CN111138226A

CN111138226A - 一种磷酸脲二铵全水溶液肥及其制备方法

Info

Publication number: CN111138226A
Application number: CN202010034581.6A
Authority: CN
Inventors: 郑殿峰; 冯乃杰; 郑殿德
Original assignee: Heilongjiang Century Yuntian International Trade Co ltd
Current assignee: Heilongjiang Century Yuntian International Trade Co ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-05-12

Abstract

本发明公开了一种磷酸脲二铵全水溶液肥及其制备方法，属于液体肥料技术领域。提供的制备方法包括碳基氨水的制备、磷酸脲稳定溶液的制备、以及将作为载体的纳米复合材料和提高植物抗逆性能的功能性添加剂进行混合的步骤，利用一步中和法即可获得一种稳定性高、肥效强、NP含量高、且能够提高植物抗逆性的磷酸脲二铵全水溶液肥，具有成本低的特点，并且相对于传统肥料能够显著提高作物的产量，同时还能够提高植物的抗逆性能，适合大范围推广使用。

Description

一种磷酸脲二铵全水溶液肥及其制备方法

技术领域

本发明属于液体肥料技术领域，尤其涉及一种磷酸脲二铵全水溶液肥及其制备方法。

背景技术

磷酸脲，是一种具有氨基结构的磷酸复盐，含P₂O₅ 44.9％，N 17.7％，易溶于水，其水溶液呈酸性，PH值小于2，在兴起的水溶肥料使用效果更为显著，尤其适用于碱性土壤，是全世界公认为植物中前期最有效，利用率最高的肥料。另外，现有研究表明，磷酸脲施用于土壤后，PH值快速下降，2小时后，PH值慢慢上升，5天后，PH值基本恢复土壤原先的PH值，原因是随着尿素不断分解，和土壤中长期物质平衡，使酸性不会影响土壤酸碱度。因此，磷酸脲的施用并不会导致土壤酸化，可以作为一种较佳的水溶肥料原料。而磷酸脲二铵（磷酸二铵）作为磷酸脲进一步酸碱中和的产品，则更加适合用于酸性土壤，改善土壤的性质，使其更加适合于植物的生长。

目前市场上的磷酸脲二铵肥料大多为固态磷酸脲二铵肥料，生产成本较高，并且相对于液肥，固态肥料存在利用率不高、容易造成土壤板结、不易被植物吸收、会带来一系列环境问题等缺陷，因此亟需开发一种高效、生态安全、成本低、多功能的磷酸脲二铵液肥。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一方面提供一种磷酸脲二铵全水溶液肥的制备方法，包括以下步骤：

1）将阻隔剂加入到浓度为15%-30%的氨水中，使得所述阻隔剂的含量为10wt%-20wt%，静态反应5-12小时，反应温度控制在10℃-20℃，经过过滤后得到碳基氨水；其中所述阻隔剂为木质素磺酸钠或木质素磺酸钙、腐殖酸类、水溶性沸石粉、水溶性煤灰、水溶性草木灰、淀粉、煅烧后的石灰和十二烷基磺酸钠中的任一种或两种以上的任意配比的混合物；

2）将浓度为50%-80%的磷酸和浓度为10%-20%的硫酸按照体积比为（1-5）：1加入反应器中持续搅拌，得到混合液，按与所述混合液的体积比为1：（1-5）向所述混合液中加入浓度为20%-50%的尿素，持续搅拌反应，反应时间为0.5h-2h，反应温度为40-60℃，反应结束后获得液态磷酸脲；

3）将步骤1）获得的碳基氨水与步骤2）获得的液态磷酸脲在反应器中混合反应，反应温度为30-90℃，反应时间为2h-5h，控制pH值为7.2-8.2，反应结束后加入纳米复合材料、karrikins和海藻糖搅拌混合，获得磷酸脲二铵全水溶液肥。

