CN108586128A - 一种缓释微量元素肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种缓释微量元素肥料的制备方法，所述方法包括：（1）黏土酸活化；（2）木质素改性黏土；（3）微量元素吸附。本发明充分利用废弃资源，工艺简单，通过将木质素负载在黏土上，增加了木质素的吸附活性，使所制备的缓释微量元素肥料具有易沉降、缓释微量元素的特点，可以提高肥料利用率，还可用于提高酸性土壤pH。

Description

一种缓释微量元素肥料的制备方法
技术领域
本发明属于微量元素肥料技术领域，具体涉及一种缓释微量元素肥料的制备方法。
背景技术
黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。
木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。木质素是一种大分子物质，可选择性吸附络合金属离子。但木质素一般不溶于水，溶于碱性溶液，限制了其对金属的螯合效果。另外，工业生产中有大量的含木质素碱性废水亟待处理，是本发明原材料的较好来源。
黏土材料可通过有机改性，将有机物负载于黏土表面，使其获得更好的吸附效果及吸附选择性，但常用的如壳聚糖与十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)等价格较高，工艺复杂，应用较少。木质素负载于黏土材料后，具有在中性条件下螯合金属离子的能力，可制成微量元素肥料，所得的微量元素肥料在酸性土壤条件下，金属离子会被氢离子置换释放，另木质素会缓慢降解，释放金属离子，达到缓释微量元素的效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种缓释微量元素肥料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种缓释微量元素肥料的制备方法，包括以下步骤：
1）将黏土材料以一定比例加入到一定浓度的酸液中，在一定温度下活化一段时间，活化结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性且与NaOH不产生沉淀（即滤液中无金属离子），烘干粉碎备用；
2）将酸化黏土以一定比例加入到含木质素的碱液中，在一定温度下改性一段时间，改性结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性，烘干粉碎即得微量元素吸附剂；
3）将微量元素吸附剂以一定的比例加入到一定浓度的微量元素溶液中震荡吸附螯合一段时间，吸附结束后烘干粉碎即得缓释微量元素肥料。
优选地，所述的黏土材料与酸液的质量比为1：1～20；
优选地，所述的酸液为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种；
优选地，所述的酸液浓度为0.1 mol/L～10 mol/L；
优选地，所述的活化温度为10℃～100℃；
优选地，所述的活化时间为5～1200 min；
优选地，所述的含木质素碱液中木质素含量≥0.5％，pH≥12；
优选地，所述的酸化黏土与碱液的质量比为1：1～30，优选1:1～10；
优选地，所述的改性温度为80℃～121℃；
优选地，所述的改性时间为1 min～30 min；
优选地，所述的微量元素包括植物所需的所有二价金属元素，制备时选取其中的一种；
优选地，所述的微量元素吸附剂与微量元素溶液的质量比为1：2～50。
优选地，所述的螯合时间为5～60min；
本发明的有益效果是：本发明首先对黏土进行酸活化处理，去除黏土晶体间的阳离子，增大黏土比表面积及微孔孔径，再利用碱热条件使黏土材料吸附木质素分子，对黏土进行表面修饰，使黏土吸附剂对金属离子具有选择吸附性能和较高的吸附容量，最后用修饰后的黏土吸附微量元素，其可在弱酸性环境下被氢离子置换缓慢释放；本发明工艺简单，所制备的黏土吸附剂具有易沉降、缓释微量元素的特点，还可用于提高酸性土壤pH，降低土壤容重，改良土壤结构。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1缓释锌肥
1）将凹凸棒土以1：10的质量比加入到一定5mol/L的硫酸溶液中，在100℃下活化10min，活化结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性且与NaOH不产生沉淀，烘干粉碎备用；
2）将酸化黏土以以1：10的质量比加入到含木质素1％、含NaOH 4％的碱液中，在100℃下改性5min，改性结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性，烘干粉碎即得微量元素吸附剂。
3）将微量元素吸附剂以1：10的比例加入到1mol/L的ZnSO4溶液中震荡吸附螯合20min，吸附结束后烘干粉碎即得缓释锌肥。
实施例2缓释铁肥
1）将凹凸棒土以1：10的质量比加入到一定5mol/L的硫酸溶液中，在100℃下活化10min，活化结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性且与NaOH不产生沉淀，烘干粉碎备用；
