CN115232628A - 一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法 - Google Patents

一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法,属于土壤修复技术领域,包括以下步骤:S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将L‑乳酸、催化剂、二醇混合反应,得到端羟基乳酸预聚物;S2.聚乳酸‑脲醛树脂共聚物的制备:将脲醛树脂和端羟基乳酸预聚物反应,得到聚乳酸‑脲醛树脂共聚物;S3.改性蛭石的制备:将蛭石用硅烷偶联剂改性,得到改性蛭石;S4.土壤改良剂的制备:将改性蛭石和聚乳酸‑脲醛树脂共聚物加入共混,挤出,造粒,得到土壤改良剂。本发明土壤改良剂制备方法和土壤改良方法简单,能够起到长效土壤改良的效果,且制得的土壤改良剂可降解,对土壤无二次污染,使用方便、安全,具有广阔的应用前景。

Description

一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域,具体涉及一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法。
背景技术
我国耕种土壤中,砂土占了很大的面积,由于砂土自身土壤理化结构的原因,使得砂土保水、保肥性能很差,大部分的砂土地都属于低产土地。改善砂土的土壤理化结构,提高砂土的肥力,是提升砂土地的生产水平的有效方法。目前对砂土地的耕种,一是加大对土地的肥料施用量,以满足作物需要;二是采用传统的秸秆还田的方法以增加土壤中有机质含量,以改善土壤理化结构、提高土壤肥力。但这种方法效果并不明显,向砂质土壤中施放大量肥料,会加大肥料的渗漏,不但增加了生产成本,还对环境造成严重污染;另外,因为砂土理化结构很差,土壤水、气调节不理想,因此土壤中微生物活动能力低,秸秆施入土壤后并不能及时腐解为土壤有机质。
现有对土壤进行改良所用的土壤改良剂主要是有机肥和泥炭土作为土壤改良剂直接施用,虽然能提高土壤的肥力,但是因为没有保水功能,只能一时改善土壤的肥力,但不能改良土壤的性质,土壤的保肥、保水、透气的固液气三相结构不理想,不利于植物根系的生长。
发明内容
本发明的目的在于提出一种土壤改良剂及其制备方法和土壤改良方法,土壤改良剂制备方法简单,能够起到长效土壤改良的效果,且制得的土壤改良剂可降解,对土壤无二次污染,使用方便、安全,具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的:
本发明提供一种土壤改良剂的制备方法,包括以下步骤:
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将L-乳酸、催化剂、二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至170-200℃,反应10-12h,反应完毕后,将产物溶于氯仿中,用10-15 倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将脲醛树脂和端羟基乳酸预聚物溶于二氯甲烷中,加入对甲苯磺酸,升温至回流反应3-5h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.改性蛭石的制备:将蛭石粉碎后,分散于乙醇溶液中,加入硅烷偶联剂,升温至80-90℃,搅拌反应2-4h,得到改性蛭石;
S4.土壤改良剂的制备:将改性蛭石和聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至90-120℃,搅拌均匀后,反应1-2h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
作为本发明的进一步改进,所述催化剂选自辛酸亚锡、氯化亚锡、结晶四氯化锡、氧化锌、三氧化二锑中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,所述二醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,所述脲醛树脂、端羟基乳酸预聚物、对甲苯磺酸的质量比为(100-200):30:(4-9)。
作为本发明的进一步改进,所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH602、KH792中的至少一种。
作为本发明的进一步改进,所述硅烷偶联剂为KH560和KH550的复配混合物,质量比为(3-5):2。
作为本发明的进一步改进,所述改性蛭石和聚乳酸-脲醛树脂共聚物的质量比为(5-12):50。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的土壤改良剂。
本发明进一步保护一种土壤改良方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)营养液的配制:将5-10g硼酸、1-2g氯化锌、0.5-2g氯化锰、1-2g 氯化铁、3-7g硫酸钙、2-3g氯化镁、10-15g磷酸钾、12-17g硝酸铵溶于500mL 水中,配制成营养液;
(2)土壤改良剂的处理:将5-10g土壤改良剂浸渍在步骤(1)制得的营养液中,浸渍1-2h,然后过滤,得到处理后的土壤改良剂;
(3)土壤混合改良:将5-10g步骤(2)得到的处理后的土壤改良剂与 50-100kg土壤混合,搅拌混合均匀,从而实现了土壤的改良。
作为本发明的进一步改进,所述搅拌转速为300-500r/min。
本发明具有如下有益效果:本发明制备了一种聚乳酸-脲醛树脂共聚物,进一步添加蛭石改性,得到一种土壤改良剂,土壤水稳性团粒含量会有明显增加,促进土壤团粒结构的形成,土壤结构得到了改善,土壤抗水蚀能力增加,水土流失相应减少。还具有一定的耐降解能力;
本发明制备了一种蛭石改性的聚乳酸-脲醛树脂共聚物,并通过对蛭石的表面改性,使得蛭石表面含有丰富的基团,从而富集营养液中的微量元素,加入土壤后,能够促进土壤胶体和土壤溶液之间的物质交换,能提高土壤的肥力。
本发明土壤改良方法简单,能够起到长效土壤改良的效果,且制得的土壤改良剂可降解,对土壤无二次污染,使用方便、安全,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种土壤改良剂的制备方法,包括以下步骤:
