本发明属于缓释肥制备
技术领域：
，更具体地，涉及一种以城市污泥为原料的包膜缓释肥及其制备方法。
背景技术：
：城市污泥是伴随着我国城镇化加快成为越来越严重的环境问题。城市污泥成分复杂，一般来说含有较多的有机质、病菌、寄生虫等微生物，还含有少量的重金属，容易腐烂发臭，如不有效处理会对环境及人体健康造成不利影响。传统方法是将城市污泥进行堆肥处理，进行废物利用，但存在不少缺点。目前，对于城市污泥的利用主要有堆肥，相关专利有cn104418615a、cn1266832、cn1359876等。其基本方法都是将城市污泥进行发酵，直接作为肥料释放到农田中。改种方法在发酵过程时有机质不稳定,很容易形成厌氧环境,产生氨气、硫化氢和其他易挥发的恶臭物质,滋生蚊蝇,给附近居民的身心健康带来危害;同时由于感官不雅,农民也不愿意施用。堆肥的营养元素含量普遍较低，达不到作物对营养元素的需求，需要多次使用，浪费大量人力。堆肥的物理性状不够理想，不适于运输和施用。技术实现要素：本发明的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种以城市污泥为原料的包膜缓释肥及其制备方法。本发明将城市污泥包裹在肥料颗粒表面，不仅提高了肥料养分的含量，同时是缓释肥，整个生长期只需要施用1~2次即可，大大节约了人力成本。本发明的缓释肥物理性状良好，表面坚硬，不但解决了运输问题，同时便于施用。本发明的目的通过以下技术方案实现：本发明提供了一种以污泥为包膜材料的包膜缓释肥，按质量百分数计，植物油脂预聚体2~5%城市污泥15~25%肥料70~80%所述植物油脂预聚体包括如下按质量百分数计的组分：油脂料多元醇25~60%多异氰酸酯40~75%所述油脂料多元醇包括如下按质量百分数计的组分：油脂料30~50%一元或多元醇50~70%。优选地，所述城市污泥的粒径大于200目。优选地，所述所述油脂料多元醇的羟基值为250~300mgkoh/g。优选地，所述多异氰酸酯的nco的含量为30%~33%，粘度为100~550mpa.s。优选地，所述一元或多元醇为乙醇、季戊四醇、或甘油中的一种或多种。所述油脂料为大豆油、蓖麻油，亚麻油、向日葵油、地沟油、聚醚或聚酯。优选地，所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。优选地，所用肥料为尿素或者复合肥，所述肥料的粒径为2mm~6mm。本发明同时提供所述的包膜缓释肥的制备方法，包括如下步骤：s1.将油脂料和多元醇混合，加入催化剂，在真空或者氮气保护下醇解反应，制得油脂料多元醇；s2.以油脂料多元醇和多异氰酸酯混合，制备预聚体；s3.将污泥烘干，过筛，得到污泥粉末；s4.将肥料、预聚体、污泥粉末进行包膜，制备成包膜缓释肥。优选地，s4中包膜的转速为30~45r/min，温度为15~100℃。优选地，所述包膜为先加入预聚体，然后加入肥料，待肥料全部浸湿后缓慢加入污泥，重复上述步骤3~10次，得到包膜缓释肥。本发明将污泥作为包膜材料，与未进行污泥包膜的缓释肥相比，其表面强度提高，便于运输，且充分利用了污泥资源，同时进一步提高了其缓释性能。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：本发明为城市污泥提供一种新的处理思路，将城市污泥作为包膜肥料的填料，能够充分利用城市污泥中的各种营养元素，同时解决堆肥处理的不离之处。本发明通过污泥作为制备包膜缓释肥的膜材原料，其稳定性和缓释性能良好，具有极大的应用前景。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本
技术领域：
