KR100964749B1 - Compound nano fertilizer of amino acid material using nano-sheet of layered clay minerals and manufacturing method thereof - Google Patents

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김상훈
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최충렬
이동훈
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동양정밀화학(주)
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Abstract

PURPOSE: A nano compound fertilizer is provided to prevent sediment and eduction when adding salt and to ensure high efficiency with improved storage and stability. CONSTITUTION: An amino acid nano compound fertilizer using nano-sheet of layered clay mineral comprises layered clay mineral and amino acid material which is introduced on the surface and layer of clay mineral. The introduced amino acid material separates layer of partial clay mineral by three dimensional structure of the amino acid material and interaction with surface charge of the clay mineral. A method for manufacturing the amino acid nano compound fertilizer using nano-sheet of layered clay mineral comprises: a step of swelling clay mineral in solution containing urea or aluminum salt and a step of mixing the clay mineral with amino acid.

Description

층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 아미노산성 나노 복합비료 및 그 제조방법{Compound nano fertilizer of amino acid material using nano-sheet of layered clay minerals and manufacturing method thereof}Compound nano fertilizer of amino acid material using nano-sheet of layered clay minerals and manufacturing method

본 발명은 비료 및 그 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 안정성과 균일성, 속효성 및 지효성 등이 향상된 아미노산성 물질의 나노 복합비료 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fertilizer and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a nano-composite fertilizer of the amino acid material with improved stability and uniformity, fast-acting and slow-release using a layered clay mineral nanosheets and a method for producing the same. .

당밀이나 원당을 발효시켜 알코올, 효모, 글루탐산, 유기산 등을 생산하는 과정이나 아미노산과 단백질의 분리 정제과정에서 다량의 부산물성 아미노산성 물질이 발생한다.Fermentation of molasses or raw sugar produces alcohol, yeast, glutamic acid, organic acid, etc., and a large amount of byproduct amino acid substances are generated in the separation and purification of amino acids and proteins.

이러한 아미노산성 물질들은 다양한 아미노산, 펩타이드 및 단백질을 주성분으로 함유하고 있을 뿐만 아니라, 작물 생육에 필요한 황, 인 등의 무기 성분도 함유하고 있어, 사료 첨가제 및 유기물성 비료로서 활용가치를 인정받고 있다.These amino acids not only contain various amino acids, peptides and proteins, but also inorganic components such as sulfur and phosphorus, which are necessary for growing crops, and thus are recognized for their useful value as feed additives and organic fertilizers.

그러나 이러한 아미노산성 물질을 유기물성 비료로서 활용하는 방법은, 아직까지는 CMS(condensed molasses solubles) 등을 단독 또는 각종 비료성분과 단순 혼합하는 기술 수준에 머물러 있어서, 저장중 각종 생물화학적 반응에 의한 분해, 첨가된 염류의 침전물 형성, 염류에 의한 단백질성 물질의 석출 등의 상품성 악화의 문제가 발생한다. 또한 토양 혹은 식물체에 적용시에 신속한 분해로 인해 흡수효율이 매우 낮다는 점도 심각한 문제로 되고 있다.However, the method of utilizing such an amino acid substance as an organic fertilizer is still at the level of technology in which CMS (condensed molasses solubles) or the like is simply or mixed with various fertilizer components, and thus, decomposition by various biochemical reactions during storage, The problem of deterioration of the merchandise such as precipitate formation of added salts and precipitation of proteinaceous substances by salts occurs. In addition, the absorption efficiency is very low due to rapid decomposition when applied to soil or plants has become a serious problem.

즉, 아미노산성 물질은, 저장중 각종 생물화학적 반응에 의한 분해 문제가 발생하여 식물영양분 공급제로서 품질의 균일성이 불량할 뿐만 아니라, 양쪽성 하전으로 인하여 염류의 존재하에서 응집되는 성질을 나타내며, 토양 및 식물에 적용시의 흡수효율이 낮고, 분해시에 발생하는 NOx 가스 및 용탈된 질산태 질소가 대기와 수질 오염을 유발시키는 문제를 갖는다.In other words, the amino acid substance exhibits decomposition problems due to various biochemical reactions during storage, and is poor in uniformity of quality as a plant nutrient feeder, and exhibits agglomeration in the presence of salts due to amphoteric charge. The absorption efficiency when applied to soil and plants is low, NOx gas generated during decomposition and nitrogen nitrogen leachate has a problem causing air and water pollution.

