专利名称：以马铃薯渣及废弃植物纤维制备含氮有机肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种以马铃薯渣、植物秸秆、城市生活垃圾中的废弃植物纤维及工业 生产中的废弃植物纤维为原料经化学方法制备含氮有机肥的方法。
背景技术：
有机肥料不仅含有氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素等各种植物所需的养分，而且 含有大量有机质，其养分可以直接被植物利用。有机物质及其腐解过程中产生的物理、化学 和生物作用，在改善和提高土壤肥力、活化土壤养分、增强微生物活性、促进农作物高产、降 低农业生产成本方面有着不可替代的作用。目前农作物秸秆及农业生产的废弃物如何应用是农业科技工作者、广大农民所关 心的重要问题。我国作为一个农业大国，每年在生产7亿多吨粮食时，也生产出超过7亿吨 的秸秆，同时，工业及生活中也产生大量废弃植物纤维，极其丰富的废弃植物纤维资源怎样 充分开发利用、趋利避害、变废为宝、造福人类，是科技工作者攻关的重大课题。目前垃圾发 电的污染问题及没有经济效益已被大多数人所认知，而将其中的植物纤维转变为有机肥， 无疑是一条可行的路线，以往的垃圾生物处理的方式多采用厌氧发酵方式，但其反应时间 长，效率低而难于推广。在现代农业中，有机肥料在发展绿色农业产品中占有及其重要的地位，它在培肥 地力与改善农产品品质，特别是改善风味食品和烟草、茶叶，果品等品质方面的作用已得到 公认。有机肥料产业化与商品化是绿色无公害食品生产、农业废弃物资源化利用以及减轻 对生态环境污染和农业可持续发展的方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种经化学方法合成含氮有机肥的新型方法，这 种制备方法以废弃植物纤维、浓硝酸、浓氨水为主要原料，经合理的配比、简单的合成路线 制得含氮有机肥。本发明要解决的技术问题是由如下方案解决的以马铃薯渣及废弃植物纤维制 备含氮有机肥的方法，其特征是将废弃植物纤维粉碎，在室温及搅拌的条件下，将质量 浓度为65% -68%浓硝酸滴加到粉碎后的废弃植物纤维中，滴加完浓硝酸后停止搅拌， 在室温下继续反应4-8h，其中废弃植物纤维与质量浓度为65% -68%浓硝酸的质量比是 1 0.7-3. 5，反应过程中用过量的质量浓度为25%-28%浓氨水吸收产生的二氧化氮气 体，其中废弃植物纤维与质量浓度为25%-28%浓氨水的质量比是1 0.712-3.561 ；用吸 收二氧化氮后的浓氨水中和反应产物，使反应产物的PH值达到6-8，将产物在40-60°C烘 干，即得含氮有机肥。所制得的含氮有机肥的含氮量最高可达26%，并且有较高的碳、氢含 量。上述技术方案所述，废弃植物纤维主要指植物秸秆、城市生活垃圾中的废弃植物 纤维、工业生产后的废弃植物纤维；植物秸秆主要包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆等，城市生活垃圾中的废弃植物纤维主要包括废弃瓦楞纸箱、树叶等，工业生产中的废 弃植物纤维主要包括制造淀粉产生的薯渣等。上述技术方案所述，所使用的废弃植物纤维原料的含氮量为0. 1%-0.6 %、含碳 量为39% -43%、含氢量为5.5% -6.4%。 本发明的优点是1、本发明专利通过简单的化学方法、简易的合成路线制得了含 氮有机肥，所制得含氮有机肥的含氮量高，含氮量最高可达26 %。2、传统有机肥料的制备大 部分都是采用发酵的方法，这种方法的最大缺点是制备的时间过长，有些制备方法的时间 长达10-30天，而本发明专利制备有机肥的方法所使用的时间很短，这就为大规模生产提 供了一种高效的方法。3、本发明专利所用的原料为废弃植物纤维、浓硝酸以及浓氨水，经过 合理的配比制得含氮有机肥，由于所使用的原料易得、价格较低，并且在反应过程中不需要 加热等反应条件，这就必然大大降低了所制得含氮有机肥的成本，所以本发明专利所制得 的含氮有机肥具有很好的推广前景。4、本发明专利将废弃植物纤维经过浓硝酸氧化、硝化 等作用转变为含氮有机肥，即将废弃植物纤维变废为宝，由于废弃植物纤维主要包括植物 秸秆、城市生活垃圾中的废弃植物纤维及工业生产后的废弃植物纤维，通过本发明专利的 技术将以上废弃植物纤维转变为含氮有机肥，一方面大大减少了生活垃圾和工厂垃圾，减 轻了城市垃圾的处理压力，所以在环保和可持续发展方面可以起到重要的作用；同时将植 物秸秆转变为有机肥，可增加农民收入，产品的应用还可以改良土壤，减少化学肥料的使用 量，故本发明专利技术的推广具有很好的社会效益。
图1是制备含氮有机肥的工艺流程2是以小麦秸秆为原料时65% -68%浓硝酸的用量对产品含氮量的影响曲线图3是以玉米秸秆为原料时65% -68%浓硝酸的用量对产品含氮量的影响曲线图4是以瓦楞纸为原料时65% -68%浓硝酸的用量对产品含氮量的影响曲线图5是以马铃薯渣为原料时65% -68%浓硝酸的用量对产品含氮量的影响曲线