2）将酸化黏土以以1：10的质量比加入到含木质素1％、含NaOH 4％的碱液中，在100℃下改性5min，改性结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中怕，烘干粉碎即得微量元素吸附剂。
3）将微量元素吸附剂以1：10的比例加入到1mol/L的FeSO4溶液中震荡吸附螯合20min，吸附结束后烘干粉碎即得缓释铁肥。
实施例3缓释铜肥
1）将凹凸棒土以1：10的质量比加入到一定5mol/L的硫酸溶液中，在100℃下活化10min，活化结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性且与NaOH不产生沉淀，烘干粉碎备用；
2）将酸化黏土以以1：10的质量比加入到含木质素1％、含NaOH 4％的碱液中，在100℃下改性5min，改性结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性，烘干粉碎即得微量元素吸附剂。
3）将微量元素吸附剂以1：10的比例加入到1mol/L的CuSO4溶液中震荡吸附螯合20min，吸附结束后烘干粉碎即得缓释铜肥。
实验例缓释性能实验
用实施例1、2、3所制得的缓释肥料1g分别投入100mL pH为4.0与5.0的蒸馏水中，25℃、160r/min震荡30min，结束后过滤取滤液，滤渣重新进行上述步骤，重复进行多次，以原子吸收分光光度法测定各滤液中金属离子浓度，计算释放率。
测定实施例1、2、3所制得的缓释肥料微量元素含量。
表1不同微量元素肥在pH 4.0时洗脱实验结果
表2不同微量元素肥在pH 5.0时洗脱实验结果
由上述结果可知，在当前体系下，pH为4.0时，锌肥、铁肥、铜肥的平均释放量分别为0.496％、0.513％、0.495％，pH为5.0时，锌肥、铁肥、铜肥的平均释放量分别为0.0492％、0.0508％、0.0504％。微量元素被氢离子置换释放，释放量与氢离子量有关，在不同酸性条件下，释放量有所不同。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种缓释微量元素肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将黏土材料以一定比例加入到一定浓度的酸液中，在一定温度下活化一段时间，活化结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性且与NaOH不产生沉淀（即滤液中无金属离子），烘干粉碎备用；
2）将酸化黏土以一定比例加入到含木质素的碱液中，在一定温度下改性一段时间，改性结束后过滤，并以去离子水清洗多次，直至滤液至中性，烘干粉碎即得微量元素吸附剂；
3）将微量元素吸附剂以一定的比例加入到一定浓度的微量元素溶液中震荡吸附螯合一段时间，吸附结束后烘干粉碎即得缓释微量元素肥料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的黏土材料为海泡石、沸石、凹凸棒土、蒙脱石、高岭土等中的一种或多种；优选的，所述的黏土材料粒径≤75 μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的黏土材料与酸液的质量比为1：1~20。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的酸液为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或几种；优选的，所述的酸液浓度为0.1 mol/L ~ 10 mol/L。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的活化温度为10℃~100℃；优选的，所述的活化时间为5~1200 min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的含木质素碱液中木质素含量≥0.5%，pH≥12。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的酸化黏土与碱液的质量比为1：1~30，优选1:1~10。
8. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的改性温度为80℃~121℃；优选的，所述的改性时间为1 min~30 min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的微量元素包括植物所需的所有二价金属元素，制备时选取其中的一种；优选的，所述的微量元素吸附剂与微量元素溶液的质量比为1：2~50。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的螯合时间为5~60min。
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