따라서 상술한 문제들을 개선할 수 있는 기술의 개발은 농업적인 측면과 환경적인 측면에서 매우 시급하다.Therefore, the development of technology that can solve the above-mentioned problems is very urgent in agricultural and environmental aspects.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 주로 용액 혹은 슬러리(slurry) 상태로 발생하는 부산물 아미노산성 물질을 이용하여 저장 중 안정성 향상 및 염류 첨가시의 침전 및 석출 등이 방지되며, 완효성과 속효성을 겸비한 효율성이 높은 나노 복합비료를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, mainly by using the by-product amino acid material generated in a solution or slurry (slurry) to improve the stability during storage and to prevent precipitation and precipitation during salt addition, An object of the present invention is to provide a high efficiency nano-composite fertilizer having a fast-acting effect.

본 발명은 또한 상술한 나노 복합비료를 효율적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a manufacturing method capable of efficiently producing the above-mentioned nanocomposite fertilizer.

본 발명의 상기 목적은, 아미노산성 물질들을 팽윤성의 층상형 점토광물의 나노시트의 표면 및 층간에 도입시켜 용액 및 고상에서의 균일성과 안정성을 극대화함으로써 아미노산성 비료의 상품 균일성 및 저장성을 증가시킴과 동시에 비료로서의 양분 흡수효율 및 효과 지속성을 향상시킴으로써 달성된다.The object of the present invention is to increase the product uniformity and shelf life of amino acid fertilizers by introducing amino acids into the surface and interlayers of the nanosheets of swellable layered clay minerals to maximize uniformity and stability in solution and solid phase. And at the same time improve the nutrient absorption efficiency and effect persistence as a fertilizer.

따라서, 본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료는, 팽윤성 층상형 점토광물과 상기 점토광물의 표면 및 층간에 도입된 조제된 아미노산성 물질을 포함하여 이루어지며, 상기 아미노산성 물질이 점토광물의 표면 및 층간에 도입되어 점토광물의 표면 하전과의 상호작용 및 아미노산성 물질의 3차원적 구조특성에 의해 점토광물의 층간 거리를 불균일하게 하거나 판을 박리시켜 완전 또는 부분 박리된 나노시트상을 형성하도록 한 것을 특징으로 한다.Therefore, the amino acid nanocomposite fertilizer according to the present invention comprises a swellable layered clay mineral and prepared amino acid material introduced into the surface and between the layers of the clay mineral, wherein the amino acid material is the surface of the clay mineral and Introduced between the layers to interact with the surface charge of clay minerals and the three-dimensional structural properties of amino acids to uneven the distance between layers of clay minerals or to strip plates to form fully or partially peeled nanosheets. It is characterized by.

본 발명에 따른 아미노산성 물질을 이용한 나노 복합비료는, 부산물 아미노산성 물질들이 점토광물의 나노시트의 표면 및 층간에 도입되어 나노화된 상태로 존재하기 때문에, 저장 중의 분해와 침전이 방지될 뿐만 아니라, 염류첨가시의 단백질 석출이나 첨가된 염류의 불용화에 의한 침전문제가 해소되어 복합화시의 저장 안정성이 향상될 뿐만 아니라, 아미노산성 물질이 점토광물과 결합되어 있어 완효성과 지효성을 함께 발휘할 수 있는 효과가 있다.Nanocomposite fertilizer using the amino acid material according to the present invention, as the by-product amino acid material is introduced into the surface and the interlayer of the nano-sheet of the clay mineral and exist in a nanonized state, as well as preventing decomposition and precipitation during storage, Sedimentation problems due to protein precipitation during salt addition or insolubilization of added salts are solved, which improves storage stability during compounding, and the amino acid material is combined with clay minerals to exhibit both efficacy and sustainability. There is.

특히, 본 발명에 따른 팽윤성 층상형 점토광물에 아미노산성 물질이 도입된 복합비료는 나노 크기로 분산된 점토광물에 아미노산성 물질이 균일하게 흡착되어 현탁액의 안정성이 증가되어 제품의 균일성이 높고, 층상형 점토광물입자의 아미노산성 물질 보호작용에 의해 단백질 분해가 저해되어 지효성을 가질 수 있다.In particular, the composite fertilizer in which the amino acid material is introduced into the swellable layered clay mineral according to the present invention is uniformly adsorbed by the amino acid material is uniformly adsorbed to the nano-sized clay mineral, the stability of the suspension is increased, the product uniformity is high, Proteolytic degradation is inhibited by amino acid protection of the layered clay mineral particles, which may have sustained release.

