一种稳定的氮肥增效剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种稳定的氮肥增效剂及其制备方法和应用，属于肥料增效
技术领域：
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：氮肥是农业生产中需要量最大的化肥品种，它对提高作物产量，改善农产品的质量有重要作用。近年来相关资料显示，我国氮肥利用率仅为30～35％，除部分残留于土壤中，其他则因挥发(铵态氮)和淋失(硝态氮)及硝化—反硝化作用而损失。因此，如何提高氮肥利用率是化肥行业研究者一直面临的问题。尿素由于具有含氮量高，使用方便，用后不会导致土质变坏等优点，一直是我国农业应用的主要氮肥之一。尿素施入土壤后很快被脲酶分解成氨，高浓度的氨易于损伤作物和挥发损失。脲酶抑制剂是抑制土壤脲酶活性的一类物质的总称，包括磷酰三胺、苯二胺及其衍生物、醌类、多羟酚类、腐植酸、硼酸、重金属等诸多种类，其中n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)是一种很有潜力的脲酶抑制剂。在非酸性土壤、通气性良好的条件下，对脲酶的抑制作用依次为n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)>苯基磷酰二胺(ppd)>氢醌(hq)；在结构基团中，正丁胺基、硫基对n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)与脲酶的结合起辅助作用，胺基是n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)与脲酶结合的关键基团，与脲酶活性部位巯基(-sh)结合，n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)与尿素竞争脲酶，从而缓解尿素水解。中国专利文献cn105367207a公开了一种氮肥增效剂，按重量比例计，每百份氮肥增效剂的组成成份为：生物炭94～98份，脲酶抑制剂1.0～3份，硝化抑制剂1.0～3份。将上述原料投入搅拌机中，充分搅拌，混合均匀，分装成袋，即得。该方法中所述的脲酶抑制剂即n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)，但是n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)由于本身的形态和化学性质导致它极易被分解，特别是和含磷肥料一起应用时，更易分解，使得其在复合肥中的应用受到了极大限制。因此生产一种可以应用于含磷复合肥中的稳定的氮肥增效剂产品，将具有极大的经济和社会效益。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供一种稳定的氮肥增效剂及其制备方法和应用。本发明技术方案如下：一种稳定的氮肥增效剂，包括如下质量份的原料组成：有机相组分2.5～10份，保护液组分20～100份；所述有机相组分为n-正丁基硫代磷酰三胺和有机溶剂的混合物；所述保护液组分为保护剂和水的混合物；根据本发明优选的，所述有机相组分中各组分的质量份数为：n-正丁基硫代磷酰三胺1～2份、有机溶剂1.5～8份。根据本发明优选的，所述保护液组分中各组分的质量份数为：保护剂4～20份、水16～80份。根据本发明优选的，所述有机溶剂为乙醇、苯甲醇、聚乙烯亚胺之一或组合；进一步优选的，所述有机溶剂为乙醇和聚乙烯亚胺的组合；最优选的，所述有机溶剂为乙醇和聚乙烯亚胺按质量比为1:2～4的组合。根据本发明优选的，所述保护剂为保护性胶体；进一步优选的，所述保护剂为保护性胶体和可溶性淀粉组成的混合物；最优选的，所述保护剂为为保护性胶体与可溶性淀粉按质量比为1:0.3～2的组合。根据本发明优选的，所述保护性胶体为阿拉伯树胶粉和明胶之一或组合。根据本发明优选的，所述保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶和可溶性淀粉按质量比为(2～3):(1～3):(2～3)的组合。一种稳定的氮肥增效剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于有机溶剂中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到60～80℃水中，搅拌2～4h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。根据本发明优选的，步骤(4)中所述喷雾干燥的条件为：进风温度140℃～160℃，出口温度为70℃～80℃，进料速度为2l/h。根据本发明，一种稳定的氮肥增效剂的应用，用于与复合肥配合使用。根据本发明优选的，所述氮肥增效剂与复合肥配合使用，氮肥增效剂的质量为复合肥质量的0.2～2％。本发明首先通过有机溶剂对n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)进行溶解，得到有机相；然后有机相加入到含保护剂的保护液中，保护剂是由保护性胶体或者保护性胶体和淀粉组成的，其中保护性胶体可以形成较好的胶状保护体，避免n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)与含磷复合肥的大面积接触，减少n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)分解损失，从而减缓尿素的分解速率，提高肥料利用率。有益效果：(1)本发明制备的氮肥增效剂可以有效保护活性成分n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)，从而可用于含磷复合肥，解决n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)遇磷分解而无法应用于含磷复合肥的难题，并且减缓尿素的分解速率，提高肥料利用率，延长肥效期，最终达到节肥增产的目的。(2)由于n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)闪点和分解温度过低，传统的n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)无法进行喷雾干燥，但通过本发明的保护剂保护，n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)则可以安全的进行喷雾干燥，易于实现大规模生产。(3)因n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)不溶于水，因此传统n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)的使用时一般都溶解于有机溶剂使用，气味性和危害性都较大，本发明制备的氮肥增效剂产品为固体颗粒产品，没有难闻气味，其制备中的有机溶剂可以回收使用，不会造成环境污染，大大提高了n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)的应用范围。附图说明：图1、实施例3制备的氮肥增效剂的微观结构图。具体实施方式为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。实施例中所述的原料均为常规市购产品，实施例中所述的18-18-18复合肥是指n-p-k质量含量分别为18％、18％、18％的复合肥。