肥料组合物和用于在水溶液中悬浮肥料的方法_2

文档序号:9264391阅读:来源:国知局
体例如农民为前提并因此已被购买的现有 肥料。术语"处理的"也包含改变肥料的化学状态或大小,例如通过混合或以某种方式改变 肥料的浓度而降低平均化合物尺寸从巨大或微尺寸至100纳米或更低的纳米尺寸。如本文 所用,"处理"不包含制造肥料或落入农业生产对于落入制造范围内的服务的理解中的任何 事物,例如将肥料带至农业实体的场地例如农场上,因为这理解为制造功能。
[0027] 在一个实施方案中,纳米颗粒化的肥料的有效浓度可为0. 053%的相同农地面积 的标准肥料的量,其中已确立的标准肥料使用量是40加仑每处理33英亩。通常每个处理 是40加仑的标准肥料,这等于151. 416升标准肥料。在所述实施中,10加仑的其中混合有 纳米颗粒化的肥料的超纯水被估算并显示实现了比大量的标准肥料更好的结果。将理解的 是没有一般的典型的应用或量,因为这些在农业实体中,例如农民,将使用与大量的可在一 个应用中使用的肥料相关的不同的量。因此,本发明涉及在农作物处理中使用的肥料的加 仑数的典型的下降,下降接近50%的任何个体农民草案的量。此外,本发明涉及配方、处理 和/或使用标准肥料和减少所使用的量至少于5%的包含在超纯水中的实际的标准肥料, 这组成了用于施肥的农民草案的接近50%下降的液体量的数量。
[0028] 在一个实施方案中,所使用的颗粒化的肥料的量可为0. 08升的悬浮在20加仑超 纯水中的颗粒化的标准肥料。相应地,〇. 08/151. 416等于0. 053%的对于相同应用的正常 标准肥料的使用。
[0029] 在一个实施方案中,可仅用含0. 157%的20加仑溶液中的标准肥料的量施肥可通 常需要40加仑未处理的或标准的肥料的场地或面积,用于实现相同农地面积的相同结果。 相应地,这里公开的系统和方法可导致肥料的使用在如下的范围中:在20加仑溶液中,约 0.02%的已确定的标准肥料的使用作为规划的最小量,至约5%的已确定的标准肥料的使 用作为最大的规划使用量。
[0030] 举例来说,标准的9-24-3肥料应用至33英亩已播种的区域,每个应用使用40加 仑。另一个33英亩区域在7天后播种并使用包含处理的(纳米颗粒化的)9-24-3肥料的本 发明的组合物。每个应用中仅使用20加仑处理的肥料且处理的肥料的相对量包含约0. 157 升的被浓缩至20加仑流体中的处理的肥料。在同一天分析这两个区域地以确定生长速率 和生长质量。从种植46天后(种植后46天),使用40加仑的标准的肥料的区域以预期的 速率生长。在另一方面,使用20加仑处理的或纳米颗粒化的肥料的区域(其是种植后39 天,因为它是在7天后播种)以超出40加仑标准肥料的速率生长。
[0031] 在上面的实例中,40加仑的标准肥料(以传统的液体肥料形式)和10加仑的处理 的肥料和20加仑的处理的肥料。所述处理的肥料开始于传统的液体肥料然后纳米颗粒化 所述标准肥料并分别将其引入10和20加仑的超纯水中。在上述实例中使用的液体(标准 肥料)的尺寸在将化合物的平均尺寸减少为100纳米或更小的处理发生前显示为超过5000 纳米。所述实例的结果显示使用10加仑或20加仑的处理的肥料的植物比使用40加仑标 准肥料的植物具有更快的生长和更高质量的生长。
[0032] 所述成功可归因于所述处理的、纳米颗粒化的肥料由在至少一个维度上小于100 纳米的化合物组成的事实,然而标准肥料包含在至少一个维度上相比之下非常大且可实质 上大于100纳米也可超过5000纳米的化合物。据理解,植物和动物细胞摄取小于约100纳 米或更小的化学部分(chemical moiety)和化合物而不需进一步分解。因此,使用本发明 的纳米颗粒化的肥料可导致所需肥料立即进入植物细胞,因此增加植物的生长和成熟,同 时较少流失和不需要的化学物质浸出至周围土壤和水系统中。
