CN109928783A - 用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂及其制备方法，该钝化剂筛选改性磁粉、改性竹炭纤维为主成分，污泥生物炭、微生物菌剂为辅成分，马来酸酐、钛酸酯偶联剂TMC‑201为反应助剂，四元复合物可以对微生物菌剂产生吸附，高速剪切过程使得复合物与微生物菌剂充分混合粉碎，品质更加均匀，微生物菌剂同样发挥着良好的纯化重金属元素的作用，与四元复合物协同钝化，达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用。本发明钝化剂处理过的畜禽粪肥施用到绿色糯稻生产过程中，能够大大提高绿色糯稻的产量，降低生产成本。

Description

用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及糯稻肥料处理技术领域，具体涉及一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代农业的迅速发展，畜禽养殖的饲料中普遍含有铜、锌、砷等微量元素添加剂和抗生素，每年都有大量的重金属、抗生素未被畜禽吸收，随粪便排入到环境中。粮食是关系国计民生的重要商品，肥料是农业生产中重要的物质保证，农作物单产与总产的提高与养分的使用密切相关。据联合国粮农组织的资料表明，施肥可以提高粮食单产55-57％，提高总产30-31％。肥料高效利用是农作物持续稳定增产、保障优质农产品供给和生态环境优化的重要措施。

安徽省淮南市凤台县孕育有20万亩全国A级绿色食品糯稻标准化生产基地，取得了国家级糯米地理保护区标志和绿色食品标志证书，把凤台县打造为“中国糯米之乡”。为保证无污染、优质的糯稻品质，根据《无公害农产品生产技术规范》(DB34/T 208-2000)对A级绿色食品生产提出的高标准要求，凤台县农业部门根据产地农田土壤肥力状况，减少化肥用量，将畜禽粪肥和其它有机肥料配合施用。畜禽粪肥的安全使用是绿色食品糯稻品质的重要保障。而现阶段，由于部分养殖企业在饲料中添加的微量重金属和抗生素不能很好地被动物吸收，畜禽粪肥中重金属和抗生素含量超标现象明显。因此，开展高效去除与钝化畜禽粪肥中抗生素和重金属的技术研究，保障绿色食品糯稻品质符合保障国家粮食安全的战略要求，具有重大意义。

水稻对重金属的富集过程包括根的吸收、木质部和韧皮部的转运和迁移、以及可食部位的积累。肥料是导致农作物对抗生素和重金属积累的主要途径之一。当前关于降低水稻抗生素和重金属吸收、积累的研究主要集中于：一是低积累水稻品种的筛选和培育；二是降低抗生素和土壤重金属有效性技术的研究。由于抗生素和重金属的高效去除与钝化技术成本低、对土壤的扰动轻，已被广泛应用于糯稻安全生产实践中。

目前常用的钝化材料包括石灰、粉煤灰、磷灰石及高岭土等粘土矿物，且尤以石灰的处理效果最好。这类材料主要是通过吸附、络合、沉淀降低抗生素和重金属活性。然而在应用中发现，由于环境条件的变化，被稳定的重金属有被重新活化的可能性；钝化材料的添加改变了土壤物理结构和化学性质；含有大量P、K元素的钝化剂与土壤混施，增加了地表水富营养化的风险。

常规的钝化剂包括物理钝化剂、化学钝化剂、生物钝化剂。申请号201810265984.4的专利公开了一种用于畜禽粪便堆肥的重金属钝化剂及其制备方法，由生物炭和微生物菌剂复配而成，方法包括利用FeCl₃将生物炭进行改性，得到改性生物炭；将改性后的灭菌生物炭和复合菌剂进行吸附固化后干燥处理，即得。不仅可以提高重金属的钝化效果，缩短钝化时间，为畜禽粪便重金属钝化提供了高效便捷的技术指导，同时生物炭的使用还可使农业废弃物得到有效利用。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂及其制备方法，筛选改性磁粉、改性竹炭纤维为主成分，污泥生物炭、微生物菌剂为辅成分，马来酸酐、钛酸酯偶联剂TMC-201为反应助剂，四元复合物可以对微生物菌剂产生吸附，高速剪切过程使得复合物与微生物菌剂充分混合粉碎，品质更加均匀，微生物菌剂同样发挥着良好的纯化重金属元素的作用，与四元复合物协同钝化，达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用，该钝化剂处理过的畜禽粪肥施用到绿色糯稻生产过程中，能够大大提高绿色糯稻的产量，降低生产成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，包括以下重量份的原料：改性磁粉60-80份、改性竹炭纤维15-22份、马来酸酐32-50份、污泥生物炭8-16份、钛酸酯偶联剂TMC-201 4-7份、微生物菌剂1.5-2.6份；

