CN113402308A

CN113402308A - 一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法

Info

Publication number: CN113402308A
Application number: CN202110700478.5A
Authority: CN
Inventors: 王仁宗; 聂响亮; 刘裕
Original assignee: Hubei Forbon Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Forbon Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2021-09-17

Abstract

本发明公开了一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于按以下步骤进行：将一定量的纳滤海水捕集二氧化碳所得碳酸钙和碳酸镁粉体加入到液相包膜材料中，然后加入分散剂和表面活性剂，制得具有更好缓释性能的缓释包膜材料，再将缓释包膜材料在颗粒肥料的表面进行包膜，经烘干后，即得到缓释肥料，且缓释包膜材料可生物降解。该方法制备的缓释肥料具有环保、价廉的优点，同时还增加了钙、镁等营养元素。本发明通过在液相造粒剂中加入纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁，得到缓释性能更好的缓释包膜材料。利用这种缓释包膜材料制得的缓释肥料颗粒强度40‑60N，养分释放周期为60‑120天，包膜材料的降解周期为90‑150天。

Description

一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，涉及一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，特别是公开了一种利用纳米级碳酸钙和碳酸镁制得具有缓释性能包膜材料制备缓释肥料的方法。

背景技术

缓控释肥是一种新型肥料，对于提高肥料利用率、减少肥料的施用意义重大。缓控释肥的作用原理是通过物理或化学手段，将肥料的养分释放曲线与作物的需肥曲线相拟合，在作物需肥时释放养分，实现按需分配，从而减少肥料的浪费，提高肥料利用率。对于包膜缓释肥而言，则存在养分释放周期过短、包膜材料无法实现生物降解的问题。

合成高分子(包括如聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，以及热固性树脂等)包膜的特点是包膜厚度可以控制，对土壤条件不十分敏感、养分扩散速率由聚合物的化学性质控制，因而可实现对养分的控释。该类包膜的缺点是价格高，一般不溶于水，需要有机溶剂溶解，包膜工艺比较复杂，且因其在土壤中分解缓慢而带来环境污染。

CN101759497A公开了一种聚氨酯树脂包膜控释肥料，其粒径范围2.0-5.0mm，包膜率为2-9％，养分释放期是1-12个月，制作方法是：称量溶质加入到二甲苯中搅拌均匀，配置包膜溶液，然后在流化床中喷涂到颗粒肥料表面，二甲苯迅速挥发，溶质在肥料颗粒表面固化成膜，直到完成包膜过程制得聚氨酯树脂包膜控释肥料。该方法使用有机溶剂，成本高，回收困难，且包膜材料无法生物降解。CN101973808B公开一种淀粉包膜材料及其在包膜缓控释肥料中的应用。该包膜材料由淀粉、纤维素、腐殖酸和交联剂组成，包膜材料具有良好的成膜和抗水性能，且可降解，所述材料的生产、应用具有环境友好性。通过调整包膜材料的组分组成、包膜材料和颗粒肥料的比例，可制备不同释放期的缓控释肥料。该方法制得包膜缓释肥的缺点是养分释放周期偏短。CN102167647B本发明公开了一种可降解复合包膜材料及制备方法和在缓释肥料中的应用。该复合包膜材料由淀粉、纤维素、聚乙烯醇、交联剂、复配改性剂和粉体填料组成，其制备方法为：首先将淀粉、纤维素和聚乙烯醇加水搅拌均匀，加入交联剂并逐步升温糊化，然后将复配改性剂和粉体填料加入其中搅拌均匀。将该水基乳液状的复合包膜材料均匀的喷涂到肥料颗粒表面，经加热和干燥得到一种包膜型的缓释肥料。该方法也存在养分释放周期短的问题。CN112159269A公开了一种植物油基聚氨酯包膜肥料及其制备方法，本发明通过在植物油基聚氨酯包膜内掺入低表面能且价格低廉易得的纳米炭黑构建微纳米超疏水涂层，进而制备超低包覆率植物油基聚氨酯控释肥料，提高单位质量控释肥料养分含量，能够达到延长包膜肥料的控释效果和减少包膜材料的用量的目的。然而包膜材料的降解仍然是问题所在。

发明内容

本发明目的为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，通过在液相包膜材料中加入纳滤海水捕集二氧化碳所得的纳米级碳酸钙和碳酸镁，制得具有缓释性能的缓释包膜材料，然后在颗粒肥料的表面进行包裹，制得包膜缓释颗粒肥料。本发明将纳滤海水捕集二氧化碳所得纳米级碳酸钙和碳酸镁分散到可降解型包膜材料中，可以形成致密的疏水层，在颗粒肥料表面包膜后可以达到良好的缓释到效果。淀粉等可降解包膜材料的问题是养分释放周期过短，本发明在这类包膜材料中加入纳米级碳酸钙和碳酸镁，作为加强材料，能提升包膜材料的耐水性和强度，使得包膜肥料养分的释放周期大大延长，膜材的生物降解性也没有影响。

本发明采用以下技术方案：

利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于按以下步骤进行：将一定量的纳滤海水捕集二氧化碳所得碳酸钙和碳酸镁粉体加入到液相包膜材料中，然后加入分散剂和表面活性剂，制得具有更好缓释性能的缓释包膜材料，再将缓释包膜材料在颗粒肥料的表面进行包膜，经烘干后，即得到缓释肥料。

所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为10nm-1000nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为60-99％。