또한 일반적인 아미노산 비료의 경우, 물에 의한 용유출이 쉬운 반면, 층상형 점토광물에 도입된 아미노산 성분은 강우에 의한 비료성분의 유실율을 줄일 수 있어, 비료의 효율성을 증가시킬 수 있고, 따라서 시비량을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, in the case of general amino acid fertilizers, the outflow of water is easy, whereas the amino acid component introduced into the layered clay mineral can reduce the loss rate of fertilizer components due to rainfall, thereby increasing the efficiency of the fertilizer, and thus, There is an effect that can be reduced.

그리고, 점토광물 나노시트를 이용하여 비료성분이 서서히 용출되어 식물체로의 흡수가 전생육기간 동안 균일하게 조절되어 비효의 극대화는 물론, 비료성분의 유실로 인한 환경오염을 최소화할 수 있으며, 자원활용의 극대화에 기여할 수 있다.In addition, the fertilizer component is slowly eluted using the clay mineral nanosheets, so that the absorption into the plant is uniformly controlled during the entire growth period, thereby maximizing the ineffectiveness and minimizing the environmental pollution caused by the loss of the fertilizer component. Can contribute to maximization.

본 발명에서는 아미노산성 물질을 활용한 팽윤성 층상형 점토광물의 완전 및 부분 박리화와, 선택적 흡착 및 이온 분산화를 통한 각종 이온의 용액 안정화, 및 아미노산성 물질의 분해 저항성 향상 기술을 통하여 아미노산성 나노 복합비료 및 그 제조방법을 제공하고 있다.In the present invention, the amino acid nanocomposite is prepared through complete and partial exfoliation of swellable layered clay minerals utilizing amino acid substances, solution stabilization of various ions through selective adsorption and ion dispersing, and enhancement of decomposition resistance of amino acid substances. A fertilizer and its manufacturing method are provided.

따라서 본 발명에 따르면, 팽윤에 의해 완전 또는 부분 박리된 나노시트상을 포함하는 팽윤성 층상형 점토광물과 조제된 아미노산성 물질을 포함하여 이루어지며, 상기 아미노산성 물질들이 점토광물의 나노시트의 표면 및 층간에 도입되어 나노화된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 아미노산성 나노 복합비료가 제공된다.Therefore, according to the present invention, it comprises a swellable layered clay mineral comprising a nanosheet phase completely or partially peeled off by swelling and an amino acid material prepared, wherein the amino acid material is the surface of the nanosheet of the clay mineral and An amino acid nano-composite fertilizer is provided, which is introduced between the layers and exists in a nanonized state.

도 1은 본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료의 제조시에 팽윤성 층상형 점토광물에 아미노산성 물질을 도입함에 따른 변화과정을 도시한 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the process of changing the introduction of the amino acid material to the swellable layered clay mineral during the preparation of the amino acid nano-composite fertilizer according to the present invention.

이 도면을 참조하여 본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료와 그 제조과정을 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료를 제조하는 원리는 물에서 쉽게 팽창하는 팽윤성 층상형 점토광물을 요소 또는 암모늄염과 같은 염을 포함하는 용액에서 충분히 팽창시킨 후, 아미노산성 물질과 반응시켜 아미노산성 물질의 하전성에 따라 점토광물의 층간에 아미노산성 물질이 이온교환반응에 의하여 일차적으로 부분 혹은 완전 삽입되도록 한다. 이렇게 삽입된 아미노산성 물질은 점토광물의 층간에서 점토광물의 층간 거리를 불균일하게 하거나 일부 점토광물의 판(layer)를 박리시키게 된다. Referring to the amino acid nano-composite fertilizer and the manufacturing process according to the present invention in detail with reference to the drawings, the principle of producing the amino acid nano-composite fertilizer according to the present invention is a swellable layered clay mineral that is easily expanded in water Or sufficiently expanded in a solution containing a salt such as an ammonium salt, and then reacted with the amino acid material so that the amino acid material is partially or completely intercalated between the layers of the clay mineral, depending on the chargeability of the amino acid material. do. The intercalated amino acid material causes uneven distance between layers of clay minerals or layers of some clay minerals.

즉, 점토광물 표면의 하전은 아미노산성 물질의 양이온 혹은 음이온과의 상호작용(양쪽성을 갖는 아미노산성 물질은 점토광물의 표면과 같은 하전일 경우에 아미노산의 한쪽에서는 인력 다른 한쪽에서는 반발력이 발생)과 아미노산성 물질의 3차원적 구조특성(체인의 폴딩정도)에 따라 층간 거리를 불균일하게 하거나 일부 층들을 박리시키게 된다.That is, the charge on the surface of clay minerals interacts with cations or anions of amino acid substances. (A positive amino acid substance has a repulsive force on one side of the amino acid when the charge is the same as the surface of the clay mineral.) Depending on the three-dimensional structure of the amino acid and the degree of folding (chain folding) of the non-uniform distance between the layers or peeling some layers.