上述纳米复合材料、karrikins和海藻糖的加入量占所述磷酸脲二铵全水溶液肥的含量均为0.1wt%-5wt%。

上述纳米复合材料包含硅藻土和凹凸棒土，其中所述硅藻土和凹凸棒土的质量比为（3-5）：1。

上述硅藻土和凹凸棒土为改性的硅藻土和凹凸棒土，所述改性的硅藻土和凹凸棒土的具体获得方法为：用低能离子束对硅藻土和凹凸棒土进行间歇性辐照处理，获得所述改性的硅藻土和凹凸棒土；其中所述低能离子束的电压为20-40keV，辐射剂量为1-1000kGy；所述硅藻土和凹凸棒土的粒径大小为100-200目；所述间歇性辐照处理为处理10-15分钟，停2-5分钟，总有效辐照时间为30-50分钟。

上述方法中，步骤2）中加入所述尿素后还向反应器中加入质量含量为0wt%-50wt%的水。

上述制备方法还包括向所述磷酸脲二铵全水溶液肥中加入螯合态的微量元素、有机质、氨基酸中的任一种或其组合。

上述腐殖酸类包括褐煤腐殖酸、风化煤腐殖酸中的任一种或其组合。

本发明另一方面还提供一种磷酸脲二铵全水溶液肥，由上述的制备方法制备得到。

上述磷酸脲二铵全水溶液肥的N含量为150g/L-250g/L，P含量为300g/L-500g/L。

上述磷酸脲二铵全水溶液肥的pH值为7.2-8.2。

基于以上技术方案提供的磷酸脲二铵全水溶液肥的制备方法所采用的原料均为源头原料，通过使用一种或多种阻隔剂来控制源头，采用氨水、磷酸、硫酸、尿素等进行酸碱反应，基于获得的稳定的碳基氨水和磷酸脲稳定溶液，并利用纳米复合材料作为液肥的载体，并添加能够提高植物抗逆性能的内源激素、外源酯类等物质，通过一步中和法即可获得一种稳定性高、肥效强、NP含量高、且能够提高植物抗逆性的磷酸脲二铵全水溶液肥，并且与固体化肥相比成本造价低，比正常市面上生产的固体磷酸脲二铵生产成本减少约70%。经过实验数据证明，本发明提供的磷酸脲二铵全水溶液肥相对于传统肥料能够显著提高作物的产量，同时还能够提高植物的抗逆性能，适合大范围推广使用，可适用于农作物、果蔬、花卉、园林观赏树木等。

附图说明

图1为本发明的一个实施例提供的磷酸脲二铵全水溶液肥的耐盐性能结果；

图2为不同液肥的耐盐性能结果。

具体实施方式

karrikins是野火中分离的一类酯类化合物，无毒无害，本发明人研究发现，它能够显著促进作物（如小麦）种子萌发，对于提高植物耐寒、耐旱、耐盐碱等具有重要作用。海藻糖是生物体保护剂，在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下在细胞表面能形成独特的保护膜，有效地保护蛋白质分子不变性失活，从而维持生命体的生命过程和生物特征，许多对外界恶劣环境表现出非凡抗逆耐受力的物种，都与它们体内存在大量的海藻糖有直接的关系。

通过以下具体实施方式详细说明本发明内容。

以下实施例中使用的木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、水溶性沸石粉、风化煤腐殖酸、褐煤腐殖酸、水溶性煤灰、水溶性草木灰、淀粉、煅烧后的石灰和十二烷基磺酸钠、氨水、磷酸、硫酸、尿素、微量元素、有机质、氨基酸、karrikins和海藻糖等均可商购获得。

实施例1：磷酸脲二铵全水溶液肥的制备

1）将含量为15wt%（质量含量）的阻隔剂（木质素磺酸钠、褐煤腐殖酸、水溶性沸石粉、水溶性煤灰、水溶性草木灰、淀粉、煅烧后的石灰和十二烷基磺酸钠的等量配比混合物）加入到浓度为25%的氨水中，静态反应8小时，反应温度控制在10℃，经过过滤后得到稳定的碳基氨水；

