CN113731135B - 一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，包括以下步骤：1）将无机强碱水溶液与氨基酸废液混合反应获得氨基酸盐水溶液；2），将有机胺水溶液与氨基酸废液反应获得有机胺氨基酸水溶液；3），将金属盐溶液与氨基酸废液反应获得氨基酸微量元素螯合物；4），将醇溶液与氨基酸废液反应制备水溶性醇改性氨基酸溶液；5），将步骤1）至步骤4）获得的溶液依次按照重量百分比45%‑55%，20%‑30%，10%‑25%，5%‑20%混合制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液均质获得无机盐修饰活化氨基酸盐溶液；6)，加入复合微生物菌剂。本发明二氧化碳捕捉剂，具有高效捕捉CO2的功能，同时本身或吸附饱和CO2后作为肥料可以预防病虫害，杀菌杀毒，促进植物生长的功能。

Description

一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂
技术领域
本发明涉及一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，属于二氧化碳捕捉技术领域。
背景技术
全球气候变暖已成为国际热点问题，将严重危害自然生态系统的平衡，威胁人类的食物供应和居住环境，从而给全球环境带来重大的变化和影响；《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》要求工业化国家履行控制CO2等温室气体的排放量的责任，如何减少二氧化碳排放，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题 。
加工氨基酸剩余的液体和下脚料形成的氨基酸废液，相关数据统计全国每年产生植物源氨基酸废液和下脚料近8亿吨，主要来源：味精废液、酵母发酵液原料、工业氨基酸、医药氨基酸和食用氨基酸工厂。如味精氨基酸废液含有植物需要的约十几种种氨基酸，一定量的无机盐，还含有一定量的菌体蛋白（又叫微生物蛋白、单细胞蛋白、丰富的辅酶类和生物活性物质，如辅酶A、辅酶Q麦角固醇）。因为味精的主要成份是谷氨基酸，在水溶性肥料生产中企业可将其直接用做原料，为作物提供氮，硫等矿物元素，氨基酸组分具有螯合作用。
发明内容
本发明提供一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，采用加工氨基酸剩余的液体和下脚料产生的氨基酸废液作为原料，分阶段的制备不同特性的原料混合实现良好吸附二氧化的功效，同时可以作为化肥使用，提供植物叶片的光合作用效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，包括以下步骤：
步骤1），将无机强碱水溶液与第一份氨基酸废液混合反应获得氨基酸盐水溶液；
步骤2），将有机胺水溶液与第二份氨基酸废液反应，获得有机胺氨基酸水溶液；
步骤3），将可解离出微量元素金属离子的金属盐溶液与第三份氨基酸废液反应，获得氨基酸微量元素螯合物；
步骤4），将醇溶液与第四份氨基酸废液反应，制备水溶性醇改性氨基酸溶液；
步骤5），将步骤1）至步骤4）获得的溶液依次按照重量百分比45%-55%， 20%-30%，10%-25%，5%-20%混合制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用胺类物质调剂pH，将无机盐修饰活化剂溶液按所述改性氨基酸及氨基酸盐混合液比例的0.1%-1%加入，均质获得无机盐修饰活化氨基酸盐溶液；
步骤6)，向步骤5）的无机盐修饰活化氨基酸盐溶液中加入糖源、碳源、搅拌混合均匀，加入复合微生物菌剂，室温密闭封存，形成复合微生物菌剂复合氨基酸（盐）溶液，采用胺类物质调节pH值，即获得可用于肥料的二氧化碳捕捉剂。
本发明的有益效果是：通过本发明原料和方法制备的可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，具有高效捕捉CO2的功能，同时本身或吸附饱和CO2后作为肥料可以预防病虫害，杀菌杀毒，促进植物生长的功能。
本发明利用加工氨基酸剩余的液体和下脚料形成的氨基酸废液，制备二氧化碳捕捉剂可以用于工业的CO2捕捉，也可为植物光合作用提供CO2捕捉剂，同时又是一种植物具有广谱功能的螯合肥料，且提高了实现废液资源的有效利用，具有较好的社会效益
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤1）中无机强碱水溶液中的无机强碱的摩尔含量与所述第一份氨基酸废液中氨基酸的摩尔含量的摩尔比例为2：1-1：2；优选地，无机强碱水溶液为摩尔浓度为0.1mol/l-0.5mol/l氢氧化钾或氢氧化钠水溶液，于pH6.5-8.5，50℃-80℃下螯合反应60min，制取氨基酸钾（钠）溶液，具体工艺为检测氨基酸废液汇总氨基酸总量，按照比例加入氢氧化钾或氢氧化钠水溶液，调整pH值，离心，取上清液，进行浓缩获得氨基酸钾盐溶液。