이와 같이 완전 혹은 부분 박리된 점토광물 층의 외표면은 이차적으로 용액중의 아미노산성 물질과 결합하여 점토광물의 재결합을 방지할 뿐만 아니라, 염류에 의한 아미노산성 물질들의 응집 및 석출을 차단하게 되어 용액내 고상물질, 즉 단백질 및 점토광물의 안정성과 분해저항성을 향상시킴과 동시에 첨가되는 용해염 중 양이온은 음이온계 점토광물, 음이온은 양이온계 점토광물에 선택적으로 흡착되어 금속인산화합물, 탄산화물, 금속수산화물 등의 불용성 염류의 형성을 방지할 수 있다.The outer surface of the fully or partially exfoliated clay mineral layer secondaryly combines with the amino acid material in the solution to prevent recombination of the clay mineral, and also blocks the aggregation and precipitation of the amino acid material by salts. Among the dissolving salts added while improving the stability and decomposition resistance of solid materials, that is, proteins and clay minerals, cations are selectively adsorbed to anionic clay minerals and anions are selectively adsorbed to cationic clay minerals. Formation of insoluble salts, such as hydroxide, can be prevented.

따라서, 아미노산성 물질의 생물화학적 분해가 지연될 뿐만 아니라, 점토광물에 의한 1차 분해산물인 아미노산의 흡착 및 무기이온의 침전방지를 통하여 지효성이 부여됨과 동시에 양분의 흡수효율을 증가시킬 수 있다.Therefore, not only the biochemical degradation of the amino acid material is delayed, but also the delayed absorption and the absorption efficiency of nutrients can be increased while adsorbing amino acids, which are primary degradation products by clay minerals, and preventing precipitation of inorganic ions.

이와 같은 본 발명에 따른 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 아미노산성 나노복합비료의 제조에 있어서, 바람직하게는 상기 층상형 점토광물과 아미노산성 물질은 중량비로 1:1~9의 비율로 혼합한다. 중량비를 1:1 정도로 혼합하면 고상의 비료를 제조할 수 있는 겔상의 물질이 얻어지며, 액상의 아미노산성 물질의 중량비가 높아지면 액상의 비료를 제조할 수 있다. 1:8~9정도의 중량비가 비료성분인 아미노산성 물질을 함량을 최대한 높일 수 있으면서도 안정적인 나노 복합비료를 얻을 수 있어 바람직하며, 그 이상으로 첨가할 경우에는 아미노산성 물질의 안정화효과 등의 복합화의 효과가 충분하지 않게 된다. In the preparation of the amino acid nanocomposite fertilizer using the nanosheet of the layered clay mineral according to the present invention, preferably, the layered clay mineral and the amino acid material are mixed in a ratio of 1: 1 to 9 by weight. . When the weight ratio is mixed at a ratio of about 1: 1, a gel-like substance capable of producing a solid fertilizer is obtained, and when the weight ratio of the liquid amino acid is increased, a liquid fertilizer can be prepared. It is preferable to obtain a stable nano composite fertilizer while increasing the content of the amino acid substance having a weight ratio of about 1: 8 to 9 as much as possible. The effect is not enough.

그리고 이때, 상기 층상형 점토광물은 스멕타이트계 점토광물 또는 층상이중수산화물 중에서 선택되는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 아미노산성 물질은 CMS(condensed Molasses Soluble) 또는 동물성 아미노산을 포함하는 아미노산계 부산물로부터 얻어지는 것을 사용한다. 이때 상기 아미노산성 물질은 요소, 황산암모늄, 인산 등의 비료성분 함유물질을 이용하여, 양쪽성 하전을 갖도록 pH를 아미노산의 등전점에 가깝도록 조절하고, 펩티드 체인의 폴딩이 최소화되도록 하기 위해 수소결합을 방해하는 염류를 첨가하여 이온세기(IS)를 0.1~5몰 농도 근처로 조절한다. In this case, the layered clay mineral may be selected from a smectite clay mineral or a layered double hydroxide, and the amino acid material may be obtained from an amino acid-based by-product containing CMS (condensed Molasses Soluble) or animal amino acid. use. At this time, the amino acid material is a fertilizer component containing materials such as urea, ammonium sulfate, phosphoric acid, and the like to adjust the pH to close to the isoelectric point of the amino acid to have an amphoteric charge, and hydrogen bonding to minimize the folding of the peptide chain Interfering salts are added to adjust the ionic strength (IS) to near 0.1-5 molar concentrations.