该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照20-50分钟，光源距离5-10cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为1-5MeV、剂量为5-50kGy的伽马射线辐照8-10分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用110-115℃的水浴搅拌10-20分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5000-6000rpm高速剪切1-5分钟，即得钝化剂。

本发明的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，选用的主成分有改性磁粉、改性竹炭纤维，辅成分有污泥生物炭、微生物菌剂，反应助剂有马来酸酐、钛酸酯偶联剂TMC-201。该钝化剂的制备过程中，首先将改性磁粉与马来酸酐在紫外辐照下生成磁粉-马来酸酐复合物。改性磁粉是由磁粉经伽马射线辐照处理过的，利用射线与磁粉内物质间的作用，可电离和激发产生的活化原子和活化分子，促使物质发生一系列的物理、化学反应，促进物质的降解、聚合、交联改性，高效去除磁粉内的有机分子污染物。紫外辐照过程中，产生的光子能量正是许多物质化学键能所处的范围，足以打开马来酸酐的羧基键，在步骤S2中，通过钛酸酯偶联剂的偶联催化，磁粉-马来酸酐复合物更好地与改性竹炭纤维、污泥生物炭发生复合。

磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物，兼具改性磁粉的顺磁性，改性竹炭纤维的多孔径、大比表面积、吸附性、抗菌性，污泥生物炭的重金属吸附性，在对畜禽粪肥钝化的过程中，可以有效地与重金属、抗生素发生絮凝形成磁性絮体，改性磁粉与絮体紧密结合，不易分离，使得粪肥中的重金属、磷氮污染物、抗生素等有害物质吸附富集，连同絮体一同去除。四元复合物在步骤S3中同样可以对微生物菌剂产生吸附，高速剪切过程使得复合物与微生物菌剂充分混合粉碎，品质更加均匀，微生物菌剂同样发挥着良好的纯化重金属元素的作用，与四元复合物协同钝化，达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用。

作为本发明进一步的方案，所述改性竹炭纤维的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份计，向20-30份竹炭纤维中加入5-8倍量的去离子水，搅拌形成悬浮液；超声条件下，加入12-18份丙烯酸、3-6份硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后，静置1-2h，减压浓缩，过滤，滤饼干燥得到聚丙烯酸接枝竹炭纤维；

2)按照重量份计，将100-120份聚丙烯酸接枝竹炭纤维分散到去离子水中，搅拌溶解，加入6-10份天然抗氧剂、0.3-0.8份抗菌剂，混合均匀后，得到抗菌纺丝液；

3)将抗菌纺丝液通入静电纺丝装置，得到改性竹炭纤维；其中，纺丝电压为23-26Kv，纺丝针头到接收板的距离为15-20cm，湿度控制在30％-45％，环境温度控制在20-28℃，针头纺丝速率为2.2-2.6mL/h。

本发明的改性竹炭纤维，考虑到竹炭纤维具有更加细化和蜂窝化的微孔，吸湿透气，抗菌抑菌，但是水溶性很差，在含水量的粪肥中很难溶解扩散。因此，选择将竹炭纤维与去离子水形成悬浮液，在硅烷偶联剂的作用下，丙烯酸发生偶联反应生成聚丙烯酸，聚丙烯酸进一步与竹炭纤维发生接枝，由于丙烯酸良好的水溶性，使得制备得到的接枝竹炭纤维水溶性大大增加，通过接触角测量仪观测竹炭纤维表面形成有不规则的堆积物，表面覆盖有凸起物，凸起物团聚，表面积增加，亲水性、吸附性能大大提高。鉴于改性后的竹炭纤维具有良好的亲水性、吸附性，使得抗菌纺丝液可以充分吸附溶胀，更加顺利地形成流体静电雾化的状态，以便纺成具有较大比表面积且抗菌、吸附性能稳定优良的纤维。纺丝电压、纺丝针头到接收板距离、湿度、环境温度、针头纺丝速率都是发明人在付出创造性劳动的情况下得到的较优参数。