2）将70%磷酸和15%硫酸按照体积比为3:1加入反应器中持续搅拌，得到混合液，按照与混合液的体积比为1:3加入浓度为40%的尿素，进行搅拌反应，反应时间为1.5h，反应温度为50℃，反应结束后获得稳定的液态磷酸脲；

3）用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理10分钟，停2分钟，总有效辐照时间30分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土；将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为4:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料；

4）将步骤1）获得的碳基氨水与步骤2）获得的液态磷酸脲在反应器中混合反应，反应温度为60℃，反应时间为3h，反应结束后投入步骤3）获得的纳米复合材料、karrikins和海藻糖搅拌混合，获得磷酸脲二铵全水溶液肥。其中纳米复合材料、karrikins和海藻糖的加入量均占获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的2wt%。

经检测，该实施例获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的pH值为7.6，N的含量为205.6g/L，P的含量为425.3g/L。

实施例2：磷酸脲二铵全水溶液肥的制备

1）将含量为20wt%的阻隔剂（木质素磺酸钠、褐煤腐殖酸、水溶性沸石粉、水溶性煤灰、水溶性草木灰、淀粉、煅烧后的石灰和十二烷基磺酸钠的等量配比混合物）加入到浓度为30%的氨水中，静态反应12小时，反应温度控制在20℃，经过过滤后得到稳定的碳基氨水；

2）将50%磷酸和20%硫酸按照体积比为5:1加入反应器中持续搅拌，得到混合液，按照与混合液的体积比为1:1加入浓度为50%的尿素，进行搅拌反应，反应时间为2h，反应温度为60℃，反应结束后获得稳定的液态磷酸脲；

3）用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理15分钟，停5分钟，总有效辐照时间45分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土；将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为5:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料；

4）将步骤1）获得的碳基氨水与步骤2）获得的液态磷酸脲在反应器中混合反应，反应温度为90℃，反应时间为5h，反应结束后，加入螯合态的微量元素（EDTA螯合的铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯）、螯合态的氨基酸（EDTA螯合态），以及步骤3）获得的纳米复合材料、karrikins和海藻糖搅拌混合，获得磷酸脲二铵全水溶液肥。其中螯合态的微量元素和螯合态的氨基酸的加入量均占获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的0.5wt%，纳米复合材料、karrikins和海藻糖的加入量均占获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的5wt%。

经检测，该实施例获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的pH值为7.9，N的含量为243.7g/L，P的含量为313.5g/L。

实施例3：磷酸脲二铵全水溶液肥的制备

1）将含量为10wt%的阻隔剂（木质素磺酸钠、褐煤腐殖酸、水溶性沸石粉、水溶性煤灰、水溶性草木灰、淀粉、煅烧后的石灰和十二烷基磺酸钠的等量配比混合物）加入到浓度为15%的氨水中，静态反应5小时，反应温度控制在15℃，经过过滤后得到稳定的碳基氨水；

2）将80%磷酸和10%硫酸按照体积比为1:1加入反应器中持续搅拌，获得混合液，按照与该混合液的体积比为1:5加入浓度为20%的尿素，再加入质量含量为10wt%（相对于磷酸、硫酸和尿素的总质量）的水进行搅拌反应，反应时间为0.5h，反应温度为40℃，反应结束后获得稳定的液态磷酸脲；

3）用低能离子束（20-40keV，1-1000kGy）对硅藻土和凹凸棒土（100-200目，购自明光市国星凹土有限公司）进行间歇性辐照处理改性，处理10分钟，停5分钟，总有效辐照时间30分钟，获得改性硅藻土和凹凸棒土；将改性硅藻土和凹凸棒土以质量比为3:1在水中混合均匀，干燥后即得到多空隙纳米复合材料；

