一種保水緩釋肥料及其製備方法與流程

2023-06-14 06:24:01 1

本發明涉及一種保水緩釋肥料及其製備方法，屬於化學肥料領域。

背景技術：

化學肥料利用率低造成的環境汙染與資源浪費等問題是制約我國農業發展的兩個主要問題。自20世紀60年代以來，緩釋肥料生產技術為解決化肥利用率低和化肥汙染問題開闢了新的思路和更有效的途徑。近年來，將保水劑與緩釋肥料在材料與功能上複合一體化，研究和開發具有保水功能、養分可緩慢緩釋放的保水緩釋肥料，對於農業尤具重要的意義，保水緩釋肥料已經成為一個重要的研究領域。

保水緩釋肥料按照保水劑與肥料結合方式不同，一般分為吸附工藝型、摻混工藝型、包膜工藝型和化學工藝型四種。吸附工藝型：是指將保水劑置於一定濃度的水溶性肥料溶液中浸泡，吸收溶液形成溶膠或水溶膠，乾燥、粉碎後即可製成吸附型保水緩釋肥料。摻混工藝型：是將保水劑和普通肥料混合後通過造粒機製成保水緩釋肥料混合顆粒。包膜工藝型：是指將保水劑通過物理或化學方法包裹到肥料顆粒表面的包膜工藝。化學工藝型：是指通過化學反應在保水劑的大分子骨架結構上鍵合肥料養分基團，提高養分的緩釋效果。但這些方法由於在物理粉碎過程中保水劑的網狀結構受到破壞，交聯度降低，使保水劑的水溶性增加，導致肥料吸水倍率和土壤保水率降低，且緩釋性能較差。

因此，亟待開發一種吸水倍率和土壤保水率高、緩釋性能好的保水緩釋肥料具有必要的意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題：針對傳統保水緩釋肥料吸水倍率和土壤保水率較低，且緩釋性能較差的弊端，提供了一種保水緩釋肥料及其製備方法。

為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案是：

一種保水緩釋肥料，包括如下重量份數的組份：120～150份水、60～80份保水基質、40～50份腐殖土、35～45份家禽糞便、6～9份鉬酸銨、3～5份硫酸錳及1～2份吲哚丁酸。

所述保水基質的製備包括如下步驟：

（1）按重量份數計，進行取原料，分別取125～135份蒸餾水、120～130份雙氧水、80～90份絲瓜絡、25～30份丙烯酸、20～23份甲基丙烯酸甲酯、16～18份丙烯醯胺、12～14份蛭石、10～15份槐糖脂、7～9份月桂酸單甘油酯、6～10份過硫酸銨、4～8份鞣酸、3～6份n,n-二甲基甲醯胺及0.8～1.3份矽烷偶聯劑kh-570；

（2）取絲瓜絡進行乾燥，粉碎，過篩，收集過篩顆粒；

（3）將過篩顆粒、雙氧水、槐糖脂混合均勻，進行蒸煮，趁熱過濾，收集過濾物，並將過濾物進行風乾，收集風乾物；

（4）將風乾物、鞣酸、月桂酸單甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺及蒸餾水放入反應器中，使用氮氣保護，攪拌混合，在55～60℃下預熱；

（5）在預熱結束後，加入蛭石、過硫酸銨、n,n-二甲基甲醯胺，升溫至80～90℃，攪拌反應5～8h，降溫至60～65℃，加入矽烷偶聯劑kh-570，攪拌，冷卻至室溫，出料，收集出料物，並過濾，收集濾渣，使用無水乙醇洗滌濾渣，將洗滌後的濾渣烘乾，即可得保水基質。

所述家禽糞便為豬、羊、牛、雞、兔中任一家禽的糞便。

所述的保水緩釋肥料，包括如下步驟：

a.按重量份數配比，進行取原料；

b.將水、保水基質、腐殖土、家禽糞便、鉬酸銨、硫酸錳及吲哚丁酸攪拌均勻，靜置，隨後過濾，收集濾餅，即可得保水緩釋肥料。

本發明與其他方法相比，有益技術效果是：

（1）本發明選用孔隙發達，其蓬鬆性高的絲瓜絡作為原料，首先利用雙氧水對其進行氧化處理，破壞其表面木質素及半纖維素，增加表面纖維素含量，使用槐糖脂進行表面活化，增加纖維素活性，然後利用鞣酸進行增效改性，增加親水性能，再以丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺作為單體，形成吸水樹脂，並與改性的絲瓜絡表面進行接枝，增加吸水及保水性能，隨後利用矽烷偶聯劑改善保水基質的內部結構，形成網狀結構，增加保水效果；

（2）本發明通過使用空間網狀結構豐富的絲瓜絡接枝吸水樹脂，通過矽烷偶聯劑進行結構改造，使其內部形成微型多面立面體，增加了吸水及儲水效果，在絲瓜絡分解的同時，釋放營養元素及水分，同時使用腐殖土、家禽糞便作為營養基質，一是這兩者內的營養物質豐富，複合多種土地對營養的需求，二是利用家禽糞便降低了成本，通過鉬酸銨、硫酸錳兩種位物質作為微量營養元素，促進調節植物生長，使用吲哚丁酸作為植物調節劑，調節植物生長，同時吲哚丁酸可以更好的與保水基質進行結合。