[0033] 首先参考图1,将讨论用于在农业环境内提供纳米颗粒化的肥料至农作物的移动 实验室系统。正如在图中可看出的,实验室400可配置在可运输的容器405内并位于与农 作物408邻近的位置,所述农作物408具有可根据实施方案和农作物408的需要被同时或 单独处理的单独植物种群。在一个实施方案中,实验室400可产生旨在通过液体分散系统 例如灌溉系统410分散至农作物408的肥料组合物。在一个实施方案中,实验室400可通 过流体连接器406与容纳或储存罐、设施或其他容器412流体连接或流体连通。所述容器 412可通过另一个流体连接器407与灌溉臂(irrigation boom)或其他灌溉系统410流体 连通。在一个实施方案中,为方便起见,实验室400可通过流体连接器406与灌溉系统410 流体连接,以使含流体的纳米颗粒化的肥料可分散在灌溉系统410中。
[0034] 将理解的是,在任何实施方案中,实验室400可为具有任何清洁实验室性能的洁 净室,以使不需要的颗粒或化合物不被引入纳米颗粒化的或处理的肥料中,正如这里更充 分讨论的。
[0035] 正如在图中可以看出的和通过下面的讨论可以认识到的,可通过在将被施肥的农 作物附近利用移动实验室制备纳米颗粒化的肥料可显著减少肥料的有效量。
[0036] 现在参考图2,将讨论用于在使用纳米颗粒化的肥料的位置处或附近提供纳米颗 粒化的肥料的方法。图2示出了可使用移动实验室产生可以流体形式被容纳、储存和/或 输送的高效的纳米颗粒化的肥料的工艺流程图。可测定肥料组合物以确定肥料在其标准形 式下的标准颗粒尺寸。许多肥料可以小球、颗粒结构、沙状结构等出现,也可存在于液体形 式。液体肥料可能是有利的,因为它比可被延展的颗粒状肥料具有更有效和均匀地延展肥 料的能力。不管现有肥料的标准颗粒尺寸,在实施方案中,可通过制备更小的颗粒提升植物 的吸收速率。例如,本发明注重将化学部分或化合物尺寸减小至100纳米或更小,或甚至50 纳米或更小,以增加至细胞中的摄入。在一个实施方案中,为了最有效的吸收,被实施成100 纳米或更小的纳米尺寸化的肥料颗粒是需要的。
[0037] 在204处,系统200可纳米颗粒化所述肥料组合物。认为任何用于纳米尺寸化颗 粒的已知方法是在本发明的范围内。此外,由于这里公开的方法和系统的优势,更少的肥料 需要被处理,以使移动实验室配置不只是能够将颗粒加工成纳米尺寸的颗粒。以任何物理 状态例如,固体、液体和气体预期肥料认为是在本发明的范围内。在一个实施方案中,不管 肥料的物理状态,在其纳米颗粒化的形式下,它可混合并悬浮在水中而不需肥料组合物分 解开或溶解在水中。
[0038] 纳米颗粒化具体肥料营养盐的系统和方法可包含,但未必限于,纳米颗粒化 "N"(氮)、"P"(磷)和"K"(钾,又名氯化钾或氯化钾),其中这些营养盐可悬浮或溶解或 以一些其他形式包含在高纯度水基中。
[0039] 农业生产以不同的相对量严重地依赖NPK肥料以产生农作物生长发育所需的结 果。不同的植物类型,不同的土壤类型,不同的气候和温度带使需要不同浓度的这三种元素 或营养盐即NPK成为必须。将理解的是其他营养盐也可添加至NPK浓聚物中,以巨大、微或 纳米营养盐尺度,且落入本发明的范围。
[0040] 应注意的是,在本公开内容中术语NPK(代表氮、磷和钾)以服务于农业生产的肥 料工业使用这些术语的方式使用。因此,将理解的是,在发展现代实验室仪器之前,化学家 是使用燃烧后的重量
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