具体实施例方式实施例1 将小麦秸秆粉碎，称取5. Og小麦秸秆粉末于反应器中，室温及搅拌的条 件下，滴加1. 5ml (2. Ig)质量浓度为65% -68%的浓硝酸，滴加完毕后停止搅拌，室温下继 续反应6h，反应过程中用2. 37ml (2. 134g)质量浓度为25%-28%的浓氨水吸收产生的二氧 化氮气体，反应结束后，用吸收二氧化氮后的浓氨水溶液中和反应混合物，使反应混合物的 PH值在6-8范围内，于40-60°C烘干产物，即得含氮有机肥。本实施例所制得的含氮有机肥 的含氮量为13. 42%、含碳量为25. 77%、含氢量为5. 367%。实施例2 实验条件同实施例1，所不同的是滴加2. Oml (2. 8g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用3. 17ml (2. 849g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为16. 66%、含碳量为 22. 32%、含氢量为 5. 169%。实施例3 实验条件同实施例1，所不同的是滴加3. Oml (4. 2g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用4. 75ml (4. 273g)质量浓度为25% -28%的浓氨水吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为21. 06%、含碳量为 16. 89%、含氢量为 5. 298% ο实施例4:实验条件同实施例1，所不同的是滴加4. Oml (5. 6g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用6. 33ml (5. 697g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为22. 67%、含碳量为
15.18%、含氢量为 5. 446% ο实施例5 实验条件同实施例1，所不同的是滴加5. Oml (7. Og)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用7. 91ml (7. 121g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为25. 20%、含碳量为
12.34%、含氢量为 5. 140% ο实施例6 将玉米秸秆粉碎，称取5. Og玉米秸秆粉末于反应器中，室温及搅拌的条件下，滴加1. 5ml (2. Ig)质量浓度为65% -68%的浓硝酸，滴加完毕后停止搅拌，室温下继 续反应6h，反应过程中用2. 37ml (2. 134g)质量浓度为25%-28%的浓氨水吸收产生的二氧 化氮气体，反应结束后，用吸收二氧化氮后的浓氨水溶液中和反应混合物，使反应混合物的 PH值在6-8范围内，于40-60°C烘干产物，即得含氮有机肥。本实施例所制得的含氮有机肥 的含氮量为13. 66%、含碳量为26. 70%、含氢量为5. 534%。实施例7 实验条件同实施例6，所不同的是滴加2.0ml(2.8g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用3. 17ml (2. 849g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为17. 58%、含碳量为 22. 66%、含氢量为 5. 563% ο实施例8 实验条件同实施例6，所不同的是滴加3. Oml (4. 2g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用4. 75ml (4. 273g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为21. 89%、含碳量为
16.86%、含氢量为 5. 224% ο实施例9 实验条件同实施例6，所不同的是滴加4. Oml (5. 6g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用6. 33ml (5. 697g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为24. 08%、含碳量为
13.60%、含氢量为 5. 268% ο实施例10:实验条件同实施例6，所不同的是滴加5. Oml (7. Og)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用7. 91ml (7. 121g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为25. 42%、含碳量为 12. 43%、含氢量为 5. 279% ο实施例11 将瓦楞纸粉碎，称取5. Og瓦楞纸粉末于反应器中，室温及搅拌的条件 下，滴加1. 5ml (2. Ig)质量浓度为65% -68 %的浓硝酸，滴加完毕后停止搅拌，室温下继续 反应6h，反应过程中用2. 37ml (2. 134g)质量浓度为25%-28%的浓氨水吸收产生的二氧化 氮气体，反应结束后，用吸收二氧化氮后的浓氨水溶液中和反应混合物，使反应混合物的PH 值在6-8范围内，于40-60°C烘干产物，即得含氮有机肥。本实施例所制得的含氮有机肥的 含氮量为14. 33%、含碳量为22. 62%、含氢量为5. 459%。实施例12 实验条件同实施例11，所不同的是滴加2.0ml (2.8g)质量浓度为65% -68%的浓硝酸；反应过程中用3. 17ml (2. 849g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为16. 