CN1887827A - 尿素缓释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿素缓释肥及其制备方法，属于缓释肥料技术。所述的尿素缓释肥包括10－80％的角蛋白和90－20％的尿素。其制备方法包括采用酸水解过程、或碱水解过程、或氧化过程或膨化过程将动物毛发、羊毛、羽毛、猪毛和牛毛及其废旧纺织物制备角蛋白粉体，然后将角蛋白粉体与尿素按一定比例混合均匀，模压得到柱状角蛋白载体尿素缓释肥。本发明优点在于，制备方法简单，同时能将废弃的角蛋白材料再利用，所以成本低，同时还能减少环境污染。角蛋白降解后对土壤的pH值有调节作用。同时增大土壤的阳离子交换量，增强土壤中微生物活性所制得的尿素缓释肥具有缓释作用，提高尿素的利用率。

Description

尿素缓释肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种尿素缓释肥及其制备方法，属于缓释肥料技术。

背景技术

中国是农业大国，也是一个化肥消耗大国，在化肥的消耗量中，氮肥超过了73％，尿素又是氮肥中最重要的一种。尿素施入土壤后，很快溶解，并在土壤中尿素酶的作用下转化为铵态氮和硝态氮，其肥效短，有一部分氮随雨水或灌溉水淋失或流失，进入土壤深层或流入江河，还有一部分铵态氮挥发掉。因此尿素中的氮不能全部被作物吸收，其当季利用率一般只有35％左右，有一半以上的氮损失掉。由于氮肥的利用率太低，已经引起了严重的地表水和地下水的污染，对生态环境造成了严重破坏。为了提高化肥的利用率，人们提出了缓释肥料的设想。1961年美国TVA开展了包硫尿素(SCU)的实验；1962年美国的Ahmed完成了“包膜控制释放肥料”的研究，提出了化肥控制释放的理论；1964年美国ADM公司以热固性树脂(主要成分为聚二环戊二烯和丙三醇脂的共聚物)为包膜的包膜肥料是首先在世界上实现工业化生产的控释肥料。目前，世界有很多国家都在研究包膜材料。包膜化肥的包膜材料已基本形成三大类，即(1)无机包膜材料，如硫磺、磷酸盐、硅酸盐等；(2)热固性树脂，如聚脲甲醛、聚氨酯等树脂；(3)热塑性树脂，如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇醛、醇酸树脂等及它们的改性树脂。无机包膜肥料的造价低，但机械强度差，在运输的过程中容易产生坏粒。树脂型包膜材料的优点在于机械施肥性好，可以根据不同的肥料和环境要求通过增减膜的厚度方法来实现控制膜内肥料的释放，省去多次施肥，减少施肥量和减轻环境的污染。其缺点是包膜材料在释放完肥料后，难以在短时间内分解，从而在土壤中累积起来，长期使用有可能形成新一类的“白色污染”，使土质下降，危害生态环境。

角蛋白一种生物高分子，主要以动物的毛发、羽毛、蹄等形式存在，其主要特征是二硫键含量很高，分子结构紧密，在自然环境中不易降解。我国每年废弃的角蛋白有几十万吨。大量角蛋白的废弃不但造成资源的浪费，还造成环境污染。角蛋白中含有大概3-4％的硫，而我国缺硫的耕地面积占总面积的40％，角蛋白中的硫可适当补充农作物中的硫。同时角蛋白降解后生成的氨基酸，也可以作为有机肥使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尿素缓释肥及其制备方法。该肥料不仅对尿素具有缓释作用，角蛋白还能降解并做为有机肥料给农作物提供养分，其制备方法简单。

本发明是通过下述技术方案实现的，一种尿素缓释肥，其特征在于该尿素缓释肥包括下述组分及其质量百分含量：

角蛋白30％-60％；尿素70-40％。

上述的尿素缓释肥制备方法，其特征在于包括以下过程：

1.角蛋白粉料制备：

方法一：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为3％-35％的盐酸或浸于质量浓度为1％-20％的硫酸或浸于质量浓度为8％-80％的醋酸中，在30-100℃下水解1-24h。将上述方法得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎成粉料。

