CN107867955A - 一种增强润湿性能的大量元素水溶肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明给出了一种增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，包括以下步骤：取原料中900份的水加热到30～40℃，添加20～60份螯合剂搅拌溶解，待溶解完全，按上述比例逐个添加500～600份的NPK养分和2～30份微量元素，搅拌后加入10～50份的性腐植酸盐和5～10份的硅系表面活性剂，继续搅拌后加入0.3～0.7份的消泡剂，待泡沫消除补足剩余的100份的水继续搅拌15～30min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物。本发明还给出了一种增强润湿性能的大量元素水溶肥，采用上述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法得到的增强润湿性能的大量元素水溶肥。其具有：成本低，使用简单，润湿效果好，环境友好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种增强润湿性能的大量元素水溶肥。
本发明还涉及一种制备增强润湿性能的大量元素水溶肥的方法。
背景技术
水溶肥料虽然在国内刚起步，但业内人士对其前景普遍看好，在农业部登记产品有1万多种，水溶肥料产品与施用技术符合“低碳节能、高效环保”的要求，因此发展前景十分广阔，前途一片光明。我国是全球淡水资源贫乏的国家之一，农业的季节性及产业分布不均、区域性缺水等问题突出。水溶肥料作为新型环保肥料使用方便可喷施、冲施并可和喷滴灌结合使用在提高肥料利用率、节约农业用水、减少生态环境污染、改善作物品质以及减少劳动力等方面有明显优势。随着中国农业的集约化、规模化发展，水资源的进一步匮乏，以及大型农场不断涌现，滴灌、喷灌节水设施农业面积迅速扩大，在业内，已经有越来越多的政府部门、专家学者、技术推广、农业从业者认识到水溶肥料和水溶肥料产业的重要性，水溶肥料，是符合更加环保、更加可持续发展的新一代肥料，也是中国肥料工业和产业未来的重点发展课题与项目。
水溶肥料作为一种新型肥料，与传统肥料相比，不但配方多样，施用方法也非常灵活，可以土壤浇灌，让植物根部全面接触到肥料，尽情地呼吸各种营养元素；可以滴灌和无土栽培，节约灌溉水并提高劳动生产效率；也可以叶面喷施，通过叶面气孔进入植物内部，提高肥料吸收利用率。其中，以叶面喷施的方式施用过程中，由于许多植物的叶面表层经常覆盖着疏水蜡质层，而该疏水蜡质层具有一定的表面张力，使其不易被叶面肥料润湿，从而降低了水溶肥料的利用率，造成了资源的浪费。降低水溶肥料表面张力的主要方法是向其中加入表面活性剂，但常规表面活性剂不能被生物降解或具有毒性，不利于绿色生态农业的建设，然而目前关于绿色无污染的方法提高叶面肥润湿性能的相关研究不多，本发明对此进行了相关研究试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用简单，润湿效果好的增强润湿性能的大量元素水溶肥。
本发明所要解决的技术问题是还提供一种增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，包括以下重量份的原料：
NPK元素养分共计500～600份、微量元素2～30份、改性腐植酸试剂10～50份、硅系表面活性剂5～10份、螯合剂20～60份、消泡剂0.3～0.7份、1000份水；
增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法包括以下步骤：
取原料中900份的水加热到30～40℃，添加20～60份螯合剂搅拌溶解，待溶解完全，按上述比例逐个添加500～600份的NPK养分和2～30份微量元素，保持30～40℃，拌 30～60min后加入10～50份的性腐植酸盐和5～10份的硅系表面活性剂，继续搅拌15～ 30min后加入0.3～0.7份的消泡剂，待泡沫消除补足剩余的100份的水继续搅拌15～ 30min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物。
作为本发明的优选，所述的NPK养分由尿素、硝酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中多个进行复配得到。
作为本发明的优选，所述的微量元素养分由五水硫酸铜、硼酸、硼砂、一水硫酸锰、一水硫酸锌、七水硫酸锌、钼酸钠中一个或多个进行复配得到。
作为本发明的优选，所述的微量元素中钼元素含量不超过5重量份。