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将100g L-乳酸、0.2g辛酸亚锡、12g丙二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至170℃,反应10h,反应完毕后,将产物溶于 100mL氯仿中,用10倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将100g脲醛树脂和30g端羟基乳酸预聚物溶于100mL二氯甲烷中,加入4g对甲苯磺酸,升温至回流反应3h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.改性蛭石的制备:将100g蛭石粉碎后,分散于100mL乙醇溶液中,加入 2g硅烷偶联剂,升温至80℃,搅拌反应2h,得到改性蛭石;硅烷偶联剂为KH560 和KH550的复配混合物,质量比为3:2;
S4.土壤改良剂的制备:将5g改性蛭石和50g聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至90℃,搅拌均匀后,反应1h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
实施例2
本实施例提供一种土壤改良剂的制备方法,包括以下步骤:
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将100g L-乳酸、0.2g氯化亚锡、12g乙二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至200℃,反应12h,反应完毕后,将产物溶于 100mL氯仿中,用15倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将200g脲醛树脂和30g端羟基乳酸预聚物溶于100mL二氯甲烷中,加入9g对甲苯磺酸,升温至回流反应5h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.改性蛭石的制备:将100g蛭石粉碎后,分散于100mL乙醇溶液中,加入 2g硅烷偶联剂,升温至90℃,搅拌反应4h,得到改性蛭石;硅烷偶联剂为KH560 和KH550的复配混合物,质量比为5:2;
S4.土壤改良剂的制备:将12g改性蛭石和50g聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至120℃,搅拌均匀后,反应2h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
实施例3
本实施例提供一种土壤改良剂的制备方法,包括以下步骤:
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将100g L-乳酸、0.2g三氧化二锑、12g丁二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至185℃,反应11h,反应完毕后,将产物溶于100mL氯仿中,用12倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将150g脲醛树脂和30g端羟基乳酸预聚物溶于100mL二氯甲烷中,加入6g对甲苯磺酸,升温至回流反应4h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.改性蛭石的制备:将100g蛭石粉碎后,分散于100mL乙醇溶液中,加入 2g硅烷偶联剂,升温至85℃,搅拌反应3h,得到改性蛭石;硅烷偶联剂为KH560 和KH550的复配混合物,质量比为4:2;
S4.土壤改良剂的制备:将8g改性蛭石和50g聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至110℃,搅拌均匀后,反应1.5h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
对比例1
与实施例3相比,蛭石未经过步骤S3改性处理,其他条件均不改变。
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将100g L-乳酸、0.2g三氧化二锑、12g丁二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至185℃,反应11h,反应完毕后,将产物溶于100mL氯仿中,用12倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将150g脲醛树脂和30g端羟基乳酸预聚物溶于100mL二氯甲烷中,加入6g对甲苯磺酸,升温至回流反应4h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.土壤改良剂的制备:将8g蛭石粉和50g聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至110℃,搅拌均匀后,反应1.5h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
对比例2
与实施例3相比,未添加蛭石,其他条件均不改变。
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将100g L-乳酸、0.2g三氧化二锑、12g丁二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至185℃,反应11h,反应完毕后,将产物溶于100mL氯仿中,用12倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将150g脲醛树脂和30g端羟基乳酸预聚物溶于100mL二氯甲烷中,加入6g对甲苯磺酸,升温至回流反应4h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.土壤改良剂的制备:将58g聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至110℃,搅拌均匀后,反应1.5h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