作为本发明进一步的方案，所述天然抗氧剂为维生素C、维生素E、谷肤甘肤、儿茶酚中的一种或多种的组合，所述抗菌剂为甲壳质、日柏醇、1,8-桉树脑中的一种或多种的组合。

作为本发明进一步的方案，所述污泥生物炭的制备方法如下：将河道污泥通入单质铁-过硫酸钾体系脱水后，送入高温管式炉，从室温以20-25℃/min的速率升温至600-650℃，保温10min，再以15-20℃/min的速率升温至800-850℃，保温6min，然后以10-15℃/min的速率升温至900-920℃，保温2min，得到热解污泥；热解污泥过200-300目筛即可；其中，单质铁-过硫酸钾体系是相对于每克污泥，0.375g过硫酸钾与2g单质铁在常温下的混合物。

本发明污泥生物炭的制备方法，将河道内的污泥变废为宝，先通过单质铁-过硫酸钾体系脱水后，再通过程序升温的方式进行煅烧，具有优良的催化降解性能。程序升温过程中，升温速率逐步降低，保温时间逐步降低，使得在600-650℃、800-850℃、900-920℃三个温度范围内，磁性污泥生物炭与过硫酸钾产生不同效果，激发出更多氧化亚铁的生成，提高催化性能。

作为本发明进一步的方案，所述微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌、酵母菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1：0.8-1.2：1.3-1.6：0.8-1.2混合而成。

本发明还提供了用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照20-50分钟，光源距离5-10cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为1-5MeV、剂量为5-50kGy的伽马射线辐照8-10分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用110-115℃的水浴搅拌10-20分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5000-6000rpm高速剪切1-5分钟，即得钝化剂。

本发明的有益效果：

1、本发明的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，对成分和处理方法进行了大量的实验设计筛选，选择改性磁粉、改性竹炭纤维为主成分，污泥生物炭、微生物菌剂为辅成分，马来酸酐、钛酸酯偶联剂TMC-201为反应助剂，磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物可以对微生物菌剂产生吸附，高速剪切过程使得复合物与微生物菌剂充分混合粉碎，品质更加均匀，微生物菌剂同样发挥着良好的纯化重金属元素的作用，与四元复合物协同钝化，达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用，经过28天堆肥后，Cu的钝化效率最高达到53％，Cr的钝化效率最高达到59％，Pb的钝化效率最高达到53％，As的钝化效率最高达到48％，Pb的钝化效率最高达到76％，Cd的钝化效率最高达到76％；该钝化剂处理过的畜禽粪肥施用到绿色糯稻生产过程中，能够大大提高绿色糯稻的产量，降低生产成本。

2、本发明钝化剂的制备过程中，首先将改性磁粉与马来酸酐在紫外辐照下生成磁粉-马来酸酐复合物，紫外辐照过程产生的光子能量正是许多物质化学键能所处的范围，足以打开马来酸酐的羧基键，在步骤S2中，通过钛酸酯偶联剂的偶联催化，磁粉-马来酸酐复合物更好地与改性竹炭纤维、污泥生物炭发生复合。磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物，兼具改性磁粉的顺磁性，改性竹炭纤维的多孔径、大比表面积、吸附性、抗菌性，污泥生物炭的重金属吸附性，在对畜禽粪肥钝化的过程中，可以有效地与重金属、抗生素发生絮凝形成磁性絮体，改性磁粉与絮体紧密结合，不易分离，使得粪肥中的重金属、磷氮污染物、抗生素等有害物质吸附富集，连同絮体一同去除。

3、磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物可以对微生物菌剂产生吸附，高速剪切过程使得复合物与微生物菌剂充分混合粉碎，品质更加均匀，微生物菌剂同样发挥着良好的纯化重金属元素的作用，与四元复合物协同钝化，达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用。