进一步，步骤2）中所述有机胺水溶液中有机胺的摩尔量与第二份氨基酸废液中氨基酸摩尔量的摩尔比为1：1-1：3；具体工艺为按照比例在氨基酸废液中加入有机胺，调pH值，离心，取上清液，浓缩获得有机胺氨基酸盐溶液。
进一步，步骤3），所述第二份氨基酸废液中氨基酸摩尔量与所述微量元素金属离子的摩尔比即2：1-1：3；具体工艺为根据氨基酸废液的测试分析报告中的氨基酸含量，可以采用0.1mol/l-1 mol/l氢氧化钙水溶液调节pH为6.5-8.5，按照上述投料比混合，于pH6.5-8.5，50℃-80℃下螯合反应60min；离心 、取上清液、浓缩获得氨基酸微量元素螯合物溶液。
氨基酸配体与金属离子的摩尔比即投料比，是影响螯合反应的重要的因素，理论上讲，配位比太小则 螯合程度不高，不能形成稳定的螯合物；配位比太大则螯合物稳定性过高，微量元素难以被生物体吸收利用，同时也会造成氨基酸的浪费，经济上不划算，要求螯合反应既能达到一定程度的最小配位比以保证产品质量，又要能充分利用氨基酸；螯合反应受酸度条件的影响较大，在pH值较低的酸性条件下，由于酸效应的影响，氨基酸难以解离，不能同金属离子配位形成稳定的氨基酸微量元素螯合物；而在pH值较高的碱性条件下，金属离子则会发生水解，以氢氧化物的形式沉淀析出；氨基酸与金属离子的螯合反应为吸热反应，反应温度越高对反应越有利，但若反应温度太高，反应时间过短将导致反应不彻底，且温度太高容易破坏氨基酸及其螯合物，若反应温度太低，则螯合反应速度较慢，反应物收率较低。
进一步，步骤4），所述醇类物质中的氢键供体与第四份氨基酸废液中氨基酸摩尔比为4：1-8：1。具体工艺过程，本发明中醇类物质为氢键供体将氢键供体与氢键受体氨基酸按摩尔比4：1-8：1在反应釜混合后在在集热式恒温加热磁力搅拌下，从室温开始以10℃/h的速率升温，同时对容器进行氮气保护，直至能形成均一稳定的液体，再将其置于鼓风干燥箱中以100℃干燥6h后即得到醇改性氨基酸溶液，然后将所得溶液冷却至室温。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤2），所述有机胺水溶液中的有机胺为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺( DEA)、三乙醇胺(TEA)、3一甲胺基丙胺、N一甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)、N，N－二乙基乙醇胺( DEEA)、N－乙基乙醇胺、2一氨基一2一甲基一1一丙醇胺(AMP)一种或两种以上。
采用有机胺溶液与氨基酸废液中的甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和脯氨酸反应，有机胺氨基酸盐溶液捕捉CO2机理可用两性离子理论解释，反应过程如下所示：
Figure 428071DEST_PATH_IMAGE001
(5)
液相中碱物质M将两性离子去质子，形成氨基甲酸盐离子；
Figure 358987DEST_PATH_IMAGE002
(6)
碱物质M可以是H2O、OH-或醇胺等；此外CO2还可以与溶液中的H2O、OH-反应生成HCO3 -，反应如下：
Figure 799195DEST_PATH_IMAGE003
由于反应式(7)的速率极慢(K=0.026S-，298K)，一般忽略CO2和H2O之间的反应，且当氨基酸盐吸收剂浓度较低时，反应式(8)对总反应速率的贡献较小，可忽略不计；假定两性离子RNHCOO-浓度不变，氨基酸盐吸收CO2的反应是个准稳态过程 ，可以根据式(9)计算出CO2吸收速率rCO2(mol／(m3·s))：
Figure 806466DEST_PATH_IMAGE004
(9)
式中 ；k2为总反应速率常数，m3／(mol·s))；CRNH2、CCO2分别为吸收剂和CO2在液相中的浓度，mol／m3;
有机胺氨基酸盐溶液为碱性类醇胺溶液，植物病原性真菌是造成农作物损失的主要因素之一，由于其耐药性的快速增高，因而寻找高效和经济的植物病原性真菌抑制剂具有重要意义，而醇胺类溶液分子小，结构简单，具有两性特点，易于进行分子修饰，并且与现常用的抗真菌药物相比，其生产工艺简单，价格低廉，因此，醇胺溶液作为一种强效、长效、经济的植物病原性真菌抑菌剂或农药肥料添加剂，对小麦全蚀病菌、玉米大斑、黑曲霉、禾谷镰刀菌和茄腐镰刀菌均有较强的抑制作用。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤3），所述可解离出微量元素金属离子的金属盐溶液中的金属盐为七水硫酸镁，三水硝酸镁、氢氧化钙、五水硫酸铜、氯化铜、硼酸、四硼酸钠、四水八硼酸钠、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、EDTA螯合锌、硫酸锰、氯化锰、EDTA螯合锰、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵和EDTA螯合铁的两种或两种以上。