所述的液相包膜材料为1％-20％质量浓度的改性淀粉水溶液、酰胺水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚乳酸水溶液、硅酸钠水溶液中的一种或两种以上混合物。

所述的碳酸钙和碳酸镁的添加量为缓释包膜材料质量的1％-30％。

所述的分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或两种以上混合物，表面活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上混合物，分散剂和表面活性剂用量分别为缓释包膜材料用量的0.1-2％。

所述的缓释包膜材料的用量为肥料总量的1-10％。

与常规包膜方法制备缓释肥相比，本发明具有以下突出的优点：

1、工艺操作简单，采用传统的复混肥制造工艺即可，无需额外增加设备；2、制备成本低，碳酸钙、碳酸镁既作为包膜材料的组成部分，又添加了提高植物生长所需的钙、镁元素，降低了肥料的综合成本；3、缓释性能好，本发明制备的包膜缓释肥，养分释放周期达到国际标准；4、环境友好，所用碳酸钙、碳酸镁的获得低碳环保，降低了碳排放，该缓释材料的制备和使用也不会产生任何环境问题，相比树脂包膜的难以降解，该方法具有环境友好性。

具体实施方式

结合实施例对本发明作进一步描述。各实施例按质量百分比计。

实施例一

将占缓释包膜材料10％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为15％的改性淀粉溶液中(改性淀粉溶液占缓释包膜材料89％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为10nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为60％，然后依次加入占缓释包膜材料为0.5％的硅酸钠和0.5％的脂肪酸甘油酯，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将颗粒肥料(复合肥15-15-15)送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量2％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释复合肥。所得缓释肥颗粒强度40N,养分释放周期为60天，膜材降解周期为90天。

实施例二

将占缓释包膜材料15％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为20％的聚乙烯醇水溶液中(聚乙烯醇水溶液占缓释包膜材料83.8％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为1000nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为80％，然后依次加入占缓释包膜材料为0.2％的三聚磷酸钠和1％的十二烷基苯磺酸钠，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将颗粒肥料磷酸二铵送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量5％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释DAP。所得缓释肥颗粒强度45N,养分释放周期为90天，膜材降解周期为120天。

实施例三

将占缓释包膜材料20％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为10％的聚乳酸水溶液中(聚乳酸水溶液占缓释包膜材料78.8％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为100nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为99％，然后依次加入占缓释包膜材料为1％的焦磷酸钠和0.2％的聚山梨酯，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将圆颗粒硫酸钾送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量10％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释钾肥。所得缓释肥肥颗粒强度60N,养分释放周期为120天，膜材降解周期为150天。

实施例四

将占缓释包膜材料1％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为1％的改性淀粉溶液中(改性淀粉溶液占缓释包膜材料96.9％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为100nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为70％，然后依次加入占缓释包膜材料为1％的硅酸钠、1％六偏磷酸钠和0.1％的硬脂酸，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将颗粒肥料(复合肥15-15-15)送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量1％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释复合肥。所得缓释肥颗粒强度45N,养分释放周期为70天，膜材降解周期为100天。

实施例五

将占缓释包膜材料30％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为5％的酰胺水溶液中(酰胺水溶液占缓释包膜材料67.9％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为200nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为70％，然后依次加入占缓释包膜材料为0.1％的三聚磷酸钠、1％的十二烷基苯磺酸钠和1％的聚山梨酯，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将颗粒肥料磷酸二铵送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量5％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释DAP。所得缓释肥颗粒强度50N,养分释放周期为95天，膜材降解周期为120天。

实施例六

将占缓释包膜材料20％的纳滤海水捕集二氧化碳所得粉状碳酸钙和碳酸镁，加入到质量浓度为10％的硅酸钠水溶液中(硅酸钠水溶液占缓释包膜材料78.8％)，搅拌均匀，所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为100nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为99％，然后依次加入占缓释包膜材料为1％的焦磷酸钠和0.2％的聚山梨酯，得到均一的悬浮乳液，即为缓释包膜材料。将圆颗粒硫酸钾送入包膜机中，在肥料的滚动过程中喷涂占肥料重量10％的缓释包膜材料，经干燥、筛分，即可获得包膜缓释钾肥。所得缓释肥肥颗粒强度50N,养分释放周期为110天，膜材降解周期为150天。

Claims

1.利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于按以下步骤进行：将一定量的纳滤海水捕集二氧化碳所得碳酸钙和碳酸镁粉体加入到液相包膜材料中，然后加入分散剂和表面活性剂，制得具有更好缓释性能的缓释包膜材料，再将缓释包膜材料在颗粒肥料的表面进行包膜，经烘干后，即得到缓释肥料。

2.根据权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于：所述的纳滤海水捕集二氧化碳所得的碳酸钙和碳酸镁为直径为10nm-1000nm的粉状碳酸钙和碳酸镁，碳酸钙和碳酸镁的纯度为60-99％。

3.根据权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于：所述的液相包膜材料为1％-20％质量浓度的改性淀粉水溶液、酰胺水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚乳酸水溶液、硅酸钠水溶液中的一种或两种以上混合物。

4.根据权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于：所述的碳酸钙和碳酸镁的添加量为缓释包膜材料质量的1％-30％。

5.根据权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于：所述的分散剂为硅酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或两种以上混合物，表面活性剂为脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上混合物，分散剂和表面活性剂用量分别为缓释包膜材料用量的0.1-2％。

6.根据权利要求1所述的利用纳滤海水捕集二氧化碳产物制备缓释肥料的方法，其特征在于：所述的缓释包膜材料的用量为肥料总量的1-10％。