一种腐植酸生态功能性肥料的制备方法与流程

文档序号:17917676发布日期:2019-06-14 23:53
本发明涉及一种腐植酸生态功能性肥料的制备方法,属于生态肥料
技术领域

背景技术
:生态功能肥料不同于一般的肥料及用肥方式,其优点有:缓释性、持效性、无残留、无污染;养分全面平衡、按比例逐渐释放;能提高作物品质、改善外观;不破坏土壤物理化学结构、不板结土壤,提高土壤有机质,保持土壤最佳的养分动态平衡,培肥土壤,使得土壤保水、保肥、透气性能改善,过滤和降解土壤中的有毒有害物质;有利于土壤微生物区系的生态繁衍,促进土壤微生态良性循环;促进土壤一根系一微生物三者之间有益的相互作用,形成一个合理的无机有机生物复合体。腐植酸类肥料、有机无机复肥、有机肥、控释/缓释肥、生物肥都属于生态功能肥料。腐植酸是土壤有机质的重要组成成分,若将风化煤中活化出来的腐植酸与化学合成肥料有机组合到一起施入土壤,能够起到活化土壤、提高肥效、提高农作物品质的作用。煤炭类腐植酸中除含有腐植酸外,还含有N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和B等20余种作物需要的营养元素,因此储量丰富、性能稳定的煤炭腐植酸便成为农业应用的主要方向,由于煤炭腐植酸经历的漫长的腐植化阶段,因此腐植酸生态功能肥料所具有的生态、环保功能更显突出。此外腐植酸生态功能肥料还有利于调节微生物生长环境,缓解化学农业造成的生态平衡迫害,增加土壤微生物的繁植,促进微生物的降解作用,为土壤分解更多的营养成分,有利于生态平衡体系的良性发展。腐植酸生态功能肥料的上述生态功能,最终外在表现为植物生长健壮、农作物产量和质量的提高。总之,腐植酸生态功能肥料弥补了化学合成肥料的不足,促进了生态体系的良性循环,使农业走向了高产、优质、高效能的生态化农业之路。提高肥料利用率,大力推广平衡施肥技术和施用绿色环保生态功能肥料,促进农业可持续发展,已成为实现粮食安全保障和保护生态环境的重要条件。腐植酸是土壤组成的重要成分之一,它影响着土壤盐基交换容量,是植物养料的仓库,据有关人员分析,土壤肥力下降是由于土壤腐植质的消耗所致。有关腐植酸肥料的生态功能,近年来广泛形成的共识有以下几个方面:一是改良土壤、增进肥效,提高作物产量;二是提高作物的抗逆性;三是改善作物品质;四是减少农药在作物体内的残留;五是促进作物体内外有益微生物的繁植,健全作物微生态体系,促进作物健壮生长,减少有害微生物侵袭。腐植酸类肥料被越来越广泛的应用到作物上,但其生产过程中的原料风化煤活化及终端产品中水溶性腐植酸含量的分析等仍存在一些问题亟需解决。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题:针对普通肥料肥效时间短且利用率低的问题,提供了一种腐植酸生态功能性肥料的制备方法。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:(1)将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理,即得干燥污泥,将干燥污泥进行热解处理,冷却至室温,即得半成品,用去离子水将半成品洗涤3~5次,并置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重,即得生物质炭粉;(2)取木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺,将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入聚乳酸和N,N-亚甲基酰胺,搅拌均匀,即得粘结剂;(3)取尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸,将尿素进行熔融搅拌处理,即得熔融物,在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理,即得混合浆料;将混合浆料进行喷头造粒处理,即得前驱体;(4)将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉,即得腐植酸生态功能性肥料。步骤(1)所述的将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理步骤为:将下水污泥置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重,研磨并过100~200目筛。步骤(1)所述的将干燥污泥进行热解处理的步骤为:将干燥污泥置于温度为650~700℃,氮气流速为200~240mL/min下热解1~2h。步骤(2)所述的木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺之间的比例为:按重量份数计,分别称取10~20份木质素、60~80份质量分数为10%木醋液、5~10份聚乳酸、1~10份壳聚糖、10~20份N,N-亚甲基酰胺。步骤(2)所述的将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理步骤为:将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,在温度为60~80℃,氮气气氛下搅拌1~2h。