CN113683463A - 一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，属于肥料技术领域，第一步、制备出处理后的壳聚糖；第二步、制备出载体料；第三步、制备出改性海藻酸钠；第四步、制备出终乳液；第五步、按重量份计，将20‑35份无机肥料、20‑40份有机肥料、5‑10份膨润土和3‑12份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入75‑100份终乳液进行包衣，制得包衣料；第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料；通过将有机肥料、无机肥料等进行包衣，防止生物菌剂与其直接接触，导致微生物的有效活菌数降低，影响生物菌剂的功效，制备出的肥料具有极高的养分，促进农作物生长。

Description

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体地，涉及一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺。

背景技术

长期大量使用化肥，土壤板结，作物品质下降，口感不好，甚至造成环境污染，影响人畜健康。微生物肥料可以改良土壤结构、提高肥效，创造有益微生物为主的根际环境，克服重茬和防治根部病害，促进作物生长，在提高产量、改善作物品质、提高作物抗性、改善土壤性质方面具有重要作用。

目前对微生物肥料的研究多集中在固氮、分解土壤有机物质和难溶性矿物、抗病与刺激作物生长、根系共生菌等领域，但是传统工艺生产的复合微生物肥料中无机养分含量直接会影响微生物的有效活菌数。微生物肥料肥效的发挥直接受肥料中所含有效菌数、活性大小等质量因素的影响，只有当这些有益微生物处于旺盛的繁殖和新陈代谢的情况下，物质转化和有益代谢产物才能不断形成，才能发挥效果，否则会直接影响肥料品质，导致肥效下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步、将壳聚糖加入质量分数3％醋酸溶液中，滴加质量分数10％过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数5％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，静置过滤，将滤液减压浓缩，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶20-25，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4-4.5％；

第一步中先将壳聚糖溶解在醋酸溶液中，醋酸溶液作为均相介质，过氧化氢作为氧化剂，通过氧化降解制备出处理后的壳聚糖，该壳聚糖为低分子量壳聚糖，相对于壳聚糖，其具有良好的水溶性；

第二步、将处理后的壳聚糖加入质量分数5％氢氧化钠水溶液中，45-50℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料，控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为3.5-5∶100-125，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5；

第二步中先将处理后的壳聚糖与氢氧化钠反应，之后与氯乙酸反应，制备出载体料，通过氯乙酸在低碱浓度下对处理后的壳聚糖进行改性，制得载体料，处理后的壳聚糖本身具有一定的水溶性，而制备的载体料在保留壳聚糖大分子链的同时，C2和C4的N位和O位上氢被亲水基团羧甲基部分取代，而且引入了羧甲基基团，增大了分子链间的距离，使得处理后的壳聚糖的规整性被破坏，赋予该载体料良好的水溶性；

第三步、将海藻酸钠加入体积分数50％乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠，控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.3-1.5∶1.5-1.8，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1；

第三步中通过偏高碘酸钠对海藻酸钠进行氧化，制备出改性海藻酸钠，加入乙二醇终止反应；

第四步、将乳化剂司班80加入环己烷中，边搅拌边加入质量分数3％改性海藻酸钠水溶液，5000r/min的转速高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加质量分数3％载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后以100r/min的转速继续搅拌并反应24h，10000r/min的转速离心3min，制得终乳液，控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1；

第四步中将环己烷作为油相，改性海藻酸钠水溶液作为水相，加入乳化剂，先制备出一种初乳液，之后加入载体料的水溶液，高速搅拌下改性海藻酸钠水溶液分散为液滴，提供反应场所，加入载体料，载体料上的氨基与改性海藻酸钠水溶液上的醛基反应，形成席夫碱键，而且改性海藻酸钠自身能作为交联剂，不用额外加入交联剂，最后制备出终乳液。

第五步、按重量份计，将20-35份无机肥料、20-40份有机肥料、5-10份膨润土和3-12份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入75-100份终乳液进行包衣，制得包衣料；