4）将步骤1）获得的碳基氨水与步骤2）获得的液态磷酸脲在反应器中混合反应，反应温度为30℃，反应时间为5h，反应结束后投入步骤3）获得的纳米复合材料、karrikins和海藻糖搅拌混合，获得磷酸脲二铵全水溶液肥。其中纳米复合材料、karrikins和海藻糖的加入量均占获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的1wt%。

经检测，该实施例获得的磷酸脲二铵全水溶液肥的pH值为7.3，N的含量为158.1g/L，P的含量为479.3g/L。

实施例4：磷酸脲二铵全水溶液肥的耐盐性能评价

4.1、磷酸脲二铵全水溶液肥的耐盐性能

该步骤使用实施例1获得的磷酸脲二铵全水溶液肥进行耐盐性能评价，包括以下步骤：

4.1.1、将小麦种子分为5组，每组种子数量为50颗，将各组种子均匀撒在使用不同浓度（0mM、50mM、100mM、150mM、150mM）的NaCl溶液浸透的滤纸（五层）上，其中对于使用150mMNaCl处理的一组种子提前用磷酸脲二铵全水溶液肥进行浸泡处理，浸泡时间5min，命名为150 mM+液肥。随后将各组种子放在直径为20 cm密封培养皿中，置于25℃、湿度为75%条件下进行种子萌发实验。

4.1.2、分别统计播种后各组种子的萌发情况，通过观察小麦种子胚根露白情况，统计种子的萌发数量，种子萌发率=萌发的种子数量/种子总数。

4.1.3、种子萌发率结果如图1所示，可见随着NaCl处理浓度的增加，小麦种子萌发率不断下降，当NaCl处理浓度为150mM时，小麦种子的萌发率仅为20%左右，而提前使用磷酸脲二铵全水溶液肥进行浸泡处理的小麦种子在使用浓度为150mM的NaCl进行处理后的种子萌发率为60%左右，表明本发明提供的磷酸脲二铵全水溶液肥能够显著提高盐胁迫下的小麦种子萌发率。

4.2、不同液肥的耐盐特性

该步骤使用实施例1获得的磷酸脲二铵全水溶液肥作为液肥A，同时按照实施例1的方法制备液肥B（与液肥A的区别仅在于未添加海藻糖），按照实施例1的方法制备液肥C（与液肥A的区别在于未添加karrikins），按照以下步骤评价液肥A、液肥B和液肥C的耐盐特性：

4.2.1、将小麦种子分为5组，每组种子数量为50颗，其中一组种子未使用NaCl进行处理，作为对照组，命名为CK，将另外四组小麦种子均匀撒在使用150mM的NaCl溶液浸透的滤纸（五层）上进行处理，作为处理组。处理组的小麦种子在使用NaCl溶液处理前分别使用水、液肥A、液肥B和液肥C进行浸泡处理，浸泡时间为5min，分别命名为CK-150、A-150、B-150、C-150。随后将各组种子放在直径为20 cm密封培养皿中，置于25℃、湿度为75%条件下进行种子萌发实验。

4.2.2、分别统计播种后各组种子的萌发情况，通过观察小麦种子胚根露白情况，统计种子的萌发数量，种子萌发率=萌发的种子数量/种子总数。

4.2.3、种子萌发率结果如图2所示，当使用浓度为150mM的NaCl处理小麦种子时，小麦种子的萌发率仅为20%左右，而提前使用液肥A（即本发明的磷酸脲二铵全水溶液肥）、液肥B（相对于液肥A未添加海藻糖）和液肥C（相对于液肥A未添加karrikins）浸泡处理的小麦种子在使用浓度为150mM的NaCl进行处理后的种子萌发率均有所提高，并且其中使用液肥A浸泡处理的小麦种子的萌发率提高最为显著，高达60%左右，而采用液肥B或液肥C的萌发率提高效果明显低于使用液肥A的效果，证明了本发明提供的磷酸脲二铵全水溶液肥中karrikins和海藻糖协同发挥作用来提高植物的抗逆性能。

