一种发泡玻璃负载磷氮缓释放肥料方法
【专利摘要】一种发泡玻璃负载磷氮缓释放肥料方法。膨化玻璃（或叫发泡玻璃，或叫玻璃轻石）是以废弃玻璃为主要原料，添加起孔剂（碳酸盐）在高温下烧结，形成海绵状膨化玻璃。它可以广泛用于房屋外墙保温、隔音墙、保温、土壤改良、雨水收集。但生产中发泡的时间较短，碳酸钙与二氧化硅反应不彻底，以氧化钙形式残留在发泡玻璃中，或粘附于气孔表面，遇到水时形成氢氧化钙并部分溶解于水中，使水的pH值升高，对植物的生长极为不利。本发明采用溶胶浸渍工艺将含有磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、钾盐和水溶性有机高分子的溶液涂覆于发泡玻璃的孔径表面，形成稳定的氮磷缓释放介质。既消除了氧化钙溶解产生的强碱性，也使得磷酸盐以废料的形式缓慢释放，不易流失，延长了废料作用时间。
【专利说明】一种发泡玻璃负载磷氮缓释放肥料方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废弃硅酸盐材料再生利用领域，具体涉及一种利用废弃碎玻璃为原料制造负载磷氮缓释放肥料发泡玻璃的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，玻璃材料抗老化、耐风化、不被光降解、耐高温，在自然界稳定性极好。但废弃的玻璃碎料不透气、边角锋利，碎玻璃形成的垃圾很难降解，对植物的根系非常不利，也极易对人的脚、牛马的蹄及耕地的农机轮胎造成损伤。如果填埋也会永久占用土地资源。膨化玻璃是以废弃玻璃为主要原料，添加起孔剂(碳酸盐、或石墨、或可以在高温分解产生气体的其它物质)在高温下烧结，形成海绵状膨化玻璃。该膨化玻璃可以广泛用于房屋建筑的外墙保温、轻质隔音墙、热力管道的保温、花卉、树木的土壤改良、干旱地区的雨水收集和防水变质。然而，生产中发泡的时间较短，通常使用的碳酸钙起孔剂与二氧化硅反应不彻底，有部分的发泡剂最终以氧化钙形式残留在发泡玻璃中，或粘附于气孔表面。这样的发泡玻璃产品遇到水时氧化钙与水反应形成氢氧化钙，并部分溶解于水中，使水的PH值升高，局部的PH值甚至超过10，对植物的生长极为不利。本专利采用液相浸溃工艺将含有磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和水溶性有机高分子的溶液涂覆于发泡玻璃的孔径表面，形成稳定的氮磷缓释放介质。既消除了氧化钙溶解产生的强碱性，也使得磷酸盐以废料的形式缓慢释放，不易流失，延长了废料作用时间。
【发明内容】
[0003]将磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾中的一种或几种和水溶性有机高分子材料(聚乙烯醇，或聚乙烯吡喏烷酮、或羟乙基纤维素，或醋酸纤维素，或羧甲基淀粉、或醋酸淀粉、或羟甲基纤维素、或羧甲基纤维素等)溶于水中。将高通孔率发泡玻璃在上述溶液中浸泡30分钟到12小时。从溶液中过滤出、晾干即可。
`[0004]溶液中各物质浓度范围为:磷酸二氢铵1_6%，磷酸氢二铵1_6%，磷酸二氢钾1_6%，磷酸氢二钾1_6%，水溶性有机高分子材料1-6% (聚乙烯醇，或聚乙烯吡喏烷酮、或羟乙基纤维素，或醋酸纤维素，或羧甲基淀粉、或醋酸淀粉、或羟甲基纤维素、或羧甲基纤维素、或上述高分子物质的混合物等)
[0005]上述制备方法，其特征在于:
[0006](a)利用磷酸二氢铵、磷酸氢二铵在水中电离出的磷酸氢根和磷酸二氢根离子，与发泡玻璃中残留氧化钙水化后生产的钙离子反应生成溶解度较小的磷酸氢钙或磷酸二氢钙。从而降低了发泡玻璃与水作用时产生的钙和氢氧根离子浓度。
[0007](b)通过磷酸二氢铵、磷酸氢二铵的缓冲作用，使得pH值可以维持在6-8的范围之内。不影响植物的生长。
[0008](C)通过水溶性高分子材料在发泡玻璃孔壁形成稳定的凝胶层，将磷酸盐，铵离子等对植物生长有益物质限制在凝胶中缓慢释放，也不易被雨水冲走，延长了肥效时间，也减少了肥料损失。
[0009](d)该工艺简单，成本低，易于实现工业化批量成产。
[0010]附表说明
[0011]表1为处理后样品的浸泡液pH值、桶压强度、吸水率、盐份负载总量测量结果。