微量元素是生物体所必需的重要营养要素，微量元素直接或间接地参与机体几乎所有的生理和生化过程，对生物的生命活动起着极其重要的作用，氨基酸还可以起到络合剂的作用，由于N、P、K等大量元素、Zn、Fe、Cu、Mn、B、Mo 等微量元素是作物体内所必需的物质，作物会经常出现缺乏某些元素的症状，其原因是可被作物吸收的有效部分含量太少，而氨基酸可与难溶性元素发生螯合反应，对作物所需元素产生保护作用，并生成溶解度好、易被作物吸收的螯合物，从而有利于植物吸收，而氨基酸则是构成蛋白质的基本结构单元，但是微量元素之间存在拮抗作用，因此不能充分满足植物生长的需求；氨基酸微量元素螯合物可由一种氨基酸与某个金属元素制备单一螯合物，也可由一种可溶性盐与氨基酸可水解蛋白质螯合而成，称为金属蛋白或复合氨基酸螯合物。
本发明采用分步方法制取氨基酸盐，根据氨基酸废液的测试分析报告中的各种氨基酸含量，选取具有CO2吸收特性和定向微量元素反应的氨基酸主要成分，制备各营养成分螯合后再进行复配，解决微量元素之间的拮抗性；分步方法制取氨基酸盐，氨基酸微量元素螯合物虽然成本较高，但其针对性强，可避免重复添加，且添加量少，有利于氨基酸的平衡；分步方法制取氨基酸盐为液相法，整个反应体系的氨基酸含量过量，以利于维持整个复合体系的稳定，且生物学效价明显高于无机态矿物盐。
氨基酸微量元素螯合物是以二价阳离子与给电子体的氨基酸形成配位键，同时又与给电子体的羰基中的氧构成离子键形成五元环或六元环，一般α-氨基酸的螯合物为五元环，β-氨基酸能形成六元环；微量元素与氨基酸之间形成的两种键使该化合物构成五元环或六元环，是化学稳定性和生化稳定性很好的螯合物；螯合物中的二价阳离子，如铁、铜、锰、锌、等均属过渡元素，且已确认是植物必需的微量元素，由于过渡金属元素电子结构的物化性质常会与富含电子对的氧、氮或硫原子配对形成同时具有离子键和配位键的螯合物，而在必需氨基酸中的中性氨基酸分子中，又有氧、氮、硫原子为构成螯合物提供电子；微量元素与氨基酸结合的螯合物，这种结构使分子电荷趋于中性， 在植物体内pH值环境下微量元素的溶解度提高，吸收率增加，生物利用率提高。
优选的，该方法获得螯合型氨基酸镁、钙，螯合型氨基酸镁、钙是由二个氨基酸分子与一个镁原子或钙原子螯合而成，具有环状的配合物称为内配合物亦称为螯合物，螯合物形成的条件有二个:第一条件:配位体必须含有两个或两个以上都能给出电子对的原子(即具有孤对电子)，主要是N、O、S等原子；第二条件:这两个或两个以上都能给出电子对的原子应该间隔两个或三个其他原子，因为只有这样，才有可能形成稳定的五原子环或六原子环，由此可见:配合物与螯合物在形成的条件下比较，螯合物必须成环，所以螯合物较一般配合物稳定性好，不易受外界破坏；氧化镁（钙）、醋酸镁（钙）、碱式碳酸镁（钙）与氨基酸反应后得到的产品，不溶于水，氨基酸镁（钙）是由二个氨基酸分子和一个镁（钙）原子螯合而成，根据Ca2+具有空的轨道Ca原子的电子层结构排布20Ca：1S2、2S2、2P6、3S2、3P6、3d0、4S2、4P0，其中“4P”轨道为空轨道，在氨基酸中N原子电子层结构排布7N：1S2、2S2、2P3中2P3有容易失去的孤对电子；氨基酸钙镁都具备环状结构，所得到的产品，可溶于水，良好的吸收率高达90％，极高的溶解度完全溶于水，其溶解性高于食盐。
进一步，氨基酸微量元素螯合物对植物的生长特别是光合作用具有独特的促进作用，它可以增加植物叶绿素含量，提高酶的活性，促进CO2的渗透，使光合作用更加旺盛，对提高作物品质、增加Vc和糖的含量都有着重要作用，植物喷施或灌施氨基酸营养液肥可增加植物体内所需的各种营养元素，加剧干物质的积累和从植物根部或叶部向其他部位的运转速度和数量，调节大量元素、微量元素以及各种营养成份的比例和平衡状态，从而起到调植物正常生长。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤4），所述醇溶液为甲醇、1-丙醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇、2-甲基-1-丙醇、1-戊醇、1-丁醇或三十烷醇一种或两种以上。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤5），所述无机盐修饰活化剂为碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、K3PO4、K2HPO4和KH2P04或硼酸盐一种或两种以上。
氨基酸盐吸收捕捉剂存在再生过程相对困难，在氨基酸盐吸收剂中添加各种修饰活化剂形成的修饰活化溶液能显著地提高吸收捕捉剂的性能，通过添加修饰活化剂等的无机盐对氨基酸盐溶液进行改性，使其既保持氨基酸盐原有的良好的捕捉吸收性能，又具有良好的再生性能。
氨基酸H00C-R-NH2溶于水形成偶极离子-OOC—R—NH3 +，
Figure 191180DEST_PATH_IMAGE005
（17）
同时偶极离子-OOC—R—NH3 +又发生双重电离，形成质子化阳离子HOOC—R—NH3 +和去质子的阴离子-OOC—R—NH2，此时溶液的pH为氨基酸溶液的等电位点(对于 GLY，pH=5.97)，溶液中存在多种平衡和多种离子，在这些离子中，只有阴离子-OOC—R—NH2 (氨基酸盐)对酸性气体具有反应活性;
Figure 269994DEST_PATH_IMAGE006