实施例5：磷酸脲二铵全水溶液肥促进小麦生长

该实施例采用实施例2获得的磷酸脲二铵全水溶液肥，作为液肥D；同时按照实施例2的方法制备液肥E，其与液肥D的区别仅在于使用同等量的未经过改性的纳米复合材料作为液肥的载体；还按照实施例2的方法制备液肥F，其与液肥D的区别仅在于不含有纳米复合材料。使用液肥D、液肥E和液肥F对试验区小麦（西农585）进行施肥处理（根施），对照组使用磷酸二铵(含量为N 18％、P₂O₅ 48％，市售)对小麦进行施肥处理，各处理组分别做三个重复，每个处理之间隔两行保护行，不计算在试验结果中。各处理组和对照组设置如下：

D1：60L/亩液肥D+80Kg/亩有机肥作底肥（有机质≥45％，总养分≥5％，市售）；

D2：60L/亩液肥E+80Kg/亩有机肥作底肥；

D3：60L/亩液肥F+80Kg/亩有机肥作底肥；

D4：60 Kg/亩磷酸二铵+80Kg/亩有机肥作底肥；

下表1示出了不同处理组和对照组小麦的产量统计结果。

表1：不同处理组和对照组小麦的产量统计结果

处理	产量（Kg/亩）	相对于D4的增产率（%）
			D1	597.8	8.71
D2	581.4	5.73
			D3	561.1	2.04
D4	549.9

由上表1数据可知，采用液肥D（即本发明的磷酸脲二铵全水溶液肥）、液肥E（相对于液肥D采用未改性的纳米复合材料作为载体）和液肥F（相对于液肥D未使用纳米复合材料作为载体）对小麦进行处理，相对于对照组来说，均能够提高小麦的产量，但是其中液肥D和液肥E的提高效果较为明显，尤其是使用改性的纳米复合材料作为液肥的载体的液肥D相对于对照组能够提高产量高达8.71%，而使用未改性的纳米复合材料的液肥E相对于对照组能够提高产量达5.73%，可见经过改性之后的纳米复合材料能够显著提高本发明的磷酸脲二铵全水溶液肥的肥效。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种磷酸脲二铵全水溶液肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米复合材料、karrikins和海藻糖的加入量占所述磷酸脲二铵全水溶液肥的含量均为0.1wt%-5wt%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米复合材料包含硅藻土和凹凸棒土，其中所述硅藻土和凹凸棒土的质量比为（3-5）：1。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硅藻土和凹凸棒土为改性的硅藻土和凹凸棒土，所述改性的硅藻土和凹凸棒土的具体获得方法为：用低能离子束对硅藻土和凹凸棒土进行间歇性辐照处理，获得所述改性的硅藻土和凹凸棒土；

其中所述低能离子束的电压为20-40keV，辐射剂量为1-1000kGy；所述硅藻土和凹凸棒土的粒径大小为100-200目；所述间歇性辐照处理为处理10-15分钟，停2-5分钟，总有效辐照时间为30-50分钟。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中加入所述尿素后还向反应器中加入质量含量为0wt%-50wt%的水。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括向所述磷酸脲二铵全水溶液肥中加入螯合态的微量元素、有机质、氨基酸中的任一种或其组合。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述腐殖酸类包括褐煤腐殖酸、风化煤腐殖酸中的任一种或其组合。

8.一种磷酸脲二铵全水溶液肥，其特征在于，由权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的磷酸脲二铵全水溶液肥，其特征在于，所述磷酸脲二铵全水溶液肥的N含量为150g/L-250g/L，P含量为300g/L-500g/L。

10.根据权利要求8或9所述的磷酸脲二铵全水溶液肥，其特征在于，所述磷酸脲二铵全水溶液肥的pH值为7.2-8.2。