4、改性竹炭纤维制备过程中，选择将竹炭纤维与去离子水形成悬浮液，在硅烷偶联剂的作用下，丙烯酸发生偶联反应生成聚丙烯酸，聚丙烯酸进一步与竹炭纤维发生接枝，由于丙烯酸良好的水溶性，使得制备得到的接枝竹炭纤维水溶性大大增加，表面积增加，亲水性、吸附性能大大提高。鉴于改性后的竹炭纤维具有良好的亲水性、吸附性，使得抗菌纺丝液可以充分吸附溶胀，更加顺利地形成流体静电雾化的状态，以便纺成具有较大比表面积且抗菌、吸附性能稳定优良的纤维。

5、污泥生物炭的制备方法，将河道内的污泥变废为宝，先通过单质铁-过硫酸钾体系脱水后，再通过程序升温的方式进行煅烧，具有优良的催化降解性能；程序升温过程中，升温速率逐步降低，保温时间逐步降低，使得在600-650℃、800-850℃、900-920℃三个温度范围内，磁性污泥生物炭与过硫酸钾产生不同效果，激发出更多氧化亚铁的生成，提高催化性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，包括以下重量份的原料：改性磁粉72份、改性竹炭纤维19份、马来酸酐46份、污泥生物炭13份、钛酸酯偶联剂TMC-201 5份、微生物菌剂2.2份；其中，微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌、酵母菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1：0.8-1.2：1.3-1.6：0.8-1.2混合而成。

该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照35分钟，光源距离8cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为3MeV、剂量为40kGy的伽马射线辐照8分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用112℃的水浴搅拌16分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5500rpm高速剪切4分钟，即得钝化剂。

其中，所述改性竹炭纤维的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份计，向25份竹炭纤维中加入7倍量的去离子水，搅拌形成悬浮液；超声条件下，加入16份丙烯酸、5份硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后，静置1.6h，减压浓缩，过滤，滤饼干燥得到聚丙烯酸接枝竹炭纤维；

2)按照重量份计，将108份聚丙烯酸接枝竹炭纤维分散到去离子水中，搅拌溶解，加入8份儿茶酚、0.6份1,8-桉树脑，混合均匀后，得到抗菌纺丝液；

3)将抗菌纺丝液通入静电纺丝装置，得到改性竹炭纤维；其中，纺丝电压为23-26Kv，纺丝针头到接收板的距离为15-20cm，湿度控制在30％-45％，环境温度控制在20-28℃，针头纺丝速率为2.2-2.6mL/h。

所述污泥生物炭的制备方法如下：将河道污泥通入单质铁-过硫酸钾体系脱水后，送入高温管式炉，从室温以22℃/min的速率升温至630℃，保温10min，再以18℃/min的速率升温至836℃，保温6min，然后以14℃/min的速率升温至912℃，保温2min，得到热解污泥；热解污泥过200-300目筛即可；其中，单质铁-过硫酸钾体系是相对于每克污泥，0.375g过硫酸钾与2g单质铁在常温下的混合物。

实施例2

本实施例提供一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，包括以下重量份的原料：改性磁粉65份、改性竹炭纤维20份、马来酸酐45份、污泥生物炭11份、钛酸酯偶联剂TMC-201 6份、微生物菌剂2.1份；其中，微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌、酵母菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1：0.8-1.2：1.3-1.6：0.8-1.2混合而成。

该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照45分钟，光源距离8cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为5MeV、剂量为25kGy的伽马射线辐照10分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用115℃的水浴搅拌12分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以6000rpm高速剪切4分钟，即得钝化剂。

其中，所述改性竹炭纤维的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份计，向26份竹炭纤维中加入8倍量的去离子水，搅拌形成悬浮液；超声条件下，加入17份丙烯酸、6份硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后，静置1.8h，减压浓缩，过滤，滤饼干燥得到聚丙烯酸接枝竹炭纤维；