그리고, 양쪽성 하전성과 크기가 다양한 입체적 물질을 층상형 점토광물에 부분 혹은 완전 삽입하기 위해서는 층상형 점토광물의 층간을 최대한 팽창시켜야 한다. 이를 위한 층상형 점토광물의 팽윤은 암모늄염 또는 요소로 조제된 용액(1.0~2.0몰 농도)에 의해 층간을 암모늄이온으로 포화시킴으로써 이루어진다. In addition, in order to partially or completely insert three-dimensional materials having various zwitterionic charges and sizes into the layered clay minerals, the layers between the layered clay minerals should be expanded as much as possible. The swelling of layered clay minerals for this purpose is achieved by saturating the layers with ammonium ions by a solution (1.0-2.0 molar concentration) prepared with ammonium salt or urea.

이와 같이 팽윤된 점토광물과 용액특성이 조절된 아미노산성 물질을 혼합하면, 표면흡착 및 이온교환 반응을 통하여 결정의 부분 박리 또는 완전 박리를 통하여 무질서한 결정의 재배열이 매우 빠르게 진행되어 2시간 내에 비료의 조제가 완료된다. 반응이 진행될수록 겔상태의 반응물들의 유동성이 낮아지며 수분함량과 이온세기에 따라 매우 높은 점성을 보일 수도 있으며, 고상으로 제조할 수도 있다.When the swollen clay mineral and the amino acid substance with controlled solution properties are mixed, the rearrangement of the disordered crystals through the partial adsorption or complete exfoliation of the crystals through surface adsorption and ion exchange reaction proceeds very rapidly and the fertilizer within 2 hours. The preparation of is completed. As the reaction proceeds, the fluidity of the reactants in the gel state is lowered and may show a very high viscosity depending on the moisture content and the ionic strength, or may be prepared in a solid phase.

즉, 고상의 아미노산성 나노 복합비료의 제조시에는, 팽윤성 층상형 점토광물의 분말과 상술한 것과 같이 pH와 이온세기가 조절된 액상의 CMS 등의 아미노산성 물질을 혼합하여 교반하여, 층간 삽입 및 흡습반응에 의하여 반건조상태의 고상물을 얻고, 이를 건조하여 분말 또는 입상으로 제조하게 된다.That is, in the preparation of the solid amino acid nanocomposite fertilizer, the mixture of the swellable layered clay mineral powder and the amino acid material such as CMS in the liquid phase of which pH and ionic strength are adjusted as described above is stirred, intercalation and A semi-dry solid is obtained by a hygroscopic reaction, and dried to prepare a powder or granule.

한편, 액상비료의 경우에는 pH와 이온세기가 조절된 아미노산성 용액과 팽윤된 점토광물 현탁액을 혼합후, pH를 아미노산성 물질의 등전점인 약산성 내지 중성 근처로 조절하여 제조하게 된다.On the other hand, in the case of the liquid fertilizer is prepared by adjusting the pH and ionic strength of the amino acid solution and the swelled clay mineral suspension is adjusted, the pH is adjusted to about acidic to neutral near the isoelectric point of the amino acid material.

이렇게 제조된 액상 및 고상의 아이노산성 나노 복합비료는 토양이나 작물에 시용하여 환경에 노출될 경우, 층간에 삽입된 아미노산 성분들이 이온교환 및 확산기작에 의해 쉽게 방출 분해되어 작물체에 흡수된다.When the liquid and solid anoic acid nano-composite thus prepared is exposed to the environment when applied to soil or crops, amino acid components intercalated are easily released and decomposed and absorbed into the crop by ion exchange and diffusion mechanisms.

더욱이, 방출된 아미노산 성분들은 환경에서 쉽게 분해가 되는 반면, 무기물 담체인 층상형 점토광물의 나노시트에 흡착된 성분들은 분해 및 유실이 최소화되어 속효성 및 지효성의 효과를 나타내어 작물에 지속적인 양분을 공급할 수 있다.Moreover, the released amino acid components are easily degraded in the environment, while the components adsorbed on the nanosheets of the layered clay minerals, which are inorganic carriers, can minimize the decomposition and loss, thus providing the effect of fast-acting and sustained-release effects, thus providing continuous nutrients to crops. have.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

실시예 1Example 1

CMS 용액에 몰농도가 5.0이 되도록 요소를 첨가한 후, pH를 5로 조정하고, 이를 팽윤성 층상형 점토광물인 벤토나이트와 혼합, 교반한 후, 건조하여 고상의 아미노산성 나노 복합비료를 제조하였다.Urea was added to the CMS solution so as to have a molar concentration of 5.0, and then the pH was adjusted to 5, and mixed with the swellable layered clay mineral bentonite, stirred, and dried to prepare a solid amino acid nanocomposite fertilizer.