实施例1一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、乙醇1.5份、保护剂4份、水16份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶、可溶性淀粉、按照质量比为2:1:2的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于乙醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到60℃水中，搅拌4h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度140℃，出口温度70℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09900.09830.09700.09570.09435.7％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例2一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、乙醇4份、保护剂10份、水30份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶、可溶性淀粉、按照质量比为1:1:1的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于乙醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到70℃水中，搅拌3h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度160℃，出口温度80℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt占复合肥的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09910.09850.09770.09680.09594.1％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例3一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、乙醇2.5份、保护剂8份、水25份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶、可溶性淀粉、按照质量比为2.5:2:2的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于乙醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09920.09830.09750.09680.09544.6％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例4一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、乙醇2.5份、保护剂8份、水25份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于乙醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09920.09820.09700.09550.09356.5％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例5一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、苯甲醇2.5份、保护剂8份、水25份。其中保护剂为明胶。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于苯甲醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09920.09800.09680.09540.09326.8％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例6一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、苯甲醇2.5份、保护剂8份、水25份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉和明胶按照质量比为1:1的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于苯甲醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt占复合肥的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09910.09810.09720.09590.09386.2％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例7一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺1份、苯甲醇2.5份、保护剂8份、水25份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶和可溶性淀粉按照质量比1:1:4的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于苯甲醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09910.09770.09650.09490.09267.4％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％实施例8一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺2份、乙醇3份、保护剂15份、水45份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉、明胶、可溶性淀粉、按照质量比为1:1:3的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于乙醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt质量占复合肥质量的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt质量占18-18-18复合肥质量的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：实施例9一种稳定的氮肥增效剂，其原料组成为：n-正丁基硫代磷酰三胺2份、苯甲醇8份、保护剂20份、水80份。其中保护剂为阿拉伯树胶粉和可溶性淀粉按照质量比2:3的组合。制备方法：(1)制备有机相：将n-正丁基硫代磷酰三胺(nbpt)溶解于苯甲醇中，制得有机相；(2)制备保护液：将保护剂加入到75℃水中，搅拌2h，使其完全溶解、混匀，制得保护液；(3)混匀：将步骤(1)制备的有机相加入到步骤(2)制备的保护液中，混合均匀，制得混合溶液；(4)将步骤(3)的混合溶液进行喷雾干燥，制得稳定的氮肥增效剂。其中喷雾干燥的条件为：进风温度150℃，出口温度75℃，进料速度为2l/h。稳定性测试：实验组：将本实施例制备的氮肥增效剂与18-18-18复合肥按照纯nbpt占复合肥的0.1％进行掺混。对照组：将nbpt直接按照nbpt占18-18-18复合肥的0.1％进行掺混。使用高效液相色谱检测两组18-18-18复合肥中的nbpt的含量变化。掺混稳定氮肥增效剂的复合肥中nbpt的含量与直接掺混纯nbpt的有复合肥相比，nbpt30天内的含量变化情况如下(单位：％)：肥料名称1d7d15d22d30d30d衰减率实验组0.09920.09810.09690.09580.09366.4％对照组0.09910.09090.08170.06050.036263.8％由实施例1-9的表中数据可知，nbpt直接使用于含量复合肥中，30d衰减率均达到60％以上，而使用本方法制备的氮肥增效剂30d内衰减率均低于7％，说明本法明可以极大延缓nbpt在含磷复合肥料中的分解。如图1所示，实施例3制备的氮肥增效剂的微观结构呈均匀的类球状结构，nbpt外形成较好的胶状保护体，避免nbpt与含磷肥料的大面积接触，减少nbpt分解损失。当前第1页12