2)按照重量份计，将109份聚丙烯酸接枝竹炭纤维分散到去离子水中，搅拌溶解，加入7份维生素E、0.7份甲壳质，混合均匀后，得到抗菌纺丝液；

3)将抗菌纺丝液通入静电纺丝装置，得到改性竹炭纤维；其中，纺丝电压为23-26Kv，纺丝针头到接收板的距离为15-20cm，湿度控制在30％-45％，环境温度控制在20-28℃，针头纺丝速率为2.2-2.6mL/h。

所述污泥生物炭的制备方法如下：将河道污泥通入单质铁-过硫酸钾体系脱水后，送入高温管式炉，从室温以25℃/min的速率升温至650℃，保温10min，再以18℃/min的速率升温至845℃，保温6min，然后以12℃/min的速率升温至910℃，保温2min，得到热解污泥；热解污泥过200-300目筛即可；其中，单质铁-过硫酸钾体系是相对于每克污泥，0.375g过硫酸钾与2g单质铁在常温下的混合物。

实施例3

本实施例提供一种用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，包括以下重量份的原料：改性磁粉75份、改性竹炭纤维20份、马来酸酐47份、污泥生物炭15份、钛酸酯偶联剂TMC-201 7份、微生物菌剂2.5份；其中，微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌、酵母菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1：0.8-1.2：1.3-1.6：0.8-1.2混合而成。

该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照50分钟，光源距离5cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为5MeV、剂量为30kGy的伽马射线辐照8分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用110℃的水浴搅拌20分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5800rpm高速剪切4分钟，即得钝化剂。

其中，所述改性竹炭纤维的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份计，向28份竹炭纤维中加入8倍量的去离子水，搅拌形成悬浮液；超声条件下，加入18份丙烯酸、6份硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后，静置2h，减压浓缩，过滤，滤饼干燥得到聚丙烯酸接枝竹炭纤维；

2)按照重量份计，将120份聚丙烯酸接枝竹炭纤维分散到去离子水中，搅拌溶解，加入9份谷肤甘肤、0.7份日柏醇，混合均匀后，得到抗菌纺丝液；

3)将抗菌纺丝液通入静电纺丝装置，得到改性竹炭纤维；其中，纺丝电压为23-26Kv，纺丝针头到接收板的距离为15-20cm，湿度控制在30％-45％，环境温度控制在20-28℃，针头纺丝速率为2.2-2.6mL/h。

所述污泥生物炭的制备方法如下：将河道污泥通入单质铁-过硫酸钾体系脱水后，送入高温管式炉，从室温以20-25℃/min的速率升温至600-650℃，保温10min，再以15-20℃/min的速率升温至800-850℃，保温6min，然后以10-15℃/min的速率升温至900-920℃，保温2min，得到热解污泥；热解污泥过200-300目筛即可；其中，单质铁-过硫酸钾体系是相对于每克污泥，0.375g过硫酸钾与2g单质铁在常温下的混合物。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，未添加改性磁粉与、钛酸酯偶联剂，该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性竹炭纤维、污泥生物炭混合均匀，然后用112℃的水浴搅拌16分钟，形成改性竹炭纤维-污泥生物炭复合物；

S2、将改性竹炭纤维-污泥生物炭复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5500rpm高速剪切4分钟，即得钝化剂。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于，未添加污泥生物炭，该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照35分钟，光源距离8cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为3MeV、剂量为40kGy的伽马射线辐照8分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用112℃的水浴搅拌16分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维三元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维三元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5500rpm高速剪切4分钟，即得钝化剂。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于，未添加微生物菌剂。

畜禽粪肥钝化试验

1)材料：收集来自凤台县农家的鸡粪、鸭粪、猪粪，按照质量比1:1:3混合均匀得到混合畜禽粪，作为堆肥原材料；检测原材料中各重金属元素有效态的含量为Cu 97.65mg/kg、Cr 7.93mg/kg、Pb 10.74mg/kg、As 5.81mg/kg、Hg 0.034mg/kg、Cd 0.79mg/kg。

2)堆肥：将堆肥原材料平均分为6组，每组重量100g，划分为实施例1-3组、对比例1-3组，加入对应的钝化剂，钝化剂的用量为6-10g，堆制28天左右结束发酵，过筛、粉碎，成为有机肥。堆肥后检测每个组别各重金属元素有效态的含量，具体检测结果见表1：