具體實施方式

保水基質的製備：

先按重量份數計，進行取原料，分別取125～135份蒸餾水、120～130份雙氧水、80～90份絲瓜絡、25～30份丙烯酸、20～23份甲基丙烯酸甲酯、16～18份丙烯醯胺、12～14份蛭石、10～15份槐糖脂、7～9份月桂酸單甘油酯、6～10份過硫酸銨、4～8份鞣酸、3～6份n,n-二甲基甲醯胺及0.8～1.3份矽烷偶聯劑kh-570；然後取絲瓜絡放入60℃烘箱中乾燥1～2h，再將乾燥後的絲瓜絡放入粉碎機中粉碎，收集粉碎混合物，過100目篩，收集過篩顆粒；再將過篩顆粒、雙氧水、槐糖脂混合均勻，放入蒸煮鍋中，在105℃下進行蒸煮50～55min，趁熱過濾，收集過濾物，並將過濾物進行風乾，收集風乾物；並將風乾物、鞣酸、月桂酸單甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺及蒸餾水放入反應器中，使用氮氣保護，攪拌混合，在55～60℃下預熱30～40min；再在預熱結束後，加入蛭石、過硫酸銨、n,n-二甲基甲醯胺，使用氫氧化鉀溶液調節ph至7.5～8.0，升溫至80～90℃，攪拌反應5～8h，降溫至60～65℃，加入矽烷偶聯劑kh-570，攪拌1～3h，冷卻至室溫，出料，收集出料物，並過濾，收集濾渣，使用無水乙醇洗滌濾渣，將洗滌後的濾渣烘乾，即可得保水基質。

家禽糞便的選取：豬、羊、牛、雞、兔中任一家禽的糞便。

本發明的保水緩釋肥料，包括如下重量份數的組份，120～150份水、60～80份保水基質、40～50份腐殖土、35～45份家禽糞便、6～9份鉬酸銨、3～5份硫酸錳及1～2份吲哚丁酸。

本發明保水緩釋肥料的製備方法，包括如下步驟：

a.按重量份數配比，進行取原料；

b.將水、保水基質、腐殖土、家禽糞便、鉬酸銨、硫酸錳及吲哚丁酸攪拌均勻，靜置3～5h，隨後過濾，收集濾餅，即可得保水緩釋肥料。

實例1

保水基質的製備：

先按重量份數計，進行取原料，分別取125份蒸餾水、120份雙氧水、80份絲瓜絡、25份丙烯酸、20份甲基丙烯酸甲酯、16份丙烯醯胺、12份蛭石、10份槐糖脂、7份月桂酸單甘油酯、6份過硫酸銨、4份鞣酸、3份n,n-二甲基甲醯胺及0.8份矽烷偶聯劑kh-570；然後取絲瓜絡放入60℃烘箱中乾燥1h，再將乾燥後的絲瓜絡放入粉碎機中粉碎，收集粉碎混合物，過100目篩，收集過篩顆粒；再將過篩顆粒、雙氧水、槐糖脂混合均勻，放入蒸煮鍋中，在105℃下進行蒸煮50min，趁熱過濾，收集過濾物，並將過濾物進行風乾，收集風乾物；並將風乾物、鞣酸、月桂酸單甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺及蒸餾水放入反應器中，使用氮氣保護，攪拌混合，在55℃下預熱30min；再在預熱結束後，加入蛭石、過硫酸銨、n,n-二甲基甲醯胺，使用氫氧化鉀溶液調節ph至7.5，升溫至80℃，攪拌反應5h，降溫至60℃，加入矽烷偶聯劑kh-570，攪拌1h，冷卻至室溫，出料，收集出料物，並過濾，收集濾渣，使用無水乙醇洗滌濾渣，將洗滌後的濾渣烘乾，即可得保水基質。