作为本发明的优选，所述的改性腐植酸试剂由腐植酸试剂、EM菌、水溶性淀粉、米糠、麦麸和水，均匀混合后在45～65℃的环境下密闭发酵培养15～20天，所述的各组分的质量百分比为：腐植酸试剂45～55％、EM菌0.5～1％、水溶性淀粉5～10％、米糠 5～10％、麦麸5～10％、水20～39％，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸试剂。
作为本发明的优选，所述的腐植酸试剂由含量均为70～80％的腐植酸、腐植酸钾、腐植酸氨一种或多种组合；腐植酸盐由多环芳核和活性官能团组成，具有亲水性、疏水性、界面活性等性状，从而具有许多表面活性剂的特征，起到降低表面张力，增加液体润湿的面积的作用。
作为本发明的优选，所述的螯合剂为EDTA和β-环糊精一种或两种组合，具有螯合水中钙镁等离子作用，避免大量元素水溶肥存储和使用的过程中由于水的硬度造成磷酸盐的沉淀问题，影响使用。
作为本发明的优选，所述的硅系表面活性剂为Silwet 608、Silwet 618、Silwet625 和Silwet L-77的一种或几种组合，硅系表面活性剂能很好地软化植物叶面的蜡质层，使养分更易到达植物内部，提高吸收速率，降低水的表面张力，增加润湿面积，提高利用率，起到增效作用。
作为本发明的优选，消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，消除大量元素水溶肥中添加表面活性剂类物质后产生的气泡，便于分装存储。
上述EM菌由纤维素分解菌、乳酸菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、光合细菌、酵母菌复合而成，EM菌具有分解腐植酸盐的作用，因为腐植酸盐本质为大分子链的有机混合物，经过EM菌氧化分解后，分子链减小，羟基、羧基等亲水性官能团增加，提高了亲水性能，增强了其表面活性剂性能，能更好的降低表面张力，提高润湿面积。
采用上述方法后，改性腐植酸试剂具有优良的表面活性剂性能，与硅系表面活性剂具有协同增效作用，提高润湿性能，增加润湿面积，提高利用率；此外腐植酸类物质具有促进作物生长，改善品质和土壤结构的作用；EDTA和β-环糊精能避免大量元素水溶肥存储和使用的过程中由于水的硬度造成磷酸盐的沉淀问题。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种增强润湿性能的大量元素水溶肥，采用上述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法得到的增强润湿性能的大量元素水溶肥。
本增强润湿性能的大量元素水溶肥具有：成本低，使用简单，润湿效果好，环境友好的特点。
附图说明
图1是评价实验中大量元素水溶肥Ⅰ-Ⅹ表面张力和润湿面积折线图。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创新特征、达到目的与效果易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。
实施例1：
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的原料包括NPK养分、微量元素养分、改性腐植酸试剂、硅系表面活性剂、螯合剂、消泡剂和水。
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法如下：
取水900ml并加热到40℃，添加螯合剂EDTA10g和β-环糊精10g搅拌溶解，待溶解完全，按比例逐个搅拌加入尿素560g、磷酸二氢钾271g、硝酸钾14g和硼砂18g，保持 40℃搅拌30min后加入改性腐植酸试剂20g和Silwet 608表面活性剂5g，先溶解EDTA 和β-环糊精能确保其与水中钙镁等二价金属离子螯合，避免水中钙镁等二价金属离子与磷酸盐形成沉淀，与腐植酸形成螯合，避免减少养分和降低腐植酸的效果，继续搅拌15min后加入消泡剂0.5g，待泡消除补足到1000ml水量继续搅拌30min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物，避免使用过程中堵塞喷头，最后得到NPK比例为26:14:10的增强润湿性能的大量元素水溶肥Ⅰ。
其中，取50g有效成分的质量分数为70％的腐植酸、0.5g EM菌、9.5g水溶性淀粉、5g米糠、5g麦麸和30g水，混合后在55℃的环境下密闭发酵培养20天，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸。
实施例4、6至10：