70%、含碳量为 19. 94%、含氢量为 5. 303% ο实施例13 实验条件同实施例11，所不同的是滴加3.0ml (4.2g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用4. 75ml (4. 273g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为20. 86%、含碳量为 15. 55%、含氢量为 5. 283% ο实施例14:实验条件同实施例11，所不同的是滴加4. Oml (5. 6g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用6. 33ml (5. 697g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为23. 16%、含碳量为 13. 52%、含氢量为 5. 222%。实施例15 实验条件同实施例11，所不同的是滴加5. Oml (7. Og)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用7. 91ml (7. 121g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为25. 66%、含碳量为 10. 81%、含氢量为 5. 377%。实施例16 将马铃薯渣粉碎，称取5. Og马铃薯渣粉末于反应器中，室温及搅拌的 条件下，滴加1. 5ml (2. Ig)质量浓度为65% -68 %的浓硝酸，滴加完毕后停止搅拌，室温下 继续反应6h，反应过程中用2. 37ml (2. 134g)质量浓度为25%-28%的浓氨水吸收产生的二 氧化氮气体，反应结束后，用吸收二氧化氮后的浓氨水溶液中和反应混合物，使反应混合物 的PH值在6-8范围内，于40-60°C烘干产物，即得含氮有机肥。本实施例所制得的含氮有机 肥的含氮量为14. 42%、含碳量为24. 57%、含氢量为5.510%。实施例17 实验条件同实施例16，所不同的是滴加2.0ml (2.8g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用3. 17ml (2. 849g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为17. 10%、含碳量为 21. 69%、含氢量为 5. 385% ο实施例18 实验条件同实施例16，所不同的是滴加3.0ml (4.2g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用4. 75ml (4. 273g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为20. 76%、含碳量为 17. 12%、含氢量为 4. 832%。实施例19:实验条件同实施例16，所不同的是滴加4. Oml (5. 6g)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用6. 33ml (5. 697g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为23. 20%、含碳量为 15. 13%、含氢量为 4. 771%。实施例20 实验条件同实施例16，所不同的是滴加5. Oml (7. Og)质量浓度为 65% -68%的浓硝酸；反应过程中用7. 91ml (7. 121g)质量浓度为25% -28%的浓氨水 吸收产生的二氧化氮气体，本实施例所制得的含氮有机肥的含氮量为24. 62%、含碳量为 12. 69%、含氢量为 4. 600% ο
权利要求
以马铃薯渣及废弃植物纤维制备含氮有机肥的方法，其特征是将废弃植物纤维粉碎，在室温及搅拌的条件下，将质量浓度为65％ 68％浓硝酸滴加到粉碎后的废弃植物纤维中，滴加完浓硝酸后停止搅拌，在室温下继续反应4 8h，其中废弃植物纤维与质量浓度为65％ 68％浓硝酸的质量比是1∶0.7 3.5，反应过程中用过量的质量浓度为25％ 28％浓氨水吸收产生的二氧化氮气体，其中废弃植物纤维与质量浓度为25％ 28％浓氨水的质量比是1∶0.712 3.561；用吸收二氧化氮后的浓氨水中和反应产物，使反应产物的PH值达到6 8，将产物在40 60℃烘干，即得含氮有机肥，所制得的含氮有机肥的含氮量最高可达26％，并且有较高的碳、氢含量。
全文摘要
以马铃薯渣及废弃植物纤维制备含氮有机肥的方法。本发明公开了一种以废弃植物纤维制备含氮有机肥的方法，主要是利用浓硝酸通过氧化、硝化等作用将废弃植物纤维转为含氮有机肥，所制得的含氮有机肥具有较高的含氮量。本发明专利的工艺简单、易操作，可以充分利用农业生产的秸秆和废弃物、城市的生活垃圾及企业的部分废料，产品的应用可以减少对石油及煤炭资源的消耗、增加土壤的有机质含量、提高农民收入，所以本发明具有很高的社会效益和经济价值。
文档编号C05F11/00GK101955383SQ201010500949
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者吴国军, 张伟, 李楠, 李辉军, 林波, 温国华, 王珍, 目仁更 申请人:内蒙古大学