第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料，该每克复合肥料中有效活菌数为7x10⁸cfu。

进一步地：第五步中无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

进一步地：第五步中有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

进一步地：第六步中所述复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。

本发明的有益效果：

本发明复合肥料中包括复合生物菌剂和包衣料，通过将有机肥料、无机肥料等进行包衣，防止生物菌剂与其直接接触，导致微生物的有效活菌数降低，影响生物菌剂的功效，通过有机肥料，无机肥料和复合生物菌剂进行复配，使得制备出的肥料具有极高的养分，促进农作物生长，而且通过终乳液进行包衣，终乳液制备过程中改性海藻酸钠水溶液作为水相，先制备出一种初乳液，之后加入载体料的水溶液，高速搅拌下改性海藻酸钠水溶液分散为液滴，提供反应场所，加入载体料，载体料上的氨基与改性海藻酸钠上的醛基反应，形成席夫碱键，而且改性海藻酸钠自身能作为交联剂，不用额外加入交联剂，最后制备出终乳液，包衣后形成的包衣材料为载体料负载有改性海藻酸钠的复合料，该载体料具有良好的水溶性，当施肥后，包衣料遇水能够加速其内部有机、无机肥料释放，有机肥料中的成分既能够对农作物提供养分，也能够提高生物菌剂中微生物的生长活性，协同提高复合肥料对农作物生长的促进作用。

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

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步、将壳聚糖加入质量分数3％醋酸溶液中，滴加质量分数10％过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数5％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，静置过滤，将滤液减压浓缩至体积的10％，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶20，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4％；

第二步、将处理后的壳聚糖加入质量分数5％氢氧化钠水溶液中，45℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料，控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为3.5∶100，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5；

第三步、将海藻酸钠加入体积分数50％乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠，控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.3∶1.5，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1；

第四步、将乳化剂司班80加入环己烷中，边搅拌边加入质量分数3％改性海藻酸钠水溶液，5000r/min的转速高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加质量分数3％载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后以100r/min的转速继续搅拌并反应24h，10000r/min的转速离心3min，制得终乳液，控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1；

第五步、按重量份计，将20份无机肥料、20份有机肥料、5份膨润土和3份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入75份终乳液进行包衣，制得包衣料；

无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料，该每克复合肥料中有效活菌数为7x10⁸cfu。

复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。

实施例2

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步、将壳聚糖加入质量分数3％醋酸溶液中，滴加质量分数10％过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数5％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，静置过滤，将滤液减压浓缩至体积的10％，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶22，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4.2％；

第二步、将处理后的壳聚糖加入质量分数5％氢氧化钠水溶液中，45℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料，控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为4∶110，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5；

第三步、将海藻酸钠加入体积分数50％乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠，控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.3∶1.5，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1；

第四步、将乳化剂司班80加入环己烷中，边搅拌边加入质量分数3％改性海藻酸钠水溶液，5000r/min的转速高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加质量分数3％载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后以100r/min的转速继续搅拌并反应24h，10000r/min的转速离心3min，制得终乳液，控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1；

第五步、按重量份计，将25份无机肥料、30份有机肥料、6份膨润土和5份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入80份终乳液进行包衣，制得包衣料；

无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料，该每克复合肥料中有效活菌数为7x10⁸cfu。

复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。

实施例3

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步、将壳聚糖加入质量分数3％醋酸溶液中，滴加质量分数10％过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数5％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，静置过滤，将滤液减压浓缩至体积的10％，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶24，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4.5％；

第二步、将处理后的壳聚糖加入质量分数5％氢氧化钠水溶液中，50℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料，控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为4.5∶120，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5；

第三步、将海藻酸钠加入体积分数50％乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠，控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.4∶1.6，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1；

第四步、将乳化剂司班80加入环己烷中，边搅拌边加入质量分数3％改性海藻酸钠水溶液，5000r/min的转速高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加质量分数3％载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后以100r/min的转速继续搅拌并反应24h，10000r/min的转速离心3min，制得终乳液，控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1；

第五步、按重量份计，将30份无机肥料、35份有机肥料、8份膨润土和10份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入90份终乳液进行包衣，制得包衣料；

无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料，该每克复合肥料中有效活菌数为7x10⁸cfu。

复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。

实施例4

一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，包括如下步骤：

第一步、将壳聚糖加入质量分数3％醋酸溶液中，滴加质量分数10％过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后滴加质量分数5％氢氧化钠溶液调节pH，直至pH＝10，静置过滤，将滤液减压浓缩至体积的10％，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶25，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4.5％；

第二步、将处理后的壳聚糖加入质量分数5％氢氧化钠水溶液中，50℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料，控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为5∶125，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5；

第三步、将海藻酸钠加入体积分数50％乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠，控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.5∶1.8，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1；