实施例4、6至10依次按照下表1原料比例进行称量，并按实施例1记载的方法，以不同的改性腐植酸试剂、表面活性剂和螯合剂分别制成大量元素水溶肥Ⅳ、Ⅵ～Ⅹ；此外，依照相同方法制得大量元素水溶肥Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ作为三个对照组。
表1不同原料和比例的大量元素水溶肥
大量元素水溶肥Ⅱ至Ⅹ与大量元素水溶肥Ⅰ的区别仅仅在于：改变NPK配比、改性腐植酸试剂的用量、表面活性剂的种类及用量、螯合剂的种类及用量，并且依次作用对比例展现出来，详见上表1。
评价试验：
一、湿润性试验：
(1)样品
待测样品为上述实施例Ⅰ～Ⅹ：N+P2O5+K2O≥500g/L；
(2)仪器
表面张力仪:DP-AW型，南京桑力电子设备厂；
微量注射器:100μL，上海光正医疗仪器有限公司；
游标卡尺:0～150mm，0.02mm，上海恒胜工具有限公司；
(3)实验方法
用500mL容量瓶量取1mL的待测大量元素水溶肥并用水稀释至刻度，摇匀待测，每个待测液重复稀释3次；
采摘相同位置的新鲜树叶，用清水清洗干净，让叶片表面水珠自然风干，将叶片用双面胶固定在玻璃板上，用微量注射器吸取一定量的的待测液然后从距叶片1.00cm高度缓慢滴下待测液，待润湿平衡后，测量润湿直径，然后计算出润湿面积，每个实验重复3 次；
各组溶液的表面张力采用最大气泡压力法测定表面张力，每个实验重复3次。
对上述的实施例中大量元素水溶肥Ⅰ～Ⅹ进行了表面张力和润湿面积测定，实验结果见下图1，每个结果进行有效的重复实验做出折线图，并进行偏差分析，便于更简便的直观的发现变化规律和实验检查结果的可靠性。
由图1看出，大量元素水溶肥Ⅱ测得最大的表面张力和最小的润湿面积，大量元素水溶肥Ⅵ测得最小的表面张力和最大的润湿面积；大量元素水溶肥Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ的表面张力均小于其他样品，大量元素水溶肥Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ的润湿面积均大于其他样品，由此看出，改性腐植酸试剂对不同配方的大量元素水溶润湿性能均有提高，能减小表面张力，增加润湿面积；由大量元素水溶肥Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的表面张力和润湿面积结果看出，添加有机硅对提高表面活性具有积极影响，能起到协同腐植酸的达到增效效果；由大量元素水溶肥Ⅵ、Ⅷ、Ⅸ和Ⅹ的表面张力和润湿面积结果看出，本发明的方法对不同配比的大量元素水溶肥均具有显著效果，且不同配方之间差异不大，具有通用性。
二、存储实验
将上述实施例中大量元素水溶肥Ⅰ～Ⅹ进行存储实验，在-7、4、25和54oC条件下存储 2个月，观察溶液底部是否有结晶或沉淀析出，考察实验样品的稳定性，存储结果见下表 2。
表2不同样品存储情况
注：*少量表示样品存储2个月后溶液底部产生少量晶体或沉淀析出；**有表示样品存储 2个月后溶液底部产生晶体或沉淀析出；***无表示样品存储2个月后溶液底部产生少量晶体或沉淀析出。
由上表2的存储结果可以看出，大量元素水溶肥Ⅵ、Ⅷ和Ⅹ在不同温度存储条件下均没有晶体或沉淀产生，说明本发明的提供的一种增强润湿性能的方法对大量元素存储具有稳定性，便于实践应用和推广；此外，大量元素水溶肥Ⅴ中存储2个月后均产生少量或有晶体析出或有沉淀，说明在本发明提供的一种增强润湿性能的方法中添加的螯合剂组份在一定程度上能阻止大量元素水溶肥溶液中产生沉淀，特别是温度较高的情况下。
综上说明，本发明提供的一种增强润湿性能的大量元素水溶肥中改性腐植酸试剂具有优良的表面活性剂性能，与硅系表面活性剂具有协同增效作用，提高润湿性能，增加润湿面积，提高利用率；此外EDTA和β-环糊精能避免大量元素水溶肥存储和使用的过程中由于水的硬度造成磷酸盐的沉淀问题；具有成本低，使用简单，润湿效果好，环境友好的特点。
实施例11：
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的原料包括NPK养分、微量元素养分、改性腐植酸试剂、硅系表面活性剂、螯合剂、消泡剂和水。
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法如下：
