CN107573161A - 一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，包括如下步骤：（1）复合肥溶液配制、（2）生物炭处理、（3）复合肥成品制备。本发明在复合肥营养元素成分的选择上，合理搭配了大中微量元素，为作物的生长提供了很好的物质基础，又添加了特殊处理后的生物炭原料，其能有效的吸附保存营养成分，起到恰当的缓释效果，提升了物质的利用率，保护了环境，同时还对重金属离子具有特殊的固定作用，减少了重金属离子对作物的影响，进一步保证了作物的生长安全，整体使用效益好，推广价值高。

Description

一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法
技术领域
本发明属于肥料领域，具体涉及一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法。
背景技术
复合肥肥料是现代农业种植中必不可少的物质，作物种植的品质和经济效益不仅与作物自身的品种特性有关，同时还与肥料的施加效果息息相关，而肥料的施加效果主要由肥料自身的组分配方决定。目前人们为了提高种植的效益，而在种植过程中过量的施加了复合肥肥料，虽然初期起到了提升作物产量的效果，但会导致环境污染、土壤板结等问题，不利于长期发展，对此人们开发了具有缓释效果的肥料，其多以吸附性好、比表面积大的生物炭等原料作为吸附剂，虽然起到了一定效果，但随着人们使用要求的不断增强，肥料的使用特性仍需进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，包括如下步骤：
（1）复合肥溶液配制：
按对应重量份称取下列物质：35~40份尿素、12~16份磷酸二氢钾、8~11份磷酸二氢钙、5~10份腐植酸、9~13份氧化钾、1~3份硼酸、2~4份硫酸锌、1~2份硫酸锰、1~3份硫酸镁、0.5~1份硫酸铜、1~2份壳聚糖、1.5~2.5份葡萄糖、1~2.5份复合氨基酸、130~150份水；将上述各组分共同放入到搅拌机中充分搅拌均匀后得复合肥溶液备用；
（2）生物炭处理：
a.先将生物炭原料放入质量分数为1~2%的盐酸溶液中浸泡处理40~50min，完成后取出放入清水中，加热沸煮处理20~30min后滤出，最后放入干燥室内进行干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的生物炭原料放入到处理液A中，加热保持处理液A的温度为50~55℃，不断搅拌处理1~2h后滤出备用；所述处理液A中各物质及其对应重量份为：8~12份重铬酸钠、0.3~0.6份硝酸镱、0.5~1份硝酸铈、2~3份六偏磷酸钠、170~180份去离子水；
c.将操作b处理后的生物炭原料放入到紫外线辐照箱内进行辐照处理，控制紫外线的波长为280~300nm，辐照处理35~45min后取出备用；
（3）复合肥成品制备：
a.将步骤（1）制得的复合肥溶液喷淋在步骤（2）处理后的生物炭上，其中复合肥溶液和生物炭的质量比为1.5~2：1，完成后得混合料B备用；
b.向操作a所得的混合料B中添加其总质量2~5%的造粒粘结剂后，共同放入造粒机中进行混合造粒，完成后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的复合氨基酸中含有赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥时的温度控制为70~75℃，干燥后生物炭原料的整体水含量不大于10%。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥粉碎后生物炭原料的颗粒直径不大于3mm。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的搅拌处理时的搅拌转速为400~500转/分。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的紫外线辐照输出功率为400~500W。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒粘结剂为凹凸棒粉粘结剂。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒完成后成品复合肥的颗粒直径不大于5mm。
为了改善肥料的使用特性，本发明以生物炭原料作为吸附剂成分，对复合肥肥料的其余成分起到吸附固定、缓慢释放的效果，为了进一步增强生物炭原料的使用性能，在制备过程中又对生物炭原料进行了特殊的处理，其中先将其放入到低浓度盐酸溶液中浸泡处理，去除了其表面吸附的杂质成分，接着又将其放入到清水中进行沸煮处理，能一定程度上松散生物炭原料的内部结构，提升吸附特性，接着又将其放入到处理液A中进行处理，处理液A中含有重铬酸钠、硝酸镱、硝酸铈、六偏磷酸钠成分，其中重铬酸钠具有氧化活性，能提升生物炭原料的表面基团活性，增加活性基团含量，硝酸镱、硝酸铈具有催化促进重铬酸钠氧化的效果，处理后的生物炭原料吸附特性得到改善，接着又对其进行紫外线辐照处理，其可对生物炭原料未被重铬酸钠氧化增强的表面基团进行活化，进一步优化了生物炭原料的结合吸附性能，与处理液A具有协同作用，最终处理后的活性炭吸附缓释效果佳，配合营养成分的合理添加，制得的复合肥使用效果好。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明在复合肥营养元素成分的选择上，合理搭配了大中微量元素，为作物的生长提供了很好的物质基础，又添加了特殊处理后的生物炭原料，其能有效的吸附保存营养成分，起到恰当的缓释效果，提升了物质的利用率，保护了环境，同时还对重金属离子具有特殊的固定作用，减少了重金属离子对作物的影响，进一步保证了作物的生长安全，整体使用效益好，推广价值高。
具体实施方式
实施例1
一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，包括如下步骤：
（1）复合肥溶液配制：