（18）
氨基酸盐与CO2的反应机理被认为类似于伯胺的两性离子机理，有以下反应发生：
Figure 564709DEST_PATH_IMAGE007
当(多元)磷酸盐作为修饰活化剂添加于氨基酸盐溶液时，体系中发生下列多级平衡反应，修饰活化剂将影响氨基酸盐吸收CO2的过程，修饰活化效应从本质上加速了CO2传质速率；
Figure 336356DEST_PATH_IMAGE008
磷酸根发生多级水解电离，当CO2进入溶液时，溶液的pH值降低 ，多级电离平衡起到了缓解pH值降低作用，对于氨基酸盐与CO2反应过程，式(21)起到催化活化作用，维持氨基酸盐溶液较高的反应活性，保持持续对CO2的捕捉吸收。
本发明无机盐修饰活化剂能够维持氨基酸盐溶液较高的反应活性，活化作用从本质上加速了CO2传质速率。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，所述复合微生物菌剂为EM菌或枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌蕈状变种、地衣形芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、尘埃芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌中的两种以上。
本发明添加有复合微生物菌剂不仅可改良土壤理化性质，且可减轻各种土传病害的发生，将芽孢杆菌与有机载体混合施用，可促进作物生长，抑制病害发生，改善土壤理化性质。
将微生物菌剂与氨基酸水溶肥混用可有效抑制枯萎病的发生，土壤碱解氮、速效钾和有机质含量得到提高，土壤生物活性如过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶等得到增强，细菌和放线菌数量得到增加；菌剂与氨基酸水溶肥配施可显著提高土壤速效钾和速效磷含量以及土壤碱性磷酸酶活性，采用复合微生物菌剂和氨基酸水溶肥组合施用，对土壤理化性状和微生物具有明显的改良和改善作用，有利于减少病害发生；从增产角度看，氨基酸与微生物菌剂同时使用，为微生物菌和作物生长提供了营养物质，有效改善了土壤生态，增强植物从土壤中吸收养分的能力，从而提高了作物的产量。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，所述氨基酸废液包括甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸和赖氨酸。
氨基酸下脚料的废液中甘氨酸（5.2-64.8g/l）、丙氨酸（3.4-35.5 g/l）、精氨酸（1.2-10.6g/l）、脯氨酸（20-120.6g/l）、赖氨酸（2-30.2g/l）。
通过步骤1）可以获得丙氨酸钾、脯氨酸、甘氨酸钾、精氨酸钾溶液，
丙氨酸钾、脯氨酸、甘氨酸钾、精氨酸钾4种氨基 酸盐溶液具有更好的CO2吸收特性；用HOOC-R-NH2来表示氨基酸，其中R表示为链烷基或拥有氨基(—NH2)链烷氨基，当氨基酸在水中溶解时，将会在水溶液中建立如下的平衡：
Figure 693519DEST_PATH_IMAGE009
在水溶液中，羧酸根基团会失去一个质子，而氨基将会得到这个质子形成两性离子-OOC-R-NH+ 3，因此，为保证氨基能顺利与CO2发生化学反应，-OOC-R-NH+ 3必须先脱去一个质子，其一般可通过在氨基酸溶液中添加KOH等来完成，从而形成氨基酸盐溶液；
-OOC-R-NH+ 3+KOH→K++-OOC-R-NH2+H2O (2)
氨基酸盐可以与CO2发生化学反应，从而吸收CO2。其化学反应过程与传统胺反应过程类似，主要生成氨基甲酸盐，同时反应中也会伴随着氨基甲酸盐的水解反应过程分别如下式：
Figure 19765DEST_PATH_IMAGE010
进一步，氨基酸钾可以对作物根系生长发育有良好的促进作用，加速细胞分裂，提高了根系可溶性蛋白质含量，提高了根系活性，有利于维持植株正常的生理功能，保证根茎迅速膨大，并最终提高产量，氨基酸钾中氨基酸的浸湿作用而增加溶解度，另一方面氨基酸中的活性官能团对钾素产生吸附而减少淋失和被土壤晶格固定；氨基酸钾可以刺激生物及微观生物的活性，氨基酸可为土壤生物和微生物提供主要的能量来源，能够改善植株根系土壤环境促进土壤有益微生物繁衍并延缓微生物的衰减速率，使土壤微生物能够长时间保持旺盛的生命活动，从而促进植物的生长发育，提高作物的抵御病虫害的能力；
且由于氨基酸钾分子量小，活性和溶解性高，很容易进入细胞体内，有机钾能使原生质水合强度增加，防止细胞质外渗，这样就提高了植物的保水性，增加了对干旱，霜冻，盐胁迫等不利环境条件的抵御能力，植物的根能24小时都能吸收氨基酸，植物的茎叶也能24小时吸收吸收氨基酸钾，同时吸收氨基酸钾捕捉的CO2，提供充足的光合作用原料，作物除能通过转氨基作用、脱氨基作用进行氨基酸转化外，还能通过三梭酸循环、糖酵解和其它代谢途径形成有机酸、糖合物，最后转化为蛋白质等植物的组成部植物对氨基酸的代谢可能从根部或叶绿体发生转运作用，并能向其他部位转运。
