装置分别在400℃、450℃、500℃、550℃、600℃温度下对水稻秸秆进行热解，制备生物质炭。借助生物质炭的吸附性能，利用圆盘造粒方法制备粒状生物质炭基尿素肥料，生物质炭与尿素质量比1:1、粘结剂添加量为10%、水分的添加量为15-25%，制备的粒状生物质炭基尿素肥料性能较好；利用挤压成型方法制备柱状生物质炭基尿素肥料，粘结剂添加量为7%、生物质炭与尿素质量比1:1、成型压力为6MPa、水分的添加量为5-10%，制备的柱状生物质炭基尿素肥料性能较好。但是存在吸水保水、缓释性能不足。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥及其制备方法，依照该工艺制备的缓释肥具备良好的吸水保水性能及缓释性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将40-50重量份水稻秸秆经40-50℃烘干至恒重，机械切割处理成4-8cm的样，投入到400-600℃的热解装置中，热解后得到稻秆炭粉，冷却至室温，即得生物质炭；
b. 向4-8重量份碱木质素中1:10-20加入蒸馏水，60-80℃加热搅拌1-2h，得A组分；向5-9重量份蒙脱土中1:5-10加入硫酸铜溶液，搅拌4-5h，得到含铜蒙脱土；向6-10重量份壳聚糖中加入醋酸，配成浓度为3-5%的溶液，加入1-2重量份甘油，与A组分、含铜蒙脱土混合，超声振荡1-2h分散均匀；
c. 将6-12重量份淀粉、0.1-0.2重量份氢氧化钠混合，1:20-30加入去离子水，恒温水浴加热搅拌，使淀粉糊化，加入10-20重量份聚乙烯醇、0.1-0.3重量份硼砂、1-2重量份甲醛及b中所得物料，充分混合、反应1-2h后，得到交联包膜液；
d. 将a中所得生物质炭、30-40重量份尿素用粉碎机粉碎，过40-60目筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，充分混匀后，用喷雾器将c中所得包膜液喷入混合，待成型后停止造粒，取出在电热鼓风干燥箱中于40-50℃烘干至恒重，得到生物质炭基尿素肥料。
其中，步骤b中所述硫酸铜溶液浓度为0.1-0.2mol/L；步骤c中所述恒温水浴加热为90-100℃搅拌1-2h；步骤d中所述将圆盘造粒机转盘转速调至30-40r/min，转盘倾角为40-50º。
本发明的反应机理及有益效果如下：
木质素具有改良土壤、促进肥效、吸附缓释的效果，蒙脱土作为肥料载体、控缓释材料调理剂，可改善肥料的理化性状、减少养分损失、提高肥料的利用率，将两者进行复合，木质素的球核型聚集结构经复合后变为似蜂窝状的富孔结构，这种结构对肥料中的尿素分子具有缓释作用；在蒙脱土层间引入铜离子后，对土壤中的脲酶活性有抑制作用，可防止肥料的损失；两者复合材料在空气中吸水率强，有利于改善旱地土壤保持水分的性能；壳聚糖抑菌抗菌、自身可降解，可作为肥料缓释载体材料，用甘油对其进行交联改性，能延缓肥料释放时间；用生物可降解性的玉米淀粉、聚乙烯醇为原料，通过添加交联剂（硼砂和甲醛），与木质素、蒙脱土、壳聚糖复合制成包膜材料，提高了尿素的缓释效果，提高尿素肥料的使用效率。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 将50kg水稻秸秆经40-50℃烘干至恒重，机械切割处理成4-8cm的样，投入到500-600℃的热解装置中，热解后得到稻秆炭粉，冷却至室温，即得生物质炭；
b. 向8kg碱木质素中1:10加入蒸馏水，70-80℃加热搅拌1h，得A组分；向9kg蒙脱土中1:5加入硫酸铜溶液，搅拌4h，得到含铜蒙脱土；向10kg壳聚糖中加入醋酸，配成浓度为3-5%的溶液，加入1kg甘油，与A组分、含铜蒙脱土混合，超声振荡2h分散均匀；
c. 将12kg淀粉、0.2kg氢氧化钠混合，1:20加入去离子水，恒温水浴加热搅拌，使淀粉糊化，加入20kg聚乙烯醇、0.3kg硼砂、1kg甲醛及b中所得物料，充分混合、反应2h后，得到交联包膜液；
d. 将a中所得生物质炭、30kg尿素用粉碎机粉碎，过60目筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，充分混匀后，用喷雾器将c中所得包膜液喷入混合，待成型后停止造粒，取出在电热鼓风干燥箱中于40-50℃烘干至恒重，得到生物质炭基尿素肥料。
其中，步骤b中所述硫酸铜溶液浓度为0.1mol/L；步骤c中所述恒温水浴加热为90-100℃搅拌2h；步骤d中所述将圆盘造粒机转盘转速调至40r/min，转盘倾角为50º。

Claims (5)

1.一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于：
将水稻秸秆烘干、切割后投入到热解装置中，热解后冷却至室温，即得生物质炭；向碱木质素中加入蒸馏水，加热搅拌得A组分；向蒙脱土中加入硫酸铜溶液，搅拌得含铜蒙脱土；向壳聚糖中加醋酸配成溶液，加入甘油，与A组分、含铜蒙脱土混合均匀；将淀粉、氢氧化钠混合，加入去离子水，恒温水浴加热搅拌后与聚乙烯醇、硼砂、甲醛充分混合、反应得交联后的包膜液；将生物质炭、尿素粉碎，过筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，充分混匀后，用喷雾器将包膜液喷入混合，待成型后停止造粒，烘干至恒重，得生物质炭基尿素肥料。
2.一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于：
a. 将40-50重量份水稻秸秆经40-50℃烘干至恒重，机械切割处理成4-8cm的样，投入到400-600℃的热解装置中，热解后得到稻秆炭粉，冷却至室温，即得生物质炭；
b. 向4-8重量份碱木质素中1:10-20加入蒸馏水，60-80℃加热搅拌1-2h，得A组分；向5-9重量份蒙脱土中1:5-10加入硫酸铜溶液，搅拌4-5h，得到含铜蒙脱土；向6-10重量份壳聚糖中加入醋酸，配成浓度为3-5%的溶液，加入1-2重量份甘油，与A组分、含铜蒙脱土混合，超声振荡1-2h分散均匀；
c. 将6-12重量份淀粉、0.1-0.2重量份氢氧化钠混合，1:20-30加入去离子水，恒温水浴加热搅拌，使淀粉糊化，加入10-20重量份聚乙烯醇、0.1-0.3重量份硼砂、1-2重量份甲醛及b中所得物料，充分混合、反应1-2h后，得到交联包膜液；
d. 将a中所得生物质炭、30-40重量份尿素用粉碎机粉碎，过40-60目筛，与高岭土混合后置于圆盘造粒机中，充分混匀后，用喷雾器将c中所得包膜液喷入混合，待成型后停止造粒，取出在电热鼓风干燥箱中于40-50℃烘干至恒重，得到生物质炭基尿素肥料。
3.根据权利要求2所述的一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤b中所述硫酸铜溶液浓度为0.1-0.2mol/L。
4.根据权利要求2所述的一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤c中所述恒温水浴加热为90-100℃搅拌1-2h。
5.根据权利要求2所述的一种木质素-蒙脱土-壳聚糖复合包覆的水稻秸秆炭基缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤d中所述将圆盘造粒机转盘转速调至30-40r/min，转盘倾角为40-50º。
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