方法二：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为1％-20％的氢氧化钠或浸于质量浓度为1％-20％的氢氧化钾溶液中，在30-100℃下水解1-24h。将上述方法得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎成粉料。

方法三：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为5％-18％的过氧乙酸、或浸于质量浓度为5％-18％的过甲酸或浸于质量浓度为5％-35％的过氧化氢中在30-100℃下氧化0.5-5h。将上述方法得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎成粉料。

方法四：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物置于膨化设备中在0.29-0.59MPa，100-180℃下保持20-30s，减压至常压。

2.将步骤1制得的角蛋白粉料与尿素按质量百分比1∶9-4∶1混合。

3.在模具中，70-130℃，50-270MPa下模压1-5min。降温至室温脱模，最后得到圆柱状颗粒尿素缓释肥。

本发明优点在于，角蛋白中含有大概3-4％的硫，而我国缺硫的耕地面积占总面积的40％，角蛋白中的硫可适当补充农作物中的硫。同时角蛋白降解后生成的氨基酸，也可以做为有机肥使用。该缓释肥制备方法简单，同时能将废弃的角蛋白材料再利用，所以成本低，同时还能减少角蛋白对环境的污染。得到的尿素缓释肥具有缓释作用，并能提高尿素的利用率。在角蛋白对土壤物性的影响实验中，表明角蛋白降解后对土壤的pH值有调节作用，使酸性土壤趋于碱性，碱性土壤趋向于酸性。同时增大土壤的阳离子交换量，增强土壤中微生物活性。

具体实施方式

实施例一

取10g人发，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为10wt％的盐酸溶液，在60℃下处理4h。用漏斗过滤后，将头发用去离子水清洗至pH＝7，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1.5g角蛋白粉料与1g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至100℃并在此温度下保温10min后，加压至110MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥料。

实施例二

取10g羊毛，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为8wt％的硫酸溶液，在80℃下处理2h。用漏斗过滤后，将羊毛用去离子水清洗至pH＝7，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1.5g角蛋白粉料与1g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至120℃并在此温度下保温10min后，加压至88MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥料。

实施例三

取10g牛毛，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为5wt％的氢氧化钠溶液，在40℃下处理1h。用漏斗过滤后，将牛毛用去离子水清洗至pH＝7，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1.2g角蛋白粉料与1.3g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至90℃并在此温度下保温10min后，加压至110MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为5mm的圆柱状缓释肥料。

实施例四

取10g鸡羽毛，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为10wt％的氢氧化钠溶液，在30℃下处理2.5h。用漏斗过滤后，将鸡羽毛用去离子水清洗至pH＝7，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1g角蛋白粉料与1.5g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至100℃并在此温度下保温10min后，加压至132MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥料。

实施例五

取10g人发，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为16wt％的过氧乙酸溶液，在60℃下处理1.5h。用漏斗过滤后，将头发用去离子水清洗至pH＝7，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1.5g角蛋白粉料与1g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至100℃并在此温度下保温10min后，加压至100MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥料。

实施例六

取10g废弃羊毛毛衣，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入90ml浓度为30wt％的过氧化氢溶液，在60℃下处理2h。用漏斗过滤后，将氧化产物用去离子水清洗出去剩余的过氧化氢，干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1.5g角蛋白粉料与1g尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，先将压机升温至100℃并在此温度下保温10min后，加压至100MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥料。

实施例七

取10g人发，剪至长度为1-20mm，放入250ml玻璃瓶中，加入100ml浓度为8％的氢氧化钠溶液，在40℃下反应1.5h。用漏斗过滤后，将头发用去离子水清洗除去多余的氢氧化钠，并洗至中性。干燥24h，干燥温度50℃。将干燥后的角蛋白研磨成粉，取1g角蛋白粉料与1.5g尿素混合均匀后置于模具中用压机热压，随压机升温至100℃并在此温度下保温10min后，将压机加压至110MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。即得到高度和直径都为5mm的圆柱状缓释肥料。