第四步、将乳化剂司班80加入环己烷中，边搅拌边加入质量分数3％改性海藻酸钠水溶液，5000r/min的转速高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加质量分数3％载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后以100r/min的转速继续搅拌并反应24h，10000r/min的转速离心3min，制得终乳液，控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1；

第五步、按重量份计，将35份无机肥料、40份有机肥料、10份膨润土和12份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入100份终乳液进行包衣，制得包衣料；

无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

第六步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料，该每克复合肥料中有效活菌数为7x10⁸cfu。

复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。

对比例1

本对比例与实施例1相比，未进行包衣，直接将各组分混合。

对比例2

本对比例与实施例1相比，未加入复合生物菌剂。

对比例3

本对比例为市售湖北某公司生产的生物复合肥料。

对实施例1-4和对比例1-3制备出的生物复合肥料的功效进行验证；

供试土壤：该土壤类型为棕壤，地势平坦，排灌条件较好，肥力较好，未搞过肥料示范试验，土壤养分状况如下表1；

表1

供试肥料：实施例1-4所述肥料；供试作物：番茄，品种毛粉802，2020年4月18日种植，种植方式为起垄直播，每垄种植两行，畦宽70cm，行距50cm，株距40cm；对照组：对比例1-3所述肥料。

栽植前亩施农家肥1000kg，实施例1-4所述肥料80-100kg，撒施地面后翻耕，不再额外施用复合肥；追肥：整个生育期中间追施肥料3次，每次30kg/亩，随水冲施，结果如下表2所示：

表2

从上表2中能够看出本发明制备出的复合肥料对农作物生长具有高效促进作用。

在说明书的描述中，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 (8)

1.一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：

第一步、将处理后的壳聚糖加入氢氧化钠水溶液中，45-50℃水浴加热，匀速搅拌并反应2h，之后加入氯乙酸，升温至85℃，匀速搅拌并反应5.5h，制得载体料；

第二步、将海藻酸钠加入乙醇水溶液中，加入偏高碘酸钠，避光搅拌并反应4h，反应结束后滴加乙二醇终止反应，抽滤，洗涤滤饼并干燥，制得改性海藻酸钠；

第三步、将乳化剂加入环己烷中，边搅拌边加入改性海藻酸钠水溶液，高速搅拌30min，制得初乳液，之后缓慢滴加载体料的水溶液，匀速搅拌1h，之后继续搅拌并反应24h，离心3min，制得终乳液；

第四步、按重量份计，将20-35份无机肥料、20-40份有机肥料、5-10份膨润土和3-12份腐殖酸混合均匀，粉碎研磨，过50目筛，制得混合料，造粒，制得基料，烘干后加入包衣锅内，加入75-100份终乳液进行包衣，制得包衣料；

第五步、将复合生物菌剂和包衣料混合均匀，制得复合肥料。

2.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第一步中处理后的壳聚糖包括如下步骤制成：将壳聚糖加入醋酸溶液中，滴加过氧化氢水溶液，升温至75℃，匀速搅拌并反应4h，反应结束后调节pH，直至pH＝10，静置过滤，减压浓缩，浓缩液用无水乙醇析出沉淀，静置过滤，洗涤、冷冻干燥，制得处理后的壳聚糖，控制壳聚糖和醋酸溶液重量比为1∶20-25，过氧化氢水溶液的用量为醋酸溶液体积的4-4.5％。

3.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第一步中控制处理后的壳聚糖和氢氧化钠水溶液的重量比为3.5-5∶100-125，处理后的壳聚糖与氯乙酸的重量比为1∶5。

4.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第二步中控制海藻酸钠和乙醇水溶液的重量比为1∶10，海藻酸钠和偏高碘酸钠的重量比为1.3-1.5∶1.5-1.8，乙二醇与偏高碘酸钠的摩尔比为1∶1。

5.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第三步中控制乳化剂、环己烷、改性海藻酸钠水溶液和载体料的水溶液的重量比为1.5∶30∶3∶1。

6.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第四步中无机肥料为尿素、磷酸钾和过磷酸钙按照1∶1.5∶2的重量比混合而成。

7.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第四步中有机肥料为草木灰、贝壳粉和油渣按照0.5∶3∶5的重量比混合而成。

8.根据权利要求1所述的一种基于生物菌剂的复合肥料的生产工艺，其特征在于：第五步中所述复合生物菌剂为多粘类芽孢杆菌Suno-2、解淀粉芽孢杆菌Suno-5和木霉Suno-12按照1∶1∶1.5的质量比混合而成。