步骤(3)所述的尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取20~30份尿素、8~10份磷酸二氢钾、5~10份磷酸二氢铵、5~15份腐植酸。步骤(3)所述的将尿素进行熔融搅拌处理步骤为:将尿素在温度为130~140℃,搅拌速度为300~500r/min下熔融搅拌30~40min。步骤(3)所述的在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理步骤为:在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,在搅拌速度为1000~1500r/min下高速搅拌10~20min。步骤(3)所述的将混合浆料进行喷头造粒处理步骤为:将混合浆料在喷头转速为300~350r/min下喷头造粒。步骤(4)所述的将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉的步骤为:将前驱体置于圆盘造粒机中,在转速为150~200r/min下同时喷加粘结剂和生物炭粉,直至不粘手为止。本发明与其他方法相比,有益技术效果是:(1)本发明将下水污泥通过热解处理制成生物质炭,高温热解的生物质炭稳定性较好,施入土壤难以被土壤微生物分解利用,可以在土壤中长期留存,裂解后的生物质炭孔隙结构得以留存,使其具有丰富的孔隙结构及比表面积,这些物理特征使生物质炭具备较强的吸附能力;同时受热解工艺的影响,生物质炭具有较强的离子交换性能,可增大土壤阴阳离子交换量,吸附土壤中的铵盐、硝酸盐、磷和其他水溶性的离子,起到一定的保水保肥的功能,生物质炭还能吸附农药和重金属等有害物质且解吸率较低,能够减少土壤与环境污染,生物质炭的多孔隙结构也为土壤微生物提供了栖息环境,提高微生物的数量,直接或间接影响微生物活性;(2)本发明将木质素、聚乳酸、壳聚糖和腐植酸作为粘结剂,将生物质炭粉包裹在尿素混合料的表面,得到腐植酸生态功能性肥料,表面包裹的材料不仅有利于改良土壤结构,使土壤颗粒团聚性增强、减轻土壤养分与水分流失,而且对植物生长所需水分及养分具有一定控释作用,提高了肥料的利用率,且延长了肥料的肥效时间;(3)本发明中的腐植酸具有亲水性、弱酸性、界面活性、络合作用、阳离子交换能力及吸附分散能力,腐植酸分子结构中存在的大量的官能团,为其与金属离子发生螯合或络合反应提供了条件,大部分常见金属离子(如Al3+,Fe2+,Ca2+,Cu2+,Cr3+等)都可与腐植酸形成络合物或螯合物,主要是酚羟基和羧基参与络合或螯合反应,可能还有羰基和胺基;腐植酸物质的生理活性主要指其对于生物体生理活动的促进能力,在植物的生长发育方面表现为促进植物生长代谢,提高果实质量及增强植物的适应、抗逆能力;腐植酸类物质能为微生物的生长供给充足的碳、氮元素,有助于微生物的生活环境的改善,并对其代谢活动和生长发育有促进作用,使微生物的生物活性得以增强,在改良土壤生态环境、促进作物生长等方面上有着显著的作用;(4)本发明制备的腐植酸生态功能性肥料具有吸附功能,抑制土壤中脲酶的活性,通过降低尿素在土壤中的水解速度以减少氮的损失,赋予肥料缓控释功效;还具有活化磷和钾的作用,通过螯合、络合活化土壤中的铁、锰、铜、锌等微量元素,改良土壤,促进农作物吸收,提高肥料利用率,达到“控氮、解磷、促钾”的效果;同时,腐植酸功能性肥料能增强多酚氧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸氧化酶等酶的活性,加快作物新陈代谢,增加物质积累,促进作物提早成熟,提高作物抗逆性。具体实施方式将下水污泥置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重,研磨并过100~200目筛,即得干燥污泥,将干燥污泥置于温度为650~700℃,氮气流速为200~240mL/min下热解1~2h,冷却至室温,即得半成品,用去离子水将半成品洗涤3~5次,并置于温度为100~110℃的烘箱中干燥至恒重,即得生物质炭粉;按重量份数计,分别称取10~20份木质素、60~80份质量分数为10%木醋液、5~10份聚乳酸、1~10份壳聚糖、10~20份N,N-亚甲基酰胺,将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,在温度为60~80℃,氮气气氛下搅拌1~2h,即得混合液,在混合液中加入聚乳酸和N,N-亚甲基酰胺,搅拌均匀,即得粘结剂;按重量份数计,分别称取20~30份尿素、8~10份磷酸二氢钾、5~10份磷酸二氢铵、5~15份腐植酸,将尿素在温度为130~140℃,搅拌速度为300~500r/min下熔融搅拌30~40min,即得熔融物,在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,在搅拌速度为1000~1500r/min下高速搅拌10~20min,即得混合浆料;将混合浆料在喷头转速为300~350r/min下喷头造粒,即得前驱体;将前驱体置于圆盘造粒机中,在转速为150~200r/min下同时喷加粘结剂和生物炭粉,直至不粘手为止,即得腐植酸生态功能性肥料。