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。其中，包膜缓释肥的缓释性能的测定，参照gb/t23348-2009，及附录b氮的释放率的快速测定分光光度法。具体为取包膜缓释肥材料，装入孔径0.15mm的纱袋，封口后，置于250ml的玻璃瓶中，放入200ml蒸馏水，封口密闭，室温放置，24h后取出浸泡液，转入250ml容量瓶中定容，用分光光度法(波长430nm，紫外/可见分光光度计)测定氮的溶出量；每天换水，连续测定7d后每两天测一次。计算每日的氮溶出率，绘制缓释曲线。取样时间为24h、3d、5d、7d、10d、13d、16d、19d、22d、25d、28d、35d、42d、49d、56d、63d、70d、77d、84d、91d、98d⋯⋯，以后每14d取样一次，每次每瓶取3个样，直至累积释放率达80％以上(累积释放率达80％以后再取样2～4次)。每次取样时将瓶上下颠倒3次，使瓶内的溶液浓度一致。然后将尼龙网袋取出，溶液摇匀后分取待测样品并保存，用于测定。控释肥料的要求实施例1：污泥的制备：在恒温干燥箱中，115℃，3h，烘干污泥。取出放入粉碎机中粉碎，过200目筛，封装备用。地沟油多元醇的制备：将地沟油和乙醇（季戊四醇、甘油等多元醇）按摩尔比为1:1.5，在加入氧化钙为催化剂下，（催化剂的用量占大豆油和丙三醇质量的千分之一），通n2，磁力搅拌30min后，升温至210℃，反应2.5h，制得地沟油多元醇。实施例1中地沟油多元醇的羟基值为：250~300mgkoh/g。预聚体制备：取参照实施例1中制备地沟油多元醇，然后将地沟油多元醇6g，多亚甲基多苯基异氰酸酯4g(异氰酸基含量为：33.1%)，放置于圆底烧瓶中，放置于磁力搅拌器上搅拌，同时用抽水式真空泵抽真空。真空度要求-0.5~-1.0mpa，搅拌3分钟。包膜工艺：取200g尿素颗粒放于转鼓包衣机的转鼓中，转鼓转速要求40r/min，温度要求15~100℃。称取200目的污泥粉末50g，待用。将制备好的预聚体缓慢的加入包衣锅中的尿素颗粒表面，待预聚体均匀的涂抹在尿素颗粒表面后缓慢的加入污泥，使尿素颗粒一直保持滚动。直到全部10g预聚体全部用完，为一层包膜。尿素颗粒在转鼓中继续滚动20分钟。重复上述包膜过程，直到完成3次包膜，将尿素颗粒从转鼓包衣机中取出，平摊于地板上室温下放置24小时，得到产品。产品表观与性能：用本工艺得到的尿素颗粒外表为乌黑发亮的尿素颗粒，按照国家标准测定方法（凯式法）检测，结果表明，该缓释肥产品28d累积氮素释放率65.30%，释放周期46d，符合gb/t23348-2009规定的缓释效果。24h溶出率和7d溶出率见表1。实施例2：污泥的制备：在恒温干燥箱中，115℃，3h，烘干污泥。取出放入粉碎机中粉碎，过300目筛，封装备用。预聚体制备：取参照实施例1中制备地沟油多元醇，然后将地沟油多元醇6g，多亚甲基多苯基异氰酸酯4g(异氰酸基含量为：33.1%)，放置于圆底烧瓶中，放置于磁力搅拌器上搅拌，同时用抽水式真空泵抽真空。真空度要求-0.5~-1.0mpa，搅拌3分钟。包膜工艺：取200g尿素颗粒放于转鼓包衣机的转鼓中，转鼓转速要求40r/min，称取300目的污泥粉末50g，待用。将制备好的预聚体缓慢的加入包衣锅中的尿素颗粒表面，待预聚体均匀的涂抹在尿素颗粒表面后缓慢的加入污泥，使尿素颗粒一直保持滚动。直到全部10g预聚体全部用完，为一层包膜。尿素颗粒在转鼓中继续滚动20分钟。重复上述包膜过程，直到完成3次包膜，将尿素颗粒从转鼓包衣机中取出，平摊于地板上室温下放置24小时，得到产品。产品表观与性能：用本工艺得到的尿素颗粒外表为乌黑发亮的尿素颗粒，按照国家标准测定方法（凯式法）检测，结果表明，28d累积氮素释放率55.30%，释放周期48d，符合gb/t23348-2009规定的缓释效果。