步骤4）中作为氢键受体的氨基酸，主要是氨基酸废液成分中的赖氨酸和精氨酸，氨基酸同时具有氨基和羧基，可以制备醇改性氨基酸溶液，这为调节合成的醇改性氨基酸溶液的pH提供了可能的途径，可以通过调节溶液pH实现对CO2选择性捕捉，同时氨基酸上的氨基基团是十分有效的捕集CO2反应位点，醇改性氨基酸溶液是一种低毒的绿色溶剂，且具有热稳定好，蒸汽压低等更有利于捕集CO2的特性，氨基酸废液都是价廉易得且完全无污染的原料，使用氨基酸废液制备醇改性氨基酸溶液具有低廉的成本和对环境友好的特点。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤1）至步骤6），溶液pH调至6.5-8.5。
本发明如上所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂，进一步，步骤1）至步骤6），溶液反应温度为50℃-80℃。
胺类物质调整pH，可以是一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺( DEA)、三乙醇胺(TEA)、3一甲胺基丙胺、N一甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)、N，N－二乙基乙醇胺( DEEA)、N－乙基乙醇胺、2一氨基一2一甲基一1一丙醇胺(AMP)一种或两种以上。
本发明作为一种新型绿色CO2吸收剂，吸收剂本身的生物降解性更优且毒性低，大规模所带来的环境危害小；其功能基团为活性氨基，与CO2的反应机理、吸收及解吸性能与醇胺类似，具有替代醇胺吸收剂的潜力；氨基酸盐是一种盐溶液，其蒸汽压极低，吸收剂挥发损失小，吸收剂使用寿命更长；氨基酸盐抗氧化性强，更为适合于热电厂烟道气高氧含量条件下CO2的吸收，吸收剂稳定性高、降解少，因此净化后气体中有害物夹带量小，对环境影响小。且水溶性氨基酸盐是优良的水溶性肥料，它富含活性肽、氨基酸、天然生长活性物质等，具有解除药害、增产保质、营养均衡、保根明显、增强抗性、抑制盐碱等多重功效；含氨基酸水溶肥作为有机载体可较好地促进复合微生物菌剂细胞的生长和繁殖的作用，土壤有效磷和速效钾含量显著上升，碱解氮显著增加，同时根结线虫数量显著下降，复合微生物菌剂与氨基酸水溶肥改善土壤养分，降低土壤病原菌数量，改善土壤微生物群落，有利于减少病害的发生，含氨基酸水溶肥可激活复合微生物菌剂，其与含氨基酸水溶肥组合施用可降低枯萎病的发生。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。以下实施例所给出的数据包括具体操作和反应条件及产物。产物纯度通过核磁共振鉴定。
以下实施例采用的食用氨基酸工厂加工剩余或下脚料产生的氨基酸废液的成分测试分析见下表
Figure 372249DEST_PATH_IMAGE011
实施例1
步骤1）氨基酸钾盐水溶液的制备
采用10L浓度0.4mol/l氢氧化钾水溶液与0.5L氨基酸反应，采用20%一乙醇胺调节pH=7.0，温度控制60℃下螯合反应60min，离心浓缩取上清液得到氨基酸钾溶液（含水率40%）；
步骤2）有机胺氨基酸水溶液的制备
采用4000ml的一乙醇胺水溶液1mol/l与500ml氨基酸反应，温度控制60℃下螯合反应60min，离心浓缩取上清液得到有机胺氨基酸水溶液（含水率40%）；
步骤3）、氨基酸废液与微量元素金属离子反应制备水溶性氨基酸微量元素盐，采用0.5mol/l氢氧化钙水溶液调节调节PH为8.5，按照氨基酸配体与金属离子的摩尔比2:1投料比，取1L的复合氨基酸溶液，分别加入1L0.3mol/L的ZnSO4.7H2O、1L0.1mol/L的CuSO4.5H2O、1L0.1mol/L的MnSO4.4H2O、1L0.2mol/L的Na2B4O7.5H2O、1L0.15mol/L的MgSO4.7H2O、1L0.15mol/L的FeSO4.7H2O反应60min，离心浓缩取上清液得到氨基酸螯合盐溶液（含水率40%）；
步骤4）、氨基酸废液与醇类反应制备水溶性醇改性氨基酸溶液
采用250ml氨基酸废液，加入4mol乙二醇（含量≥99.8%）在反应釜混合后在在集热式恒温加热60℃磁力搅拌下，从室温开始以10℃/h的速率升温，同时对容器进行氮气保护，直至能形成均一稳定的液体，再将其置于鼓风干燥箱中以100℃干燥6h后即得到醇改性氨基酸溶液（含水率40%），然后将所得溶液冷却至室温；
步骤5）、无机盐修饰活化氨基酸盐溶液
将上述步骤1）-至4）制取溶液按重量百分比55%，30%，10%，5%混合均匀加入均质机制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用浓度20%的一乙醇胺调节pH=8.5，然后将0.2%碳酸钾、0.2%磷酸二氢钾、0.1%四硼酸钠加入改性氨基酸及氨基酸盐混合液，加入均质机混合均匀制备无机盐修饰活化氨基酸盐溶液（含水率40%）；
6）、制备复合微生物菌复合氨基酸溶液；
