一种蓝铁矿纳米磷肥及其制备方法

本发明涉及蓝铁矿，尤其涉及一种蓝铁矿纳米磷肥及其制备方法。

背景技术：

1、蓝铁矿回收磷技术是新一代磷回收技术，具有磷回收率高，工艺简单，产物能够用作缓释磷肥的特点。然而，之前的研究表明，纯蓝铁矿较低的溶度积导致其用作肥料时释放磷效率非常缓慢，具有一定的ph依赖性。特别是在碱性条件下，纯蓝铁矿表面会被迅速氧化，进一步阻碍内部磷的释放，这限制了传统蓝铁矿基磷肥在碱性土壤中的应用。另一方面，蓝铁矿结晶法需要一个相对较高的磷浓度，而一般废水中磷的浓度往往较低，很难直接当作结晶磷源。目前基于蓝铁矿结晶法回收磷工艺往往需要复杂的设备富集废水中的磷。

2、纳米磷肥技术具备同时解决这两个难题的潜力。纳米磷肥是一类具有纳米级尺寸、能够为植物提供一种或多种营养素并提高其生长速率和产量的新型肥料。相比于传统的大颗粒肥料，其具有养分使用效率高、环境压力小等优点。值得注意的是，纳米磷肥通常具有比表面积大，结晶度低等特点，可以调控其养分释放行为。因此，通过改变蓝铁矿基磷肥的尺寸，有望调控其在碱性条件下磷的释放行为，进而实现其应用于碱性土壤环境。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种蓝铁矿纳米磷肥及其制备方法，制备的蓝铁矿纳米磷肥在碱性条件下具有较高的磷利用率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种蓝铁矿纳米磷肥的制备方法，包括以下步骤：

3、s1)将ldh材料进行煅烧，得到煅烧后的ldh；

4、s2)将上述煅烧后的ldh和磷酸盐溶液混合，得到吸附磷酸盐的ldh；

5、s3)将上述吸附磷酸盐的ldh和fecl2溶液混合进行反应，得到蓝铁矿纳米磷肥。

6、本发明对上述ldh材料并无特殊限定，可以为一般市售或按照现有技术的一般方法制备。

7、在本发明的一些具体实施例中，所述ldh材料按照以下步骤制备：

8、将na2co3、naoh、mgcl2·6h2o和fecl3混合，进行反应，得到ldh材料。

9、优选具体的，将na2co3和naoh混合溶液滴加到mgcl2·6h2o和fecl3的混合溶液中，优选的，在滴加过程中使用机械搅拌器搅拌；

10、然后将得到的浆料加热反应，得到的固体经真空冷冻干燥后，得到ldh材料。

11、所述na2co3的浓度优选为0.9m～1m，更优选为0.94m。

12、所述naoh的浓度优选为3m～4m，更优选为3.5m。

13、所述mgcl2·6h2o的浓度优选为0.8m～1.2m，更优选为1m。

14、所述fecl3的浓度优选为0.4m～0.6m，更优选为0.5m。

15、所述na2co3和naoh的混合溶液和所述mgcl2·6h2o和fecl3的混合溶液的体积比优选为(90～110):(65～75)，更优选为100:70。

16、所述反应的温度优选为60±5℃，所述反应的时间优选为10～14h。

17、反应结束后，优选的，使用去离子水洗涤并离心，然后将洗涤并离心后的固体用真空冷冻干燥机干燥，得到ldh材料。

18、本发明对ldh进行煅烧处理，提高了其磷酸盐吸附量。优选的，煅烧处理后，将煅烧后的ldh研磨过200筛，得到过筛后的粉末。

19、所述步骤s1)中煅烧的温度优选为100～500℃，更优选为250～500℃。所述煅烧的时间优选为10～14h，更优选为10～12h，最优选为10h。

20、本发明中，当所述步骤s1)中煅烧的温度为250～500℃时，制备的蓝铁矿纳米磷肥可以获得更高的磷酸盐吸附量，在碱性条件下具有更持久的释放时间，释放时间可达45～56h，并可获得更高的释放磷总量。

