一种用于有机肥处理的载体材料及其制备方法与流程

本发明属于有机肥，具体涉及一种用于有机肥处理的载体材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着化学肥料的滥用，土壤质量严重下降，土壤结构遭到严重破坏，土壤有益微生物减少，土壤中的一些营养物质严重流失，造成了土壤被重金属污染后自我净化能力减弱，为此，建设现代生态农业，在对物质和能量进行高效利用的同时，实现生产过程中土壤零污染是目前研究热点。

2、生物有机肥是以畜禽粪便、城市生活垃圾、农作物秸秆、农副产品和食品加工产生的有机废弃物为原料，配以多功能发酵菌种剂，经过快速除臭、腐熟、脱水，再添加功能性微生物菌剂，从而加工成的含有一定量功能性微生物的有机肥料，作为一种新型肥料，其余传统肥料最大的区别就是含有多种功能的微生物，可以满足现代农业发展要求，给农民带来更大的收益。

3、中国专利cn115572187a公开了一种微生物复合肥料及其修复重金属污染土壤的方法，由以下重量分数原料制成：黄腐酸钾10-15份、活化褐煤20-30份、微生物菌剂5-10份、中微量元素1-5份和复合酶1-5份，采用活化褐煤作为载体材料，能够改善土壤的理化性能，但是微生物菌剂的载体要求疏水多孔且具有良好的透气性和较强的吸水持水性能，而活性褐煤的吸水持水性能较差，难以满足微生物菌剂生存需求，导致最终形成的生物有机肥性能不佳，因此，有必要提供一种用于有机肥处理的载体材料是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于有机肥处理的载体材料及其制备方法，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、将氨基化沸石、席夫碱基反应单体、吡啶、亚磷酸三苯酯和n-甲基吡咯烷酮加入烧瓶中，氮气氛围中，80℃下搅拌反应5-6h，反应结束后，离心，沉淀用n,n-二甲基甲酰胺和甲醇依次洗涤3次，真空干燥，得到超支化聚酰胺接枝沸石；

5、步骤s2、将壳聚糖加入去离子水中，再加入冰乙酸，磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，加入超支化聚酰胺接枝沸石，搅拌30-60min后加入聚丙烯酰胺的水解液和戊二醛水溶液，室温下搅拌反应12-24h，反应结束后，过滤，滤饼用去离子水洗涤，60℃下干燥至恒重，得到用于有机肥处理的载体材料。

6、作为本发明进一步的技术方案，步骤s1中氨基化沸石、席夫碱基反应单体、吡啶、亚磷酸三苯酯和n-甲基吡咯烷酮的用量比为4-6g：0.4-0.6g：4-6ml：4-6ml：150-200ml。

7、作为本发明进一步的技术方案，步骤s2中壳聚糖、去离子水、冰乙酸、超支化聚酰胺接枝沸石、聚丙烯酰胺的水解液和戊二醛水溶液的用量比为2g：100ml：1ml：4-5g：10ml：0.2-0.4ml，戊二醛水溶液质量分数为50％。

8、作为本发明进一步的技术方案，聚丙烯酰胺的水解液通过以下步骤制成：

9、将聚丙烯酰胺和去离子水按照质量比1：10加入反应瓶中，用5wt％氢氧化钠溶液调节ph为10-12，75℃下水解2h，之后冷却至室温即可，聚丙烯酰胺重均分子量为200万，聚丙烯酰胺在氢氧化钠溶液中水解后，大分子链的部分结构单元的酰胺基转化成羧基，进一步地提高亲水性。

10、作为本发明进一步的技术方案，席夫碱基反应单体通过以下步骤制成：

11、将乙醛酸加入1，4-二氧六环中，边搅拌边升温至70℃，滴加1,3,5-三氨基苯的1，4-二氧六环溶液，滴加完毕后，保温搅拌反应2-3h，静置4-6h后，冷却至室温，旋蒸去除1，4-二氧六环，得到席夫碱基反应单体，乙醛酸和1,3,5-三氨基苯的摩尔比为1：1，以乙醛酸和1,3,5-三氨基苯为底物，1，4-二氧六环为溶剂，通过氨基与醛基之间的缩合反应，得到含有一个羧基和两个氨基的席夫碱基反应单体。

12、作为本发明进一步的技术方案，氨基化沸石通过以下步骤制成：

13、将无水乙醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水混合，超声震荡10min，得到溶液a，将预处理沸石分散于去离子水中，之后加入溶液a，氮气氛围中，60℃下搅拌反应6-8h，经过离心、洗涤、真空干燥，得到氨基化沸石，预处理沸石、去离子水和溶液a的用量比为8-10g：150-200ml：10ml，溶液a由无水乙醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按照质量比为4-6：2-3：1-2组成，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰预处理沸石，在预处理沸石表面引入活性氨基，为后续处理奠定基础。