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理,即得干燥污泥,将干燥污泥进行热解处理,冷却至室温,即得半成品,用去离子水将半成品洗涤3次,并置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重,即得生物质炭粉;取木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺,将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入聚乳酸和N,N-亚甲基酰胺,搅拌均匀,即得粘结剂;取尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸,将尿素进行熔融搅拌处理,即得熔融物,在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理,即得混合浆料;将混合浆料进行喷头造粒处理,即得前驱体;将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉,即得腐植酸生态功能性肥料。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理步骤为:将下水污泥置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重,研磨并过100目筛。将干燥污泥进行热解处理的步骤为:将干燥污泥置于温度为650℃,氮气流速为200mL/min下热解1h。木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺之间的比例为:按重量份数计,分别称取10份木质素、60份质量分数为10%木醋液、5份聚乳酸、1份壳聚糖、10份N,N-亚甲基酰胺。将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理步骤为:将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,在温度为60℃,氮气气氛下搅拌1h。尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取20份尿素、8份磷酸二氢钾、5份磷酸二氢铵、5份腐植酸。将尿素进行熔融搅拌处理步骤为:将尿素在温度为130℃,搅拌速度为300r/min下熔融搅拌30min。在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理步骤为:在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,在搅拌速度为1000r/min下高速搅拌10min。将混合浆料进行喷头造粒处理步骤为:将混合浆料在喷头转速为300r/min下喷头造粒。将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉的步骤为:将前驱体置于圆盘造粒机中,在转速为150r/min下同时喷加粘结剂和生物炭粉,直至不粘手为止。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理,即得干燥污泥,将干燥污泥进行热解处理,冷却至室温,即得半成品,用去离子水将半成品洗涤4次,并置于温度为105℃的烘箱中干燥至恒重,即得生物质炭粉;取木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺,将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入聚乳酸和N,N-亚甲基酰胺,搅拌均匀,即得粘结剂;取尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸,将尿素进行熔融搅拌处理,即得熔融物,在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理,即得混合浆料;将混合浆料进行喷头造粒处理,即得前驱体;将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉,即得腐植酸生态功能性肥料。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理步骤为:将下水污泥置于温度为105℃的烘箱中干燥至恒重,研磨并过150目筛。将干燥污泥进行热解处理的步骤为:将干燥污泥置于温度为675℃,氮气流速为220mL/min下热解1h。木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺之间的比例为:按重量份数计,分别称取15份木质素、70份质量分数为10%木醋液、8份聚乳酸、5份壳聚糖、15份N,N-亚甲基酰胺。将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理步骤为:将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,在温度为70℃,氮气气氛下搅拌1h。尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取20份尿素、9份磷酸二氢钾、8份磷酸二氢铵、10份腐植酸。将尿素进行熔融搅拌处理步骤为:将尿素在温度为135℃,搅拌速度为400r/min下熔融搅拌35min。在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理步骤为:在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,在搅拌速度为1250r/min下高速搅拌15min。将混合浆料进行喷头造粒处理步骤为:将混合浆料在喷头转速为325r/min下喷头造粒。将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉的步骤为:将前驱体置于圆盘造粒机中,在转速为175r/min下同时喷加粘结剂和生物炭粉,直至不粘手为止。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理,即得干燥污泥,将干燥污泥进行热解处理,冷却至室温,即得半成品,用去离子水将半成品洗涤5次,并置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重,即得生物质炭粉;取木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺,将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理,即得混合液,在混合液中加入聚乳酸和N,N-亚甲基酰胺,搅拌均匀,即得粘结剂;取尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸,将尿素进行熔融搅拌处理,即得熔融物,在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理,即得混合浆料;将混合浆料进行喷头造粒处理,即得前驱体;将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉,即得腐植酸生态功能性肥料。将下水污泥置于烘箱中干燥、研磨并过筛处理步骤为:将下水污泥置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重,研磨并过200目筛。将干燥污泥进行热解处理的步骤为:将干燥污泥置于温度为700℃,氮气流速为240mL/min下热解2h。木质素、质量分数为10%木醋液、聚乳酸、壳聚糖、N,N-亚甲基酰胺之间的比例为:按重量份数计,分别称取20份木质素、80份质量分数为10%木醋液、10份聚乳酸、10份壳聚糖、20份N,N-亚甲基酰胺。将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,进行搅拌处理步骤为:将木质素、质量分数为10%木醋液和壳聚糖混合,在温度为80℃,氮气气氛下搅拌2h。尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、腐植酸之间的比例为:按重量份数计,分别称取30份尿素、10份磷酸二氢钾、10份磷酸二氢铵、15份腐植酸。将尿素进行熔融搅拌处理步骤为:将尿素在温度为140℃,搅拌速度为500r/min下熔融搅拌40min。在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,进行高速搅拌处理步骤为:在熔融物中加入磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和腐植酸,在搅拌速度为1500r/min下高速搅拌20min。将混合浆料进行喷头造粒处理步骤为:将混合浆料在喷头转速为350r/min下喷头造粒。将前驱体置于圆盘造粒机中,喷加粘结剂和生物炭粉的步骤为:将前驱体置于圆盘造粒机中,在转速为200r/min下同时喷加粘结剂和生物炭粉,直至不粘手为止。将生产的腐植酸生态功能性肥料施用于玉米的生长,以评价肥料的功效。供试玉米品种为郑单958。试验设三个施肥处理,每个处理面积为66.7m2,以同等养分的普通肥为对照例,以施用本发明实例制备的肥料为实例,其中每66.7m2施肥各50kg,旋耕灭茬起垄,垄宽40cm,垄上种植玉米,行距50cm,株距35cm,种植密度为3810株。收获后,进行产量评估。检测项目实例1实例2实例3对照例穗行数/行19.619.419.512.7行粒数/个35.635.535.326.5果穗干重/g267.9266.6267.0213.7与施用同等养分的普通肥相比,玉米生长发育的各项经济性状指标均明显增高,穗行数、行粒数、果穗干重分别高达19.6行、35.6个、267.9g,说明了本发明产品肥料营养均衡、抗逆性强、肥效快、作物吸收率高,满足了玉米营养生长所需的养分条件,同时有利于促进玉米的生殖生长,使果穗大而饱满,单株穗粒重增加。当前第1页1 2 3 
再多了解一些
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