按对应重量份称取下列物质：35份尿素、12份磷酸二氢钾、8份磷酸二氢钙、5份腐植酸、9份氧化钾、1份硼酸、2份硫酸锌、1份硫酸锰、1份硫酸镁、0.5份硫酸铜、1份壳聚糖、1.5份葡萄糖、1份复合氨基酸、130份水；将上述各组分共同放入到搅拌机中充分搅拌均匀后得复合肥溶液备用；
（2）生物炭处理：
a.先将生物炭原料放入质量分数为1%的盐酸溶液中浸泡处理40min，完成后取出放入清水中，加热沸煮处理20min后滤出，最后放入干燥室内进行干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的生物炭原料放入到处理液A中，加热保持处理液A的温度为50℃，不断搅拌处理1h后滤出备用；所述处理液A中各物质及其对应重量份为：8份重铬酸钠、0.3份硝酸镱、0.5份硝酸铈、2份六偏磷酸钠、170份去离子水；
c.将操作b处理后的生物炭原料放入到紫外线辐照箱内进行辐照处理，控制紫外线的波长为280~285nm，辐照处理35min后取出备用；
（3）复合肥成品制备：
a.将步骤（1）制得的复合肥溶液喷淋在步骤（2）处理后的生物炭上，其中复合肥溶液和生物炭的质量比为1.5：1，完成后得混合料B备用；
b.向操作a所得的混合料B中添加其总质量2%的造粒粘结剂后，共同放入造粒机中进行混合造粒，完成后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的复合氨基酸中含有赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥时的温度控制为70℃，干燥后生物炭原料的整体水含量不大于10%。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥粉碎后生物炭原料的颗粒直径不大于3mm。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的搅拌处理时的搅拌转速为400转/分。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的紫外线辐照输出功率为400W。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒粘结剂为凹凸棒粉粘结剂。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒完成后成品复合肥的颗粒直径不大于5mm。
实施例2
一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，包括如下步骤：
（1）复合肥溶液配制：
按对应重量份称取下列物质：38份尿素、14份磷酸二氢钾、10份磷酸二氢钙、8份腐植酸、11份氧化钾、2份硼酸、3份硫酸锌、1.5份硫酸锰、2份硫酸镁、0.8份硫酸铜、1.5份壳聚糖、2份葡萄糖、1.8份复合氨基酸、140份水；将上述各组分共同放入到搅拌机中充分搅拌均匀后得复合肥溶液备用；
（2）生物炭处理：
a.先将生物炭原料放入质量分数为1.6%的盐酸溶液中浸泡处理45min，完成后取出放入清水中，加热沸煮处理25min后滤出，最后放入干燥室内进行干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的生物炭原料放入到处理液A中，加热保持处理液A的温度为53℃，不断搅拌处理1.5h后滤出备用；所述处理液A中各物质及其对应重量份为：10份重铬酸钠、0.5份硝酸镱、0.7份硝酸铈、2.5份六偏磷酸钠、175份去离子水；
c.将操作b处理后的生物炭原料放入到紫外线辐照箱内进行辐照处理，控制紫外线的波长为290~295nm，辐照处理40min后取出备用；
（3）复合肥成品制备：
a.将步骤（1）制得的复合肥溶液喷淋在步骤（2）处理后的生物炭上，其中复合肥溶液和生物炭的质量比为1.8：1，完成后得混合料B备用；
b.向操作a所得的混合料B中添加其总质量4%的造粒粘结剂后，共同放入造粒机中进行混合造粒，完成后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的复合氨基酸中含有赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥时的温度控制为72℃，干燥后生物炭原料的整体水含量不大于10%。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥粉碎后生物炭原料的颗粒直径不大于3mm。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的搅拌处理时的搅拌转速为450转/分。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的紫外线辐照输出功率为460W。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒粘结剂为凹凸棒粉粘结剂。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒完成后成品复合肥的颗粒直径不大于5mm。
实施例3
一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，包括如下步骤：
（1）复合肥溶液配制：
按对应重量份称取下列物质：40份尿素、16份磷酸二氢钾、11份磷酸二氢钙、10份腐植酸、13份氧化钾、3份硼酸、4份硫酸锌、2份硫酸锰、3份硫酸镁、1份硫酸铜、2份壳聚糖、2.5份葡萄糖、2.5份复合氨基酸、150份水；将上述各组分共同放入到搅拌机中充分搅拌均匀后得复合肥溶液备用；
（2）生物炭处理：
a.先将生物炭原料放入质量分数为2%的盐酸溶液中浸泡处理50min，完成后取出放入清水中，加热沸煮处理30min后滤出，最后放入干燥室内进行干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的生物炭原料放入到处理液A中，加热保持处理液A的温度为55℃，不断搅拌处理2h后滤出备用；所述处理液A中各物质及其对应重量份为：12份重铬酸钠、0.6份硝酸镱、1份硝酸铈、3份六偏磷酸钠、180份去离子水；
c.将操作b处理后的生物炭原料放入到紫外线辐照箱内进行辐照处理，控制紫外线的波长为295~300nm，辐照处理45min后取出备用；