表1.堆肥后重金属元素有效态含量检测结果

从上表可以看出，本发明实施例的钝化剂对畜禽粪肥中的重金属元素具有良好的转化钝化作用。经过28天堆肥后，Cu的钝化效率最高达到53％，Cr的钝化效率最高达到59％，Pb的钝化效率最高达到53％，As的钝化效率最高达到48％，Pb的钝化效率最高达到76％，Cd的钝化效率最高达到76％。本发明的钝化剂能够达到物理钝化、生物钝化的双重钝化作用，处理过的畜禽粪肥施用到绿色糯稻生产过程中，能够大大提高绿色糯稻的产量，降低生产成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：改性磁粉60-80份、改性竹炭纤维15-22份、马来酸酐32-50份、污泥生物炭8-16份、钛酸酯偶联剂TMC-201 4-7份、微生物菌剂1.5-2.6份；

该钝化剂的制备方法包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照20-50分钟，光源距离5-10cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为1-5MeV、剂量为5-50kGy的伽马射线辐照8-10分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用110-115℃的水浴搅拌10-20分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5000-6000rpm高速剪切1-5分钟，即得钝化剂。

2.根据权利要求1所述的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，其特征在于，所述改性竹炭纤维的制备方法包括以下步骤：

1)按照重量份计，向20-30份竹炭纤维中加入5-8倍量的去离子水，搅拌形成悬浮液；超声条件下，加入12-18份丙烯酸、3-6份硅烷偶联剂KH-550，滴加完毕后，静置1-2h，减压浓缩，过滤，滤饼干燥得到聚丙烯酸接枝竹炭纤维；

2)按照重量份计，将100-120份聚丙烯酸接枝竹炭纤维分散到去离子水中，搅拌溶解，加入6-10份天然抗氧剂、0.3-0.8份抗菌剂，混合均匀后，得到抗菌纺丝液；

3)将抗菌纺丝液通入静电纺丝装置，得到改性竹炭纤维；其中，纺丝电压为23-26Kv，纺丝针头到接收板的距离为15-20cm，湿度控制在30％-45％，环境温度控制在20-28℃，针头纺丝速率为2.2-2.6mL/h。

3.根据权利要求2所述的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，其特征在于，所述天然抗氧剂为维生素C、维生素E、谷肤甘肤、儿茶酚中的一种或多种的组合，所述抗菌剂为甲壳质、日柏醇、1,8-桉树脑中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，其特征在于，所述污泥生物炭的制备方法如下：将河道污泥通入单质铁-过硫酸钾体系脱水后，送入高温管式炉，从室温以20-25℃/min的速率升温至600-650℃，保温10min，再以15-20℃/min的速率升温至800-850℃，保温6min，然后以10-15℃/min的速率升温至900-920℃，保温2min，得到热解污泥；热解污泥过200-300目筛即可；其中，单质铁-过硫酸钾体系是相对于每克污泥，0.375g过硫酸钾与2g单质铁在常温下的混合物。

5.根据权利要求1所述的用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂，其特征在于，所述微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢菌、酵母菌、多粘类芽孢杆菌按照质量比1：0.8-1.2：1.3-1.6：0.8-1.2混合而成。

6.用于绿色糯稻生产的畜禽粪肥钝化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将改性磁粉与马来酸酐混合均匀，使用波长354nm的紫外光辐照20-50分钟，光源距离5-10cm，生成磁粉-马来酸酐复合物；其中，改性磁粉是将100-400目磁粉经能量为1-5MeV、剂量为5-50kGy的伽马射线辐照8-10分钟得到；

S2、将磁粉-马来酸酐复合物与改性竹炭纤维、污泥生物炭以及钛酸酯偶联剂TMC-201混合均匀，然后用110-115℃的水浴搅拌10-20分钟，形成磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物；

S3、将磁粉-马来酸酐复合物-改性竹炭纤维-污泥生物炭四元复合物与微生物菌剂混合均匀，然后以5000-6000rpm高速剪切1-5分钟，即得钝化剂。