取水900ml并加热到30℃，添加螯合剂EDTA25g和β-环糊精25g搅拌溶解，待溶解完全，按比例逐个搅拌加入尿素560g、磷酸二氢钾271g、硝酸钾14g、硼砂10g、一水硫酸锰15g、一水硫酸锌5g、七水硫酸锌15g,保持30℃搅拌60min后加入改性腐植酸试剂10g和Silwet 608表面活性剂5g，先溶解EDTA和β-环糊精能确保其与水中钙镁等二价金属离子螯合，避免水中钙镁等二价金属离子与磷酸盐形成沉淀，与腐植酸形成螯合，避免减少养分和降低腐植酸的效果，继续搅拌30min后加入消泡剂0.5g，待泡消除补足到1000ml水量继续搅拌30min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物，避免使用过程中堵塞喷头，最后得到NPK比例为26:14:10的增强润湿性能的大量元素水溶肥Ⅺ。
其中，取45g有效成分的质量分数为70％的腐植酸、0.5g EM菌、5.5g水溶性淀粉、5g米糠、5g麦麸和39g水，混合后在45℃的环境下密闭发酵培养20天，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸。
实施例12：
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的原料包括NPK养分、微量元素养分、改性腐植酸试剂、硅系表面活性剂、螯合剂、消泡剂和水。
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法如下：
取水900ml并加热到40℃，添加螯合剂EDTA25g和β-环糊精25g搅拌溶解，待溶解完全，按比例逐个搅拌加入尿素560g、磷酸二氢钾271g、硝酸钾14g、硼砂18g,保持30 ℃搅拌60min后加入改性腐植酸试剂50g和Silwet 608表面活性剂5g，先溶解EDTA和β-环糊精能确保其与水中钙镁等二价金属离子螯合，避免水中钙镁等二价金属离子与磷酸盐形成沉淀，与腐植酸形成螯合，避免减少养分和降低腐植酸的效果，继续搅拌15min 后加入消泡剂0.5g，待泡消除补足到1000ml水量继续搅拌15min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物，避免使用过程中堵塞喷头，最后得到NPK比例为 26:14:10的增强润湿性能的大量元素水溶肥Ⅻ。
其中，取54.5g有效成分的质量分数为80％的腐植酸、0.5g EM菌、5g水溶性淀粉、10g米糠、10g麦麸和20g水，混合后在65℃的环境下密闭发酵培养15天，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸。
实施例13：
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的原料包括NPK养分、微量元素养分、改性腐植酸试剂、硅系表面活性剂、螯合剂、消泡剂和水。
本增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法如下：
取水900ml加热到35℃，添加螯合剂EDTA25g和β-环糊精25g搅拌溶解，待溶解完全，按比例逐个搅拌加入尿素560g、磷酸二氢钾271g、硝酸钾14g、硼砂18g,保持35 ℃搅拌50min后加入改性腐植酸试剂50g和Silwet 608表面活性剂5g，先溶解EDTA和β-环糊精能确保其与水中钙镁等二价金属离子螯合，避免水中钙镁等二价金属离子与磷酸盐形成沉淀，与腐植酸形成螯合，避免减小养分和腐植酸的效果，继续搅拌25min后加入消泡剂0.5g，待泡消除补足到1000ml水量继续搅拌25min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物，避免使用过程中堵塞喷头，最后得到NPK比例为 26:14:10的增强润湿性能的大量元素水溶肥ⅩⅢ。
其中，取55g有效成分的质量分数为75％的腐植酸、0.8g EM菌、10g水溶性淀粉、6g米糠、6g麦麸和22.2g水，混合后在55℃的环境下密闭发酵培养18天，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸。
本申请中NPK元素养分和微量元素的重量份是指各个元素质量所占的重量份。
EM菌为市售产品，步骤中的EM菌采购于河南众邦生物制品有限公司，产品型号为堆肥专用浓缩EM菌粉。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都要落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围，由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，包括以下重量份的原料：
NPK元素养分共计500～600份、微量元素2～30份、改性腐植酸试剂10～50份、硅系表面活性剂5～10份、螯合剂20～60份、消泡剂0.3～0.7份、水1000份；