24h溶出率和7d溶出率见表1。实施例3：污泥的制备：在恒温干燥箱中，115℃，3h，烘干污泥。取出放入粉碎机中粉碎，过300目筛，封装备用。预聚体制备：取大豆油多元醇（参照实施例1的地沟油多元醇制备方法）6g，多亚甲基多苯基异氰酸酯4g(异氰酸基含量为：33.1%)，放置于圆底烧瓶中，放置于磁力搅拌器上搅拌，同时用抽水式真空泵抽真空。真空度要求-0.5~-1.0mpa，搅拌3分钟。包膜工艺：取200g尿素颗粒放于转鼓包衣机的转鼓中，转鼓转速要求40r/min，称取300目的污泥粉末50g，待用。将制备好的预聚体缓慢的加入包衣锅中的尿素颗粒表面，待预聚体均匀的涂抹在尿素颗粒表面后缓慢的加入污泥，使尿素颗粒一直保持滚动。直到全部10g预聚体全部用完，为一层包膜。尿素颗粒在转鼓中继续滚动20分钟。重复上述包膜过程，直到完成3次包膜，将尿素颗粒从转鼓包衣机中取出，平摊于地板上室温下放置24小时，得到产品。产品表观与性能：用本工艺得到的尿素颗粒外表为乌黑发亮的尿素颗粒，按照国家标准测定方法（凯式法）检测，结果表明，该缓释肥产品28d累积氮素释放率52.20%，释放周期59d，符合gb/t23348-2009规定的缓释效果。24h溶出率和7d溶出率见表1。实施例4：污泥的制备：在恒温干燥箱中，115℃，3h，烘干污泥。取出放入粉碎机中粉碎，过300目筛，封装备用。预聚体制备：取地沟油多元醇5.9g，二苯基甲烷二异氰酸酯5.2g，放置于圆底烧瓶中，放置于磁力搅拌器上搅拌，同时用抽水式真空泵抽真空。真空度要求-0.5~-1.0mpa，搅拌3分钟。包膜工艺：取200.20g尿素颗粒放于转鼓包衣机的转鼓中，转鼓转速要求40r/min，称取300目的污泥粉末50.78g，待用。将制备好的预聚体缓慢的加入包衣锅中的尿素颗粒表面，待预聚体均匀的涂抹在尿素颗粒表面后缓慢的加入污泥，使尿素颗粒一直保持滚动。直到全部10g预聚体全部用完，为一层包膜。尿素颗粒在转鼓中继续滚动20分钟。重复上述包膜过程，直到完成3次包膜，将尿素颗粒从转鼓包衣机中取出，平摊于地板上室温下放置24小时，得到产品。产品表观与性能：用本工艺得到的尿素颗粒外表为乌黑发亮的尿素颗粒，按照国家标准测定方法（凯式法）检测，结果表明，该缓释肥产品28d累积氮素释放率61.80%，释放周期46d，符合gb/t23348-2009规定的缓释效果。24h溶出率和7d溶出率见表1。实施例5：以包膜尿素为例测定该类产品的24h和7d的养分释放率。测量方法如下：取10g包膜尿素，放于尼龙纱布中，置于200ml水中，放于24℃恒温箱中，测定24h和7d释放率，每个样品做3次重复。表1实例编号24h溶出率/%7d溶出率/%12.3249.8121.9546.2431.6243.1641.8645.51由上表1可以看出该种包膜缓释肥24h养分溶出率小于5%，7d养分溶出率小于50%，具有较好的的缓释效果。实施例3的效果最为突出。对比例1：参照实施例2，不加入污泥，采用实施例1的肥料和预聚体，参照缓释肥制备工艺要求制备包膜缓释肥。对比例2：制备方法同实施例2，不同的是：污泥的制备：在恒温干燥箱中，115℃，3h，烘干污泥。取出放入粉碎机中粉碎，过100目筛，封装备用。对比例3：制备方法同实施例2，不同的是，污泥的用量为35g。参照实施例5的条件测定对比例1和2的养分释放效果，具体见表2所示：表2编号24h溶出率/%7d溶出率/%对比例15.3064.30对比例29.2370.54对比例37.5768.51对比例3中由于污泥的用量不恰当，产品可以直接观察到缓释肥颗粒外表上色彩不均。从表2中可以看出，当污泥的粒径和用量不恰当时，其包膜效果会显著变差，其缓释效果和稳定性会受到很大影响。当前第1页12