（3）复合肥成品制备：
a.将步骤（1）制得的复合肥溶液喷淋在步骤（2）处理后的生物炭上，其中复合肥溶液和生物炭的质量比为2：1，完成后得混合料B备用；
b.向操作a所得的混合料B中添加其总质量5%的造粒粘结剂后，共同放入造粒机中进行混合造粒，完成后即得成品。
进一步的，步骤（1）中所述的复合氨基酸中含有赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥时的温度控制为75℃，干燥后生物炭原料的整体水含量不大于10%。
进一步的，步骤（2）操作a中所述的干燥粉碎后生物炭原料的颗粒直径不大于3mm。
进一步的，步骤（2）操作b中所述的搅拌处理时的搅拌转速为500转/分。
进一步的，步骤（2）操作c中所述的紫外线辐照输出功率为500W。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒粘结剂为凹凸棒粉粘结剂。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的造粒完成后成品复合肥的颗粒直径不大于5mm。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（2）生物炭处理中的操作b处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（2）生物炭处理中的操作c处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（2）生物炭处理操作，用等质量份的市售生物炭取代步骤（2）处理制得的生物炭，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3对应制得的缓蚀复合肥进行实验，以“天优998”品种水稻作为实验对象，在生长期间分别施加上述肥料，除肥料外的生长管理方法均相同，下表1为相应的实验数据：
表1
亩产量（kg） 亩总施肥量（kg）
实施例2 582 78
对比实施例1 560 93
对比实施例2 573 88
对比实施例3 550 97
由上表1中可以看出，本发明对应制得的缓释复合肥的缓释效果好，可有效的提升营养物质的利用率，减少了肥料所需的施加量，同时又能一定程度上提高作物产量，综合使用价值较高。
为了进一步对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3中对应使用的生物炭成分进行重金属离子吸附实验，具体是：人工配制Cd2+离子溶液浓度为80mg/L的试剂溶液，然后每组对应各取5L，再将上述各组对应使用的生物炭（每组各取10g）浸入，保持温度为25±1℃，不断震荡处理5h后将生物炭取出，最后测量试剂溶液内的Cd2+离子浓度，计算出Cd2+的吸附率，具体对比数据如下表2所示：
表2
Cd2+吸附率（%）
实施例2 96.4
对比实施例1 87.2
对比实施例2 91.5
对比实施例3 84.6
由上表2可以看出，本发明对应处理后的生物炭原料对于重金属离子的吸附性能得到明显加强，此特性更利于作物的健康生长，从而复合肥的使用功效得到进一步提高。

Claims (8)

1.一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）复合肥溶液配制：
按对应重量份称取下列物质：35~40份尿素、12~16份磷酸二氢钾、8~11份磷酸二氢钙、5~10份腐植酸、9~13份氧化钾、1~3份硼酸、2~4份硫酸锌、1~2份硫酸锰、1~3份硫酸镁、0.5~1份硫酸铜、1~2份壳聚糖、1.5~2.5份葡萄糖、1~2.5份复合氨基酸、130~150份水；将上述各组分共同放入到搅拌机中充分搅拌均匀后得复合肥溶液备用；
（2）生物炭处理：
a.先将生物炭原料放入质量分数为1~2%的盐酸溶液中浸泡处理40~50min，完成后取出放入清水中，加热沸煮处理20~30min后滤出，最后放入干燥室内进行干燥粉碎备用；
b.将操作a处理后的生物炭原料放入到处理液A中，加热保持处理液A的温度为50~55℃，不断搅拌处理1~2h后滤出备用；所述处理液A中各物质及其对应重量份为：8~12份重铬酸钠、0.3~0.6份硝酸镱、0.5~1份硝酸铈、2~3份六偏磷酸钠、170~180份去离子水；
c.将操作b处理后的生物炭原料放入到紫外线辐照箱内进行辐照处理，控制紫外线的波长为280~300nm，辐照处理35~45min后取出备用；
（3）复合肥成品制备：
a.将步骤（1）制得的复合肥溶液喷淋在步骤（2）处理后的生物炭上，其中复合肥溶液和生物炭的质量比为1.5~2：1，完成后得混合料B备用；
b.向操作a所得的混合料B中添加其总质量2~5%的造粒粘结剂后，共同放入造粒机中进行混合造粒，完成后即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的复合氨基酸中含有赖氨酸、脯氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作a中所述的干燥时的温度控制为70~75℃，干燥后生物炭原料的整体水含量不大于10%。
4.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作a中所述的干燥粉碎后生物炭原料的颗粒直径不大于3mm。
5.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作b中所述的搅拌处理时的搅拌转速为400~500转/分。
6.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（2）操作c中所述的紫外线辐照输出功率为400~500W。
7.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（3）操作b中所述的造粒粘结剂为凹凸棒粉粘结剂。
8.根据权利要求1所述的一种生物炭基缓蚀复合肥的制备方法，其特征在于，步骤（3）操作b中所述的造粒完成后成品复合肥的颗粒直径不大于5mm。
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