【具体实施方式】
[0012](I)溶液配制
[0013]方法1:称取所需量的水溶性高分子，在搅拌下用热水溶解，制备成较浓的溶液；在容器中放入剂量过的干净水；加入称量的磷酸二氢铵和磷酸氢二铵；再加入上面配制的水溶性高分子溶液，搅匀备用。
[0014]方法2:称取所需量的水溶性高分子，在搅拌下用热水溶解，制备成较浓的溶液；搅拌下直接加入称量的磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾，搅匀备用。
[0015]方法3:称取所需量的水溶性高分子，在搅拌下用热水溶解，制备成较浓的溶液；搅拌下直接加入称量的磷酸，然后加入计算量的氨水，计算量的硝酸钾(或氯化钾)搅匀备用。
[0016](2)浸溃工艺
[0017]在一个深度约I米的敞口水池(涂覆防水层的水泥池，或玻璃钢池，或PVC池均可，不宜太深)中填 入发泡玻璃破碎块，形成约80cm高的一层；表面用平板覆盖，再于盖板上面放置适当的重物，以防止发泡玻璃的闭孔在水中形成的浮力将盖板顶起。
[0018]将(I)中所配制的溶液注入池中，将发泡玻璃淹没，浸溃30分钟到12小时。将溶液重新抽回到溶液储罐，卸去平板覆盖和重物。浸溃过的发泡玻璃晾干即可。
[0019]实施实例
[0020]实例I
[0021]按照上述实施方式所述工艺，将聚乙烯醇(牌号1799) 5kg溶解于95kg的热水中，(水温高于85°C，否则溶解很慢)，在PVC制成的水槽中加入97kg的清水，分别加入1.5kg的磷酸二氢铵和1.5kg的磷酸氢二铵。磷酸盐溶解后，两种溶液混合并搅拌均匀。
[0022]在另一个敞口水槽(有防水涂层的水泥槽，容积:深1.0X1.5X1.5)中放入50kg的发泡玻璃颗粒料(江苏晶瑞特环保新材料有限公司提供，粒径约2cm)。将发泡玻璃铺平后，用平板盖住，再于盖板上放置20kg的重块。最后把上述溶液注入水槽中，直至所有发泡玻璃颗粒料全部被浸没。浸泡I小时后，把溶液抽回储罐。取出浸溃后的发泡玻璃颗粒料，在自然环境中晾晒或经风吹干燥即可使用。检测项目为:浸泡液PH值、桶压强度、吸水率、磷酸盐负载率等。性能检测结果列于表1。
[0023]总配料比为:
[0024]聚乙烯醇:5kg
[0025]磷酸二氢铵:1.5kg
[0026]磷酸氢二铵:1.5kg
[0027]水:192kg
[0028]注:用聚乙烯醇原料是磷酸盐浓度不能太高，否则聚乙烯醇发生絮凝。本产品已经在江苏省江阴市某大楼天台的草坪种植中使用半年，效果良好。[0029]实例2
[0030]按照上述实例I中所述工艺，选用聚乙烯吡喏烷酮(平均分子量4万)和羟乙基纤维素为原料，总配料比为:
[0031]聚乙烯吡喏烷酮(平均分子量4万):0.5kg
[0032]羟乙基纤维素:4kg
[0033]磷酸二氢铵:2kg
[0034]磷酸氢二铵:2kg
[0035]水:191.5kg
[0036]注:这两种高分子的溶解性较好，配制溶液时不需要加热，只需要较长时间的搅拌即可。其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0037]实例3
[0038]按照上述实例I中所述工艺，选用醋酸纤维素为原料，总配料比为:
[0039]醋酸纤维素:4.0kg
[0040]磷酸二氢铵:1.0kg
[0041]磷酸氢二铵:2.0kg`
[0042]磷酸二氢钾:1.0kg
[0043]水:192kg
[0044]注:醋酸纤维素溶解性较好，配制溶液时不需要加热，只需要较长时间的搅拌即可，但溶液酸性较强。其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0045]实例4
[0046]按照上述实例I中所述工艺，选用羧甲基纤维素为原料，总配料比为:
[0047]羟甲基纤维素:4.0kg
[0048]磷酸二氢铵:2.0kg
[0049]磷酸氢二铵:2.0kg
[0050]氯化钾:1.0kg
[0051]水:190kg
[0052]注:羧甲基纤维素溶解性较好，配制溶液时不需要加热，只需要较长时间的搅拌即可，但溶液酸性较强。其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0053]实例5