增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法包括以下步骤：
取原料中900份的水加热到30～40℃，添加20～60份螯合剂搅拌溶解，待溶解完全，按上述比例逐个添加500～600份的NPK养分和2～30份微量元素，保持30～40℃，拌30～60min后加入10～50份的性腐植酸盐和5～10份的硅系表面活性剂，继续搅拌15～30min后加入0.3～0.7份的消泡剂，待泡沫消除补足剩余的100份的水继续搅拌15～30min后进行分装得到，分装设备设有过滤装置过滤掉不溶物。
2.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的NPK养分由尿素、硝酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵中多个进行复配得到。
3.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的微量元素养分由五水硫酸铜、硼酸、硼砂、一水硫酸锰、一水硫酸锌、七水硫酸锌、钼酸钠中一个或多个进行复配得到。
4.根据权利要求3所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的微量元素中钼元素含量不超过5重量份。
5.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的改性腐植酸试剂由腐植酸试剂、EM菌、水溶性淀粉、米糠、麦麸和水，均匀混合后在45～65℃的环境下密闭发酵培养15～20天，所述的各组分的质量百分比为：腐植酸试剂45～55％、EM菌0.5～1％、水溶性淀粉5～10％、米糠5～10％、麦麸5～10％、水20～39％，每隔三天进行一次搅拌混匀，最后进行75℃恒温烘干处理，得到改性腐殖酸试剂。
6.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的腐植酸试剂由含量均为70～80％的腐植酸、腐植酸钾、腐植酸氨一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的螯合剂为EDTA和β-环糊精一种或两种组合。
8.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
所述的硅系表面活性剂为Silwet 608、Silwet 618、Silwet 625和Silwet L-77的一种或几种组合。
9.根据权利要求1所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法，其特征是：
消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。
10.一种增强润湿性能的大量元素水溶肥，其特征是：采用根据权利要求1至9中任一项所述的增强润湿性能的大量元素水溶肥的制备方法得到增强润湿性能的大量元素水溶肥。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: A kind of macroelement water-soluble fertilizer with enhanced wetting performance and preparation method thereof Effective date of registration: 20220829 Granted publication date: 20210413 Pledgee: Bengbu Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI HUILONG GROUP WUHE ECOLOGICAL FERTILIZER INDUSTRY CO.,LTD. Registration number: Y2022980013803 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20231218 Granted publication date: 20210413 Pledgee: Bengbu Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI HUILONG GROUP WUHE ECOLOGICAL FERTILIZER INDUSTRY CO.,LTD. Registration number: Y2022980013803 |