이렇게 제조된 고상의 아미노산성 나노 복합비료와 팽윤성 층상형 점토광물인 벤토나이트의 X-선 회절양상을 조사하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The X-ray diffraction patterns of the solid amino acid nanocomposite fertilizer and bentonite as swellable layered clay minerals were investigated. The results are shown in FIG. 2.

도 2에서 보는 것과 같이, 아미노산성 물질과 혼합하지 않은 무기 담체 원료인 벤토나이트는 14.25㎚ 부근에서 주피크가 강하게 나타나, 통상적으로 수화된 형태로 나타났다. As shown in FIG. 2, bentonite, an inorganic carrier material not mixed with an amino acid material, exhibited a strong main peak at around 14.25 nm, and appeared in a hydrated form.

그러나 본 실시예에서 제조된 고상의 아미노산성 나노 복합비료에서는 벤토 나이트에 아미노산성 물질이 삽입되어 주피크가 넓어지면서 동시에 강도가 낮아진 것을 확인할 수 있는데, 이는 불규칙한 형상의 아미노산 물질이 층간 및 부분 삽입으로 층의 부분 박리와 무질서한 결정의 재배열이 이루어졌음을 시사한다.However, in the solid amino acid nanocomposite fertilizer prepared in the present embodiment, it can be seen that the amino acid is inserted into the bentonite, and the main peak is widened and the strength is lowered at the same time. It suggests that partial peeling of the layer and rearrangement of the disordered crystals occurred.

실시예 2Example 2

CMS 용액에 0.5몰 농도가 되도록 황산암모늄을 첨가한 후, 암모늄으로 포화된 벤토나이트를 1 v/w%가 되도록 혼합하고, pH를 5로 조절하여 본 발명에 따른 액상의 아미노산성 나노 복합비료를 제조하였다.After the ammonium sulfate was added to the CMS solution to 0.5 molar concentration, bentonite saturated with ammonium was mixed to 1 v / w%, and the pH was adjusted to 5 to prepare a liquid amino acid nanocomposite fertilizer according to the present invention. It was.

시험 1Test 1

실시예 2에서 제조된 액상의 아미노산성 나노 복합비료 원액과, 이를 실제 농작물에 시비할 때 사용되는 농도 수준으로 희석하기 위하여 500배 희석한 희석액을 3시간 동안 정치하여 분산 안정성을 확인하였다.The liquid amino acid nanocomposite fertilizer stock solution prepared in Example 2 and the diluted solution diluted 500-fold for 3 hours in order to dilute it to the concentration level used when fertilizing the actual crop was confirmed by dispersion stability.

또한, 실시예 2에서 사용한 벤토나이트와 CMS 용액 원액을 단순 혼합한 원액과, 이를 500배 희석한 희석액을 준비하여, 3시간 동안 정치하여 실시예 2에서 제조된 아미노산성 나노 복합비료와 분산 안정성을 비교하였다. In addition, the stock solution prepared by simply mixing the bentonite and CMS solution stock solution used in Example 2 and the diluted solution diluted 500-fold was prepared, and left standing for 3 hours to compare the dispersion stability with the amino acid nanocomposite fertilizer prepared in Example 2 It was.

그 결과, 도 3에서 보는 것과 같이 단순 혼합물 원액과 그 희석액은 침전이 발생하였지만, 실시예 2에서 제조된 액상의 아미노산성 나노 복합비료의 원액과 그 희석액의 경우에는 침전이 발생하지 않아 균일하고 안정성 있게 분산이 이루어져 있다는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 3, the precipitate of the simple mixture and its dilution occurred, but in the case of the liquid and the dilution of the amino acid nanocomposite fertilizer prepared in Example 2, the precipitate did not occur, resulting in uniform and stable stability. It can be confirmed that the dispersion is made.

시험 2Test 2

본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료와 단순 아미노산성 물질의 암모니 아태 질소로의 전환정도를 확인하기 위해, 실시예 2에서 제조한 액상의 아미노산성 나노 복합비료와 아미노산성 물질인 CMS 용액(비교예)을 동량의 질소로 환산하여 토양에 시용후, 시기별로 치환성 암모니아태 질소함량을 조사하여 그 변화를 도 4에 나타내었다.In order to confirm the degree of conversion of the amino acid nanocomposite fertilizer and the simple amino acid material to the ammonia-pacific nitrogen in accordance with the present invention, the liquid amino acid nanocomposite fertilizer prepared in Example 2 and the CMS solution which is an amino acid material (comparative example) ) Is converted into the same amount of nitrogen and applied to the soil, and the substitutional ammonia nitrogen content was examined for each time period, and the change is shown in FIG. 4.