21、然后将上述煅烧后的ldh和磷酸盐溶液混合。优选的，混合后通过震荡的条件提高磷酸盐的吸附量。

22、优选的，所述磷酸盐为磷酸盐浓缩液，所述磷酸盐溶液的浓度为10～1000mg-p/l，更优选为500mg-p/l。

23、吸附磷酸盐后，优选对ldh清洗并干燥。

24、然后采用fecl2溶液对吸附的磷酸盐进行处理，使其反应生成纳米级蓝铁矿。

25、优选的，所述步骤s3)中，所述反应在厌氧环境下进行。

26、所述步骤s3)中，所述反应的温度优选为20～30℃，更优选为25℃；所述反应的时间优选为2～5h，更优选为2h。

27、所述fecl2溶液的浓度优选为0.25～1.5m。

28、所述吸附磷酸盐的ldh和fecl2溶液的比例优选为10g：1～1.2l，更优选为10g：1l。

29、基于上述方法，本发明提供了一种上述制备方法制备的蓝铁矿纳米磷肥。

30、本发明通过煅烧后的ldh作为基底材料，制备的蓝铁矿纳米磷肥具有纳米级尺寸，且结晶度和比表面积均较高，可以实现碱性条件下磷的有效释放。

31、优选的，所述蓝铁矿纳米磷肥的粒径为200～300nm。

32、优选的，所述蓝铁矿纳米磷肥的结晶度为20％以上，优选为20％～50％，具体可以为21.6％-47.9％。

33、优选的，所述蓝铁矿纳米磷肥的比表面积为100～130m2 g-1，具体可以为106.5-126.8m2 g-1。

34、试验结果表明，本发明制备的蓝铁矿纳米磷肥可以在碱性条件下有效持续释放磷。

35、其适用的碱性条件ph值为8.5左右。其释放时间可达56h。

36、与现有技术相比，本发明提供了一种蓝铁矿纳米磷肥的制备方法，包括以下步骤：s1)将ldh材料进行煅烧，得到煅烧后的ldh；s2)将上述煅烧后的ldh和磷酸盐溶液混合，得到吸附磷酸盐的ldh；s3)将上述吸附磷酸盐的ldh和fecl2溶液混合进行反应，得到蓝铁矿纳米磷肥。本发明提供的蓝铁矿纳米磷肥制备过程简单，成本低廉，其具备在碱性条件下有效释放磷的能力，拓宽了蓝铁矿缓释磷肥的应用范围。

技术特征：

1.一种蓝铁矿纳米磷肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1)中煅烧的温度为100～500℃，所述煅烧的时间为10～14h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐溶液的浓度为10～1000mg-p/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3)中，所述反应在厌氧环境下进行。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3)中，所述反应的温度为20～30℃，所述反应的时间为2～5h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述fecl2溶液的浓度为0.25～1.5m。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述吸附磷酸盐的ldh和fecl2溶液的比例为10g：1～1.2l。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ldh材料按照以下步骤制备：

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备的蓝铁矿纳米磷肥。

10.根据权利要求9所述的蓝铁矿纳米磷肥，其特征在于，所述蓝铁矿纳米磷肥的粒径为200～300nm；

技术总结
本发明提供了一种蓝铁矿纳米磷肥及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1)将LDH材料进行煅烧，得到煅烧后的LDH；S2)将上述煅烧后的LDH和磷酸盐溶液混合，得到吸附磷酸盐的LDH；S3)将上述吸附磷酸盐的LDH和FeCl<subgt;2</subgt;溶液混合进行反应，得到蓝铁矿纳米磷肥。本发明提供的蓝铁矿纳米磷肥制备过程简单，成本低廉，其具备在碱性条件下有效释放磷的能力，拓宽了蓝铁矿缓释磷肥的应用范围。

技术研发人员：穆杨,李琦
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11