14、作为本发明进一步的技术方案，预处理沸石通过以下步骤制成：

15、将天然沸石置于5wt％盐酸溶液中浸泡6h，之后过滤用去离子水清洗至洗涤液呈中性，100℃下干燥后置于马弗炉中，300℃下焙烧2-3h，焙烧结束后，研磨过200目筛即可，天然沸石和5wt％盐酸溶液的用量比为1g：8-10ml，先利用盐酸溶液清除天然沸石空穴和孔道的杂质，使孔道的有效空间拓宽，之后高温焙烧清除沸石空穴和孔道的有机物，得到比表面积高、吸附能力强且物质化学性质稳定的预处理沸石，是微生物菌剂的良好载体。

16、作为本发明进一步的技术方案，一种用于有机肥处理的载体材料由上述制备方法制得。

17、本发明的有益效果：

18、1、本发明以壳聚糖、超支化聚酰胺接枝沸石和聚丙烯酰胺为基料，戊二醛为交联剂，利用氨基与醛基之间的缩合反应，制备出一种用于有机肥处理的载体材料，一是为微生物菌剂提供增殖和扩繁所需的营养(壳聚糖是一种高分子多糖，可以为微生物生长提供碳、氮源)，保证生物有机肥中微生物菌的活性和数量，二是通过表面的亲水基团(氨基和羧基)进行吸水、保水，在土壤中形成“微型水库”，为植物生长提供水分，三是可以吸附、固定土壤中的重金属离子，降低重金属的迁移率，避免被农作物吸收。

19、2、本发明载体材料对土壤中的重金属具有良好的固化作用，原因在于超支化聚酰胺接枝沸石不仅具有良好的孔结构，且表面接枝的超支化聚酰胺分子内含有大量空穴、氨基和席夫碱结构，氨基和席夫碱结构均对重金属离子具有较强的吸附性，空穴能够包裹、络合金属离子，结合壳聚糖对重金属离子良好的吸附特性，以及戊二醛交联反应引入的席夫碱结构，获得载体对土壤中的重金属具有良好的固吸附、固定作用。

20、3、本发明载体材料具有良好的保水作用，原因在于本案在超支化聚酰胺接枝沸石表面引入含有聚丙烯酰胺的交联网络，且采用的聚丙烯酰胺水解液为原料，不仅保留了聚丙烯酰胺优异的保水作用，且引入了高亲水羧基，结合壳聚糖以及超支化聚丙烯胺中的亲水基团，这些亲水基团相互作用，实现载体对水和肥料的强吸收效果。

21、4、本发明载体材料以沸石为基材，通过处理得到，沸石不仅空隙多、空隙大，且沸石主要由c、o、mg、al、si、k、ca、fe元素组成，有利于植物生长发育，对环境也友好。

技术特征：

1.一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中氨基化沸石、席夫碱基反应单体、吡啶、亚磷酸三苯酯和n-甲基吡咯烷酮的用量比为4-6g：0.4-0.6g：4-6ml：4-6ml：150-200ml。

3.根据权利要求1所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中壳聚糖、去离子水、冰乙酸、超支化聚酰胺接枝沸石、聚丙烯酰胺的水解液和戊二醛水溶液的用量比为2g：100ml：1ml：4-5g：10ml：0.2-0.4ml，戊二醛水溶液质量分数为50％。

4.根据权利要求1所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，聚丙烯酰胺的水解液通过以下步骤制成：

5.根据权利要求1所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，席夫碱基反应单体通过以下步骤制成：

6.根据权利要求5所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，乙醛酸和1,3,5-三氨基苯的摩尔比为1：1。

7.根据权利要求1所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，氨基化沸石通过以下步骤制成：

8.根据权利要求7所述的一种用于有机肥处理的载体材料的制备方法，其特征在于，预处理沸石、去离子水和溶液a的用量比为8-10g：150-200ml：10ml，溶液a由无水乙醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按照质量比为4-6：2-3：1-2组成。

9.一种用于有机肥处理的载体材料，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述制备方法制得。

技术总结
本发明公开了一种用于有机肥处理的载体材料，属于有机肥技术领域，制备步骤如下：将氨基化沸石、席夫碱基反应单体、吡啶、亚磷酸三苯酯和N‑甲基吡咯烷酮加入烧瓶中，氮气氛围中，80℃下搅拌反应5‑6h，得到超支化聚酰胺接枝沸石；将壳聚糖加入去离子水中，再加入冰乙酸，磁力搅拌至壳聚糖完全溶解，加入超支化聚酰胺接枝沸石，搅拌后加入聚丙烯酰胺的水解液和戊二醛水溶液，室温下搅拌反应12‑24h即得用于有机肥处理的载体材料，该载体材料一是为微生物菌剂提供增殖和扩繁所需的营养，二是在土壤中形成“微型水库”，为植物生长提供水分，三是吸附、固定土壤中的重金属离子，降低重金属的迁移率，避免被农作物吸收。

技术研发人员：刘光石,李登,杨勇,邓光跃,何捷,陈栋杰,李进,刘远宏
受保护的技术使用者：湖南子宏生态科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14