实施例八

取10g羊毛放入膨化设备中，在0.29-0.59MPa、100-180℃下保持25s的时间，然后迅速减压至大气压，得到蓬松的角蛋白粉，干燥后取1.2g与1.3g的尿素混合均匀，置于模具中用压机热压，将压机升温至110℃并在此温度下保温10min后，将压机加压至156MPa在此压力下持续压2min。将模具从压机中取出后在0.2MPa下定型冷却至室温后退模。这样即得到高度和直径都为5mm的圆柱状缓释肥料。

实施例九

取鸡羽毛10g，用粉碎机粉碎成粒度小于1mm的粉料，用90ml浓度为0.3mol/L的巯基乙醇水溶液在60℃下处理6h，拌入3-8g尿素粉料，制得模压料。将模压料填入模具在100℃和144MPa下模压3min，定型冷却至室温后退模。即可得到高度和直径都为6mm的圆柱状缓释肥颗粒。

取实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施六、实施七、实施八、实施九所制得的角蛋白载体缓释尿素用土柱淋溶法测其释放速率，淋溶10次后其累积释放分率分别为34.42％、30.73％、28.41％、31.56％、25.33％和21.49％、26.31％、20.38％、18.34％。介于相同条件下测得的郑州大学生产的Luxecote肥料的累积释放分率42％和汉枫包硫尿素的累积释放分率18％之间。

Claims (6)

1.一种尿素缓释肥，其特征在于：该尿素缓释肥包括下述组分及其质量百分含量：角蛋白10％-80％；尿素90％-20％。

2.按权利要求1所述的尿素缓释肥，其特征在于：角蛋白质量百分含量为30％-60％；尿素质量百分含量70％-40％。

3.一种按权利要求1所述的尿素缓释肥的制备方法，其特征在于包括以下过程：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为3％-35％的盐酸或浸于质量浓度为1％-20％的硫酸或浸于质量浓度为8％-80％的醋酸中，在30-100℃下水解0.1-24h；将得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎；将制得的角蛋白粉料与尿素按质量百分比1∶9-4∶1混合；在模具中70-130℃，50-270MPa下模压1-5min；降温至室温脱模，得到圆柱状颗粒尿素缓释肥。

4.一种按权利要求1所述的尿素缓释肥的制备方法，其特征在于包括以下过程：头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为1％-20％的氢氧化钠溶液或浸于质量浓度为1％-20％的氢氧化钾溶液中，在30-100℃下水解1-24h；将得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎；将制得的角蛋白粉料与尿素按质量百分比1∶9-4∶1混合；在模具中70-130℃，50-270MPa下模压1-5min；降温至室温脱模，得到圆柱状颗粒尿素缓释肥。

5.一种按权利要求1所述的尿素缓释肥的制备方法，其特征在于包括以下过程：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物浸于质量浓度为5％-18％的过氧乙酸溶液、或浸于质量浓度为5％-18％过甲酸溶液或浸于质量浓度为5％-35％过氧化氢溶液中，在30-100℃下氧化0.5-5h；将得到的产物过滤后水洗至中性，干燥后粉碎；将制得的角蛋白粉料与尿素按质量百分比1∶9-4∶1混合；在模具中70-130℃，50-270MPa下模压1-5min；降温至室温脱模，得到圆柱状颗粒尿素缓释肥。

6.一种按权利要求1所述的尿素缓释肥的制备方法，其特征在于包括以下过程：将头发、羊毛、羽毛、猪毛、牛毛或/和其废旧纺织物置于膨化设备中在0.29-0.59MPa，100-180℃下保持20-30s，减压至常压；将制得的角蛋白粉料与尿素按质量百分比1∶9-4∶1混合；在模具中70-130℃，50-270MPa下模压1-5min；降温至室温脱模，得到圆柱状颗粒尿素缓释肥。