家禽糞便的選取：豬的糞便。

本發明的保水緩釋肥料，包括如下重量份數的組份，120份水、60份保水基質、40份腐殖土、35份家禽糞便、6份鉬酸銨、3份硫酸錳及1份吲哚丁酸。

本發明保水緩釋肥料的製備方法，包括如下步驟：

a.按重量份數配比，進行取原料；

b.將水、保水基質、腐殖土、家禽糞便、鉬酸銨、硫酸錳及吲哚丁酸攪拌均勻，靜置3h，隨後過濾，收集濾餅，即可得保水緩釋肥料。

實例2

保水基質的製備：

先按重量份數計，進行取原料，分別取130份蒸餾水、125份雙氧水、85份絲瓜絡、28份丙烯酸、21份甲基丙烯酸甲酯、17份丙烯醯胺、13份蛭石、13份槐糖脂、8份月桂酸單甘油酯、8份過硫酸銨、6份鞣酸、5份n,n-二甲基甲醯胺及1.1份矽烷偶聯劑kh-570；然後取絲瓜絡放入60℃烘箱中乾燥2h，再將乾燥後的絲瓜絡放入粉碎機中粉碎，收集粉碎混合物，過100目篩，收集過篩顆粒；再將過篩顆粒、雙氧水、槐糖脂混合均勻，放入蒸煮鍋中，在105℃下進行蒸煮53min，趁熱過濾，收集過濾物，並將過濾物進行風乾，收集風乾物；並將風乾物、鞣酸、月桂酸單甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺及蒸餾水放入反應器中，使用氮氣保護，攪拌混合，在58℃下預熱35min；再在預熱結束後，加入蛭石、過硫酸銨、n,n-二甲基甲醯胺，使用氫氧化鉀溶液調節ph至7.8，升溫至85℃，攪拌反應7h，降溫至63℃，加入矽烷偶聯劑kh-570，攪拌2h，冷卻至室溫，出料，收集出料物，並過濾，收集濾渣，使用無水乙醇洗滌濾渣，將洗滌後的濾渣烘乾，即可得保水基質。

家禽糞便的選取：牛的糞便。

本發明的保水緩釋肥料，包括如下重量份數的組份，135份水、70份保水基質、45份腐殖土、40份家禽糞便、7份鉬酸銨、4份硫酸錳及2份吲哚丁酸。

本發明保水緩釋肥料的製備方法，包括如下步驟：

a.按重量份數配比，進行取原料；

b.將水、保水基質、腐殖土、家禽糞便、鉬酸銨、硫酸錳及吲哚丁酸攪拌均勻，靜置4h，隨後過濾，收集濾餅，即可得保水緩釋肥料。

實例3

保水基質的製備：

先按重量份數計，進行取原料，分別取135份蒸餾水、130份雙氧水、90份絲瓜絡、30份丙烯酸、23份甲基丙烯酸甲酯、18份丙烯醯胺、14份蛭石、15份槐糖脂、9份月桂酸單甘油酯、10份過硫酸銨、8份鞣酸、6份n,n-二甲基甲醯胺及1.3份矽烷偶聯劑kh-570；然後取絲瓜絡放入60℃烘箱中乾燥2h，再將乾燥後的絲瓜絡放入粉碎機中粉碎，收集粉碎混合物，過100目篩，收集過篩顆粒；再將過篩顆粒、雙氧水、槐糖脂混合均勻，放入蒸煮鍋中，在105℃下進行蒸煮55min，趁熱過濾，收集過濾物，並將過濾物進行風乾，收集風乾物；並將風乾物、鞣酸、月桂酸單甘油酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯醯胺及蒸餾水放入反應器中，使用氮氣保護，攪拌混合，在60℃下預熱40min；再在預熱結束後，加入蛭石、過硫酸銨、n,n-二甲基甲醯胺，使用氫氧化鉀溶液調節ph至8.0，升溫至90℃，攪拌反應8h，降溫至65℃，加入矽烷偶聯劑kh-570，攪拌3h，冷卻至室溫，出料，收集出料物，並過濾，收集濾渣，使用無水乙醇洗滌濾渣，將洗滌後的濾渣烘乾，即可得保水基質。

家禽糞便的選取：雞的糞便。

本發明的保水緩釋肥料，包括如下重量份數的組份，150份水、80份保水基質、50份腐殖土、45份家禽糞便、9份鉬酸銨、5份硫酸錳及2份吲哚丁酸。

本發明保水緩釋肥料的製備方法，包括如下步驟：

a.按重量份數配比，進行取原料；

b.將水、保水基質、腐殖土、家禽糞便、鉬酸銨、硫酸錳及吲哚丁酸攪拌均勻，靜置5h，隨後過濾，收集濾餅，即可得保水緩釋肥料。

對照例：東營市某公司生產的保水緩釋肥料。

將上述實施例所得保水緩釋肥料與對照例的保水緩釋肥料進行檢測，具體檢測如下：

1、土壤保水率：準確稱取過0.2mm篩的乾燥泥土200g，與6g保水緩釋肥料混合均勻後裝入500ml的燒杯中，再向燒杯中加入一定量的自來水（以土壤表層沒有積水，傾斜燒杯時，燒杯內壁與土壤間有少量水分滲出為準），置於35℃的烘箱中，24h、72h後稱取燒杯的總質量，記錄數據並計算土壤保水率；

2、吸水倍率：準確稱取1g保水緩釋肥料，放入0.15mm尼龍網袋中，封口後置於盛有250ml蒸餾水的燒杯中，室溫下浸泡一段時間（約3h）取出網袋，懸掛至無水滴落至恆重，稱其重量，計算保水緩釋肥的吸水倍數；

3、緩釋性：採用間歇式土柱淋溶法，模擬肥料在大田裡的灌溉或降雨條件，測定肥料在土壤中的緩釋性。

結果如表一所示。

表一：

由上表可知，本發明保水緩釋肥料具有較高吸水倍率和土壤保水率，同時具有較佳的緩釋性能。