步骤5）制备的无机盐修饰活化氨基酸盐溶液100kg，按比例依次红糖水2%、琼脂3%、搅拌混合均匀，加入复合微生物菌剂EM1%、枯草芽孢杆菌1%，室温密闭封存24h，形成复合微生物菌剂复合氨基酸（盐）溶液，采用浓度20%的一乙醇胺调节PH=8.5，得到氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂（含水率40%）。
实施例2
步骤1）、氨基酸钾盐水溶液的制备
采用42L浓度0.1mol/l氢氧化钾水溶液与500ml复合氨基酸溶液反应，采用20%的一乙醇胺调节pH=8.0，温度控制80℃下螯合反应60min，离心浓缩取上清液得到氨基酸钾溶液（含水率40%）；
步骤2）、有机胺氨基酸水溶液的制备
采用2000ml的二乙醇胺水溶液1mol/l与1000ml氨基酸反应，温度控制80℃下螯合反应60min，离心浓缩取上清液得到有机胺氨基酸水溶液（含水率40%）；
步骤3）、氨基酸废液与微量元素金属离子反应制备水溶性氨基酸微量元素盐
采用0.5mol/l氢氧化钙水溶液调节调节pH为8.5，按照氨基酸配体与金属离子的摩尔比1:1投料比，取1L的复合氨基酸溶液，分别加入1L0.5mol/L的ZnCL2、1L0.2mol/L的CuCL2.2H2O、1L0.1mol/L的MnCL2.4H2O、1L0.1mol/L的H3BO3、1L0.1mol/L的EDTA螯合铁反应60min，离心浓缩取上清液得到氨基酸螯合盐溶液（含水率40%）；
步骤4）、氨基酸废液与醇类反应制备水溶性醇改性氨基酸溶液；
采用100ml氨基酸废液，加入3.5mol1-丙醇（含量≥99.9%）在反应釜混合后在在集热式恒温加热60℃磁力搅拌下，从室温开始以10℃/h的速率升温，同时对容器进行氮气保护，直至能形成均一稳定的液体，再将其置于鼓风干燥箱中以100℃干燥6h后即得到醇改性氨基酸溶液（含水率40%），然后将所得溶液冷却至室温；
步骤5）、无机盐修饰活化氨基酸盐溶液
将上述步骤1)-4)制取溶液依次按重量百分比50%，25%，15%，10%混合均匀加入均质机制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用浓度20%的一乙醇胺调节pH=8.5，然后将0.1%硫酸钾、0.1%磷酸钾、0.3%Na2B4O7.10H2O加入改性氨基酸及氨基酸盐混合液，加入均质机混合均匀制备无机盐修饰活化氨基酸盐溶液（含水率40%）；
步骤6）、制备复合微生物菌复合氨基酸溶液；
将步骤5）制备的溶液100kg，按比例依次红糖水2%、琼脂3%、搅拌混合均匀，加入地衣形芽孢杆菌1%、枯草芽孢杆菌1%，室温密闭封存24h，形成复合微生物菌剂复合氨基酸（盐）溶液，采用浓度20%一乙醇胺调节PH=8.5，得到氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂（含水率40%）。
实施例3
步骤1）、氨基酸钾盐水溶液的制备
采用20L浓度0.1mol/l氢氧化钾水溶液与480ml氨基酸反应，采用20%一乙醇胺调节pH=7.0，温度控制80℃下螯合反应60min，离心取上清液得到氨基酸钾溶液；
步骤2）、有机胺氨基酸水溶液的制备
采用1000ml的有机胺水溶液1mol/l与250ml复合氨基酸溶液反应，温度控制80℃下螯合反应60min，离心取上清液得到有机胺氨基酸水溶液；
步骤3）、氨基酸废液与微量元素金属离子反应制备水溶性氨基酸微量元素盐
采用0.5mol/l氢氧化钙水溶液调节调节PH为8.5，氨基酸配体与金属离子的摩尔比即1:2投料比，取250ml的复合氨基酸溶液，分别加入1L0.5mol/L的Zn(NO3)26H2O、1L0.1mol/L的CuSO4.5H2O、1L0.5mol/L的MgSO4.7H2O、1L0.2mol/L的(NH4)2FeSO4.6H2O、1L0.5mol/L的Na2B4O7.5H2O、1L0.2mol/L的EDTA螯合锰反应60min，离心取上清液得到氨基酸螯合盐溶液
步骤4）、氨基酸废液与醇类反应制备水溶性醇改性氨基酸溶液
采用250ml氨基酸废液，加入5.0mol丙三醇（含量≥99.9%）在反应釜混合后在在集热式恒温加热60℃磁力搅拌下，从室温开始以10℃/h的速率升温，同时对容器进行氮气保护，直至能形成均一稳定的液体，再将其置于鼓风干燥箱中以100℃干燥6h后即得到醇改性氨基酸溶液，然后将所得溶液冷却至室温；
步骤5）、无机盐修饰活化氨基酸盐溶液
将上述步骤1)-4)制取溶液依次按重量百分比48%，30%，10%，12%混合均匀加入均质机制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用浓度20%为一乙醇胺调节pH=8.5，然后将0.1%硫酸钾、0.1%磷酸钾、0.3%Na2B4O7.10H2O加入改性氨基酸及氨基酸盐混合液，加入均质机混合均匀制备无机盐修饰活化氨基酸盐溶液；
步骤6）、制备复合微生物菌复合氨基酸溶液；
步骤5）制备的无机盐修饰活化氨基酸盐溶液100kg，按比例依次红糖水2%、琼脂3%、搅拌混合均匀，加入地衣形芽孢杆菌0.5%、巨大芽孢杆菌1.5%，室温密闭封存24h，形成复合微生物菌剂复合氨基酸（盐）溶液，采用浓度20%的一乙醇胺调节pH=8.5，得到氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂。