[0054]按照上述实例I中所述工艺，选用羟甲基纤维素为原料，总配料比为:
[0055]羟甲基纤维素:4.0kg
[0056]磷酸二氢铵:2.0kg
[0057]磷酸氢二铵:2.0kg
[0058]水:192kg
[0059]注:羟甲基纤维素溶解性较好，配制溶液时不需要加热，只需要较长时间的搅拌即可，但溶液酸性较强。其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0060]实例6
[0061]按照上述实例I中所述工艺，选用羟甲基纤维素和淀粉为原料，总配料比为:
[0062]羟甲基纤维素:1.0kg[0063]羧甲基淀粉:4.0kg
[0064]磷酸氢二铵:4.0kg
[0065]磷酸二氢钾:4.0kg
[0066]水:187kg
[0067]注:羟甲基纤维素溶解性较好，配制溶液时不需要加热，只需要较长时间的搅拌即可，但溶液酸性较强。其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0068]实例7
[0069]按照上述实例I中所述工艺，选用聚乙烯吡喏烷酮(平均分子量4万)羟乙基纤维素为原料，总配料比为:
[0070]聚乙烯吡喏烷酮(平均分子量4万):10.0kg
[0071]磷酸二氢铵:6.0kg
[0072]磷酸氢二铵:6.0kg
[0073]水:178kg
[0074]其它步骤与 实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0075]注:聚乙烯吡喏烷酮在水中的溶解性好，且耐盐析性能优异，抗絮凝。因此可以用它配制高磷酸盐浓度的溶液，以提高负载率。
[0076]实例8
[0077]按照上述实例I中所述工艺，不加水溶性高分子。
[0078]总配料比为:
[0079]磷酸二氢铵:2.0kg
[0080]磷酸氢二铵:2.0kg
[0081]水:196kg
[0082]其它步骤与实例I完全相同。测试结果列于表1。
[0083]注:聚乙烯吡喏烷酮在水中的溶解性好，且耐盐析性能优异，抗絮凝。因此可以用它配制高磷酸盐浓度的溶液，以提高负载率。
[0084]性能检测方法:
[0085](I)浸泡液pH值:分别将100克涂覆过和未涂覆的发泡玻璃颗粒料用300ml水浸泡8小时，检测浸泡液的pH值。
[0086](2)桶压强度:按照国际标准。
[0087](3)吸水率:分别将100克发泡玻璃颗粒料样品用300ml水浸泡一小时，抽干浸泡液称量发泡玻璃颗粒料的重量，计算吸水百分率(持水率，或储水率)。
[0088](4)按照发泡玻璃浸溃后的重量增加即为吸附溶液量，再结合溶液中磷酸盐浓度计算出磷酸盐、钾盐等的吸附量。
[0089]表1检测结果
[0090]
【权利要求】
1.制造方法:将磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾中的一种或几种和水溶性有机高分子材料(聚乙烯醇，或聚乙烯吡喏烷酮、或羟乙基纤维素，或醋酸纤维素，或羧甲基淀粉、或醋酸淀粉、或羟甲基纤维素、或羧甲基纤维素等)溶于水中。将高通孔率发泡玻璃在上述溶液中浸泡30分钟到12小时。从溶液中过滤出、晾干即可。溶胶涂覆的发泡玻璃可以用于花卉、树木、农作物的种植。负载的肥料可以缓慢释放，减缓水冲流失。
2.溶液中各物质浓度范围为:磷酸二氢铵1_6%，磷酸氢二铵1-6%，磷酸二氢钾1-6%，磷酸氢二钾1_6%，硝酸钾(或氯化钾)1-5% ;水溶性有机高分子材料1-10% (聚乙烯醇，或聚乙烯吡喏烷酮、或 羟乙基纤维素，或醋酸纤维素，或羧甲基淀粉、或醋酸淀粉、或羟甲基纤维素、或羧甲基纤维素、或上述高分子物质的混合物等)。
【文档编号】C05G3/00GK103819263SQ201410009998
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】李坤, 胡东, 李政, 孙富兴, 陈俊律 申请人:常州大学, 江苏晶瑞特环保新材料有限公司