实施例4
本实施例提供一种土壤改良方法,包括以下步骤:
(1)营养液的配制:将5g硼酸、1g氯化锌、0.5g氯化锰、1g氯化铁、3-7g 硫酸钙、2g氯化镁、10g磷酸钾、12g硝酸铵溶于500mL水中,配制成营养液;
(2)土壤改良剂的处理:将5g实施例1制得的土壤改良剂浸渍在步骤(1) 制得的营养液中,浸渍1h,然后过滤,得到处理后的土壤改良剂;
(3)土壤混合改良:将5g步骤(2)得到的处理后的土壤改良剂与50kg土壤混合,300r/min搅拌混合均匀,从而实现了土壤的改良。
实施例5
本实施例提供一种土壤改良方法,包括以下步骤:
(1)营养液的配制:将10g硼酸、2g氯化锌、2g氯化锰、2g氯化铁、7g 硫酸钙、3g氯化镁、15g磷酸钾、17g硝酸铵溶于500mL水中,配制成营养液;
(2)土壤改良剂的处理:将10g实施例2制得的土壤改良剂浸渍在步骤(1) 制得的营养液中,浸渍2h,然后过滤,得到处理后的土壤改良剂;
(3)土壤混合改良:将10g步骤(2)得到的处理后的土壤改良剂与100kg 土壤混合,500r/min搅拌混合均匀,从而实现了土壤的改良。
实施例6
与实施例5相比,土壤改良剂由实施例3制得,其他条件均不改变。
对比例3
与实施例5相比,土壤改良剂由对比例1制得,其他条件均不改变。
对比例4
与实施例5相比,土壤改良剂由对比例2制得,其他条件均不改变。
对比例5
与实施例5相比,土壤改良剂由聚乳酸替代,其他条件均不改变。
对比例6
与实施例5相比,土壤改良剂由脲醛树脂替代,其他条件均不改变。
测试例1
试验材料:试验土壤采自湖南省湘乡市泉塘镇低肥力砂土地块,试验前土样风干,过2mm筛,剔除植物根系及小石子等杂物。
水稻品种:湘早143。
测试对象:实施例4-6和对比例3-6的改良土壤。
试验方法:每盆沙土重1500g,每盆栽种5颗水稻,50天后采样(土壤、植株)测定。结果见表1-3。
表1
组别 水稳性总团(%)>0.25mm 孔隙度(%) 总菌(cfu/g)
空白组 2.2 47.6 2.43×10<sup>5</sup>
实施例4 59 62.5 3.12×10<sup>7</sup>
实施例5 60 62.9 3.13×10<sup>7</sup>
实施例6 62 63.5 3.22×10<sup>7</sup>
对比例3 58 59.3 4.25×10<sup>6</sup>
对比例4 59 58.7 6.57×10<sup>6</sup>
对比例5 45 37 5.21×10<sup>5</sup>
对比例6 42 40 6.10×10<sup>5</sup>
表2土壤中养分含量
Figure BDA0003710067490000091
表3植物吸收养分及肥力利用率
Figure BDA0003710067490000092
由上表可知,本发明制得的土壤改良剂对改善土壤肥力具有良好的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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 (10)

1.一种土壤改良剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.端羟基乳酸预聚物的制备:将L-乳酸、催化剂、二醇混合,氮气保护下,搅拌并升温至170-200℃,反应10-12h,反应完毕后,将产物溶于氯仿中,用10-15倍于氯仿质量的甲醇沉析、过滤、真空干燥至恒重,得到端羟基乳酸预聚物;
S2.聚乳酸-脲醛树脂共聚物的制备:将脲醛树脂和端羟基乳酸预聚物溶于二氯甲烷中,加入对甲苯磺酸,升温至回流反应3-5h,得到聚乳酸-脲醛树脂共聚物;
S3.改性蛭石的制备:将蛭石粉碎后,分散于乙醇溶液中,加入硅烷偶联剂,升温至80-90℃,搅拌反应2-4h,得到改性蛭石;
S4.土壤改良剂的制备:将改性蛭石和聚乳酸-脲醛树脂共聚物加入双螺杆搅拌机,升温至90-120℃,搅拌均匀后,反应1-2h,挤出,造粒,得到土壤改良剂。
2.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂选自辛酸亚锡、氯化亚锡、结晶四氯化锡、氧化锌、三氧化二锑中的至少一种。
3.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述二醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述脲醛树脂、端羟基乳酸预聚物、对甲苯磺酸的质量比为(100-200):30:(4-9)。
5.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH602、KH792中的至少一种。
6.根据权利要求5所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述硅烷偶联剂为KH560和KH550的复配混合物,质量比为(3-5):2。
7.根据权利要求1所述土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述改性蛭石和聚乳酸-脲醛树脂共聚物的质量比为(5-12):50。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的土壤改良剂。
9.一种土壤改良方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)营养液的配制:将5-10g硼酸、1-2g氯化锌、0.5-2g氯化锰、1-2g氯化铁、3-7g硫酸钙、2-3g氯化镁、10-15g磷酸钾、12-17g硝酸铵溶于500mL水中,配制成营养液;
(2)土壤改良剂的处理:将5-10g权利要求8所述土壤改良剂浸渍在步骤(1)制得的营养液中,浸渍1-2h,然后过滤,得到处理后的土壤改良剂;
(3)土壤混合改良:将5-10g步骤(2)得到的处理后的土壤改良剂与50-100kg土壤混合,搅拌混合均匀,从而实现了土壤的改良。
10.根据权利要求9所述的土壤改良方法,其特征在于,所述搅拌转速为300-500r/min。
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