实施例4
步骤1）、氨基酸钾盐水溶液的制备
采用10L浓度0.1mol/l氢氧化钾水溶液与300ml氨基酸反应，采用20%一乙醇胺调节pH=7.0，温度控制80℃下螯合反应60min，离心取上清液得到氨基酸钾溶液；
步骤2）、有机胺氨基酸水溶液的制备
采用0.5mol/l200ml的三乙醇胺水溶液与300ml复合氨基酸溶液反应，温度控制80℃下螯合反应60min，离心取上清液得到有机胺氨基酸水溶液；
步骤3）、氨基酸废液与微量元素金属离子反应制备水溶性氨基酸微量元素盐
采用0.5mol/l氢氧化钙水溶液调节调节PH为8.5，按照氨基酸配体与金属离子的摩尔比1:1.5投料比，取250ml的复合氨基酸溶液，分别加入1L0.2mol/L的ZnSO4.7H2O、1L0.2mol/L的CuSO4.5H2O、1L0.5mol/L的MgNO3)23H2O、1L0.3mol/L的EDTA螯合铁、1L0.1mol/L的H3BO3、1L0.2mol/L的EDTA螯合锰反应60min，离心取上清液得到氨基酸螯合盐溶液
步骤4）、氨基酸废液与醇类反应制备水溶性醇改性氨基酸溶液
采用250ml氨基酸废液，加入8.0mol乙二醇（含量≥95%）在反应釜混合后在在集热式恒温加热60℃磁力搅拌下，从室温开始以10℃/h的速率升温，同时对容器进行氮气保护，直至能形成均一稳定的液体，再将其置于鼓风干燥箱中以100℃干燥6h后即得到醇改性氨基酸溶液，然后将所得溶液冷却至室温；
步骤5）、无机盐修饰活化氨基酸盐溶液
将上述步骤1)-4)制取溶液依次按重量百分比42%，28%，20%，10%混合均匀加入均质机制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用浓度20%的一乙醇胺调节PH=8.5，然后将0.4%碳酸钾、0.1%磷酸氢二钾、0.3%H3BO3加入改性氨基酸及氨基酸盐混合液，加入均质机混合均匀制备无机盐修饰活化氨基酸盐溶液；
步骤6）、制备复合微生物菌复合氨基酸溶液；
步骤5）制备的无机盐修饰活化氨基酸盐溶液100，按比例依次红糖水2%、琼脂3%、搅拌混合均匀，加入复合EM菌1.0%，地衣形芽孢杆菌0.5%、巨大芽孢杆菌0.5%，室温密闭封存24h，形成复合微生物菌剂复合氨基酸（盐）溶液，采用浓度20%一乙醇胺调节pH=8.5，得到二氧化碳捕捉剂及多功能氨基酸多肽肥料。
表1、氨基酸钾溶液的常压（105pa）捕捉吸收CO2性能
Figure 986901DEST_PATH_IMAGE012
表2、有机胺氨基酸盐溶液的常压（105pa）捕捉吸收CO2性能
Figure 424836DEST_PATH_IMAGE013
表3、水溶性氨基酸微量元素盐技术指标
Figure 376611DEST_PATH_IMAGE014
表4、水溶性醇改性氨基酸溶液技术指标
Figure 881804DEST_PATH_IMAGE015
表5、无机盐修饰活化氨基酸盐溶液
Figure 651046DEST_PATH_IMAGE016
表6、氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂
Figure 248381DEST_PATH_IMAGE017
表7、氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂指标参数
Figure 128481DEST_PATH_IMAGE018
氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂作为化肥使用的应用实例：
一、工厂液体流化床捕捉CO2，作为植物液面（灌根）肥料，为植物提供肥料及CO2
1、工厂液体流化床捕捉CO2
采用传统流化床装置工艺，由某钢厂烟囱的末端分流烟气，通过增压风机送到旋风分离器进行分离后进入流化床喷雾塔，喷淋，采用本发明制备实例 1-4二氧化碳捕捉剂，捕捉后进行收集，结果见表8，作为西红柿的叶面肥，捕集二氧化碳为西红柿提供养分和光合作用所需要的二氧化碳。
表8、液体流化床捕捉CO2常压（105pa）性能
Figure 986715DEST_PATH_IMAGE019
2、铺集饱和二氧化碳的二氧化碳捕捉剂作为植物液面（灌根）肥料
在5个温室内设立了4个CO2捕捉剂施用区和1个未施用区(CK组作对照)，试验区与对照区同时定植，均正常施用常规肥料，试验区黄瓜从4月26日开始，4个温室采用本发明实施例1-4制备的二氧化碳捕捉剂，以二氧化碳捕捉剂：水=1：200-500倍液喷施两次，植物学性状调查，观测指标包括施用区和未施区黄瓜株高、茎围、功能叶片数和叶面积、单瓜重 以及产量，将表9；
表9、采用二氧化碳捕捉剂作为化肥的植株生长情况
Figure 943170DEST_PATH_IMAGE020
二、直接植物液面（灌根）肥料，捕捉空气中的CO2，为植物提供肥料及CO2
在5个温室内设立了4个CO2捕捉剂施用区和1个未施用区(CK组作对照)，试验区与对照区同时定植，均正常施用常规肥料，试验区辣椒从5月18日开始，4个温室采用本发明实施例1-4制备的二氧化碳捕捉剂，以二氧化碳捕捉剂：水=1：200-500倍液喷施两次植物学性状调查，观测指标包括施用区和未施 区辣椒株高、茎围、功能叶片数和叶面积、单瓜重以及产量，见表10。