도 4에서 보는 것과 같이, 본 발명에 따라 제조된 아미노산성 나노 복합비료의 경우에는 단순 CMS 용액을 사용하는 경우에 비해, 초기에는 용출되는 암모니아태 질소의 함량이 낮았는데, 이는 초기에는 복합비료에서 발생되는 암모니아태 질소가 점토광물에 흡착되기 때문으로 판단된다. As shown in Figure 4, in the case of the amino acid nano-composite fertilizer prepared according to the present invention, compared to the case of using a simple CMS solution, the content of ammonia nitrogen eluted initially was lower, which was initially This is because the ammonia nitrogen generated is adsorbed to the clay mineral.

한편, 10일이 지난 후에는 비교예의 CMS 용액 시용구에서는 암모니아태 질소가 점차 감소하는 경향을 나타내는 반면, 실시예 2의 복합비료에서는 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 비교예에서는 NOx로의 전환이 빠르게 이루어지는 반면, 실시예 2의 복합비료에서는 단백질이나 아미노산에서 암모니아태 질소로 전환이 서서히 이루어지면서 암모니아가 점토광물에 흡착되어 NOx로의 전환이 저해되기 때문에 나타나는 것으로 판단된다.On the other hand, after 10 days, the ammonia nitrogen was gradually decreased in the CMS solution application of the comparative example, while the compound fertilizer of Example 2 was continuously increasing. This result is due to the rapid conversion to NOx in the comparative example, while the conversion of protein or amino acid to ammonia nitrogen in the compound fertilizer of Example 2 is a result of the ammonia is adsorbed to the clay minerals and the conversion to NOx is inhibited. Judging.

이러한 사실은 도 5에 도시한 질산태 질소의 변화량을 측정한 결과로에서도 그대로 나타난다.This fact also appears as a result of measuring the change amount of the nitrogenous nitrate shown in FIG. 5.

즉, 도 5에서 보는 것과 같이 실시예 2의 복합비료의 경우에는 질산태 질소의 발생량이 비교예에 비해 전반적으로 낮게 나타났으며, 10일 이후에는 좀 더 빠르게 증가하는 경향을 나타내었다. That is, as shown in FIG. 5, in the case of the compound fertilizer of Example 2, the amount of nitrogen nitrate was generally lower than that of the comparative example, and increased more rapidly after 10 days.

이상의 결과로부터, 본 발명에 따른 아미노산성 나노 복합비료에서는 단순 아미노산성 비료에 비해 질산태 질소로의 전환이 느리게 이루어지며 전체적으로 NOx의 발생이 현저히 억제됨을 확인할 수 있었다.From the above results, the amino acid nanocomposite fertilizer according to the present invention was confirmed that the conversion to nitrogen nitrate is slower than the simple amino acid fertilizer and the generation of NOx is significantly suppressed as a whole.

도 1은, 아미노산성 나노 복합비료의 제조과정에서의 변화를 도시한 모식도;1 is a schematic diagram showing the change in the manufacturing process of the amino acid nano-fertilizer.

도 2는, 아미노산성 나노 복합비료와 팽윤성 층상형 점토광물인 벤토나이트의 X-선 회절패턴을 보여주는 그래프;2 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of bentonite, an amino acid nanocomposite fertilizer and a swellable layered clay mineral;

도 3은, 단순 혼합액과 아미노산성 나노 복합비료와 분산 안정성을 비교 시험 결과를 나타낸 사진; Figure 3 is a photograph showing the comparison test results of the dispersion stability and the simple mixed solution and amino acid nano fertilizer;

도 4는, 아미노산성 물질과 아미노산성 나노 복합비료의 시용 후의 치환성 암모니아태 질소함량의 변화를 도시한 그래프;4 is a graph showing the change of the substitutional ammonia nitrogen content after the application of the amino acid substance and amino acid nanocomposite fertilizer;

도 5는 아미노산성 물질과 아미노산성 나노 복합비료의 시용 후의 질산태 질소의 변화량을 도시한 그래프.5 is a graph showing the amount of change in nitrate nitrogen after application of the amino acid material and amino acid nano-fertilizer.