表10、采用二氧化碳捕捉剂作为化肥的植株生长情况
Figure 355697DEST_PATH_IMAGE021
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1），将无机强碱水溶液与第一份氨基酸废液混合反应获得氨基酸盐水溶液；
步骤2），将有机胺水溶液与第二份氨基酸废液反应，获得有机胺氨基酸水溶液；
步骤3），将可解离出微量元素金属离子的金属盐溶液与第三份氨基酸废液反应，获得氨基酸微量元素螯合物；
步骤4），将醇溶液与第四份氨基酸废液反应，制备水溶性醇改性氨基酸溶液；
步骤5），将步骤1）至步骤4）获得的溶液依次按照重量百分比45%-55%， 20%-30%，10%-25%，5%-20%混合制成改性氨基酸及氨基酸盐混合液，采用胺调剂pH，将无机盐修饰活化剂溶液按所述改性氨基酸及氨基酸盐混合液比例的0.1%-1%加入，均质获得无机盐修饰活化氨基酸盐溶液；
步骤6)，向步骤5）的无机盐修饰活化氨基酸盐溶液中加入糖源、碳源、搅拌混合均匀，加入复合微生物菌剂，室温密闭封存，形成复合微生物菌剂复合氨基酸盐溶液，采用胺调节pH值，即获得可用于肥料的二氧化碳捕捉剂。
2.根据权利要求1所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤1）中无机强碱水溶液中的无机强碱的摩尔含量与所述第一份氨基酸废液中氨基酸的摩尔含量的摩尔比例为2：1-1：2；步骤2）中所述有机胺水溶液中有机胺的摩尔量与第二份氨基酸废液中氨基酸摩尔量的摩尔比为1：1-1：3；步骤3），所述第三份氨基酸废液中氨基酸摩尔量与所述微量元素金属离子的摩尔比即2：1-1：3；步骤4），所述醇中的氢键供体与第四份氨基酸废液中氨基酸摩尔比为4：1-8：1。
3.根据权利要求1所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤2），所述有机胺水溶液中的有机胺为一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺( DEA)、三乙醇胺(TEA)、3一甲胺基丙胺、N一甲基二乙醇胺(MDEA)、哌嗪(PZ)、N，N－二乙基乙醇胺(DEEA)、N－乙基乙醇胺、2一氨基一2一甲基一1一丙醇胺(AMP)中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤3），所述可解离出微量元素金属离子的金属盐溶液中的金属盐为七水硫酸镁，三水硝酸镁、氢氧化钙、五水硫酸铜、氯化铜、硼酸、四硼酸钠、四水八硼酸钠、硫酸锌、硝酸锌、氯化锌、EDTA螯合锌、硫酸锰、氯化锰、EDTA螯合锰、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵和EDTA螯合铁中的两种或两种以上。
5.根据权利要求1所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤4），所述醇为甲醇、1-丙醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇、2-甲基-1-丙醇、1-戊醇、1-丁醇或三十烷醇中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤5），所述无机盐修饰活化剂为碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、K3PO4、K2HPO4和KH2P04或硼酸盐中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂为EM菌或枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌蕈状变种、地衣形芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、尘埃芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌中的两种以上。
8.根据权利要求1至7任一项所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，所述氨基酸废液包括甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸。
9.根据权利要求1至7任一项所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤1）至步骤6），溶液pH调至6.5-8.5。
10.根据权利要求1至7任一项所述采用氨基酸废液制备可用于肥料的二氧化碳捕捉剂的方法，其特征在于，步骤1）至步骤6），溶液反应温度为50℃-80℃。
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