Claims (7)

팽윤성 층상형 점토광물과 상기 점토광물의 표면 및 층간에 도입된 조제된 아미노산성 물질을 포함하여 이루어지며, 상기 아미노산성 물질이 점토광물의 표면 및 층간에 도입되어 점토광물의 표면 하전과의 상호작용 및 아미노산성 물질의 3차원적 구조특성에 의해 점토광물의 층간 거리를 불균일하게 하거나 판을 박리시켜 완전 또는 부분 박리된 나노시트상을 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 아미노산성 나노 복합비료.It comprises a swellable layered clay mineral and prepared amino acid material introduced into the surface and between the layers of the clay mineral, the amino acid material is introduced into the surface and interlayer of the clay mineral to interact with the surface charge of the clay mineral And the nanosheets of the layered clay minerals characterized in that the distance between layers of the clay minerals is uneven or the plate is peeled off to form a fully or partially peeled nanosheet shape by the three-dimensional structural characteristics of the amino acid material. Amino Acid Nanocomposite Fertilizer. 제 1항에 있어서, 상기 층상형 점토광물은 스멕타이트계 점토광물 또는 층상이중수산화물 중에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 아미노산성 나노 복합비료.The amino acid nano-composite fertilizer according to claim 1, wherein the layered clay mineral is selected from smectite clay mineral or layered double hydroxide. 제 1항에 있어서, 상기 아미노산성 물질은 1 이상의 비료성분 함유물질로 용액의 pH를 아미노산의 등전점에 가깝도록 조절한 CMS(condensed Molasses Soluble) 또는 동물성 아미노산을 포함하는 아미노산계 부산물로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 아미노산성 나노 복합비료.The method of claim 1, wherein the amino acid material is one or more fertilizer component-containing material is obtained from the amino acid-based by-product containing a condensed Molasses Soluble (CMS) or animal amino acid adjusted to the pH of the solution close to the isoelectric point of the amino acid Amino acid nanocomposite fertilizer. 제 1항에 있어서, 상기 층상형 점토광물은 암모늄 또는 요소 용액에 의해 암모늄이온으로 포화된 상태인 것을 특징으로 하는 아미노산성 나노 복합비료.The amino acid nano-composite fertilizer according to claim 1, wherein the layered clay mineral is saturated with ammonium ions by ammonium or urea solution. 팽윤성 층상형 점토광물을 요소 또는 암모늄염을 포함하는 용액에서 팽창시킨 후, 상기 팽창된 층상형 점토광물을 아미노산성 물질과 혼합하여 반응시키는 과 정을 포함하는 것을 특징으로 하는 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 아미노산성 나노 복합비료의 제조방법.A nanosheet of layered clay minerals comprising the step of expanding the swellable layered clay mineral in a solution containing urea or ammonium salts and then mixing the expanded layered clay mineral with an amino acid to react the mixture. Amino acid nanocomposite fertilizer manufacturing method using. 팽윤성 층상형 점토광물의 현탁액과 요소, 암모늄염 또는 인산 중에서 선택되는 1종 이상의 비료성분을 사용하여 액상의 아미노산성 물질을 혼합한 후, pH를 아미노산성 물질의 등전점으로 조절하는 것을 특징으로 하는 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 액상의 아미노산성 나노 복합비료의 제조방법.After mixing a liquid amino acid substance using a suspension of swellable layered clay mineral and at least one fertilizer component selected from urea, ammonium salt or phosphoric acid, the pH is adjusted to the isoelectric point of the amino acid substance. Method for preparing liquid amino acid nanocomposite fertilizer using nanosheets of clay minerals. 팽윤성 층상형 점토광물의 분말과 액상의 아미노산성 물질을 혼합하고 교반하여, 상기 아미노산성 물질이 층간 삽입 및 흡습반응을 통하여 점토광물의 표면 및 층간에 도입되고 점토광물의 표면 하전과의 상호작용 및 아미노산성 물질의 3차원적 구조특성에 의해 점토광물의 층간 거리를 불균일하게 하거나 판을 박리시켜 완전 또는 부분 박리된 나노시트상을 형성한 형태의 아미노산성 나노 복합비료의 반건조상태의 고상물을 얻고, 이를 건조하여 분말 또는 입상으로 제조하는 것을 특징으로 하는 층상형 점토광물의 나노시트를 이용한 고상의 아미노산성 나노 복합비료의 제조방법.By mixing and stirring the powder of the swellable layered clay mineral and the liquid amino acid material, the amino acid material is introduced into the surface and the layers of the clay mineral through intercalation and hygroscopic reaction, and interacts with the surface charge of the clay mineral. Due to the three-dimensional structural characteristics of the amino acid material, the semi-dried solid material of the amino acid nano-composite fertilizer in the form of uneven interlayer distance of clay minerals or peeling of the plate to form a fully or partially peeled nano sheet form A method for producing a solid amino acid nanocomposite fertilizer using a nanosheet of a layered clay mineral, which is obtained, and dried to prepare a powder or granules.
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