一種高效緩釋尿素及其製備方法

2023-05-28 15:17:21

專利名稱：一種高效緩釋尿素及其製備方法
技術領域：
本發明涉及緩釋肥料，具體地說是，涉及一種採用Y -聚穀氨酸和硝化抑制劑包膜得到的緩釋尿素及其製備方法。
背景技術：
2011年i^一屆全國人大四次會議上，農業部副部長危朝安在會上表示我國化肥年用量5460萬噸(折純氮磷鉀)，為農業發展、農民增收，特別是糧食增產，作出了重要的貢獻。其中尤以氮肥消費量最大，約2800萬噸(折純)。然而，氮肥通過揮發、淋溶和徑流等途徑，平均損失高達45%，致使每年損失的氮素高達1200多萬噸，相當於2700多萬噸尿素。 大量的肥料流失不僅增加了農業成本，造成巨大的經濟損失，而且導致環境汙染。因此，在大力提倡節能減排的今天，提高氮肥利用率顯得尤為重要。Y-聚穀氨酸U-poly-glutamic acid，簡稱Y-PGA)是穀氨酸單體以Y _羧基與氨基相縮合的一種聚胺基酸，對環境無汙染，為綠色生物產品，具極佳的生物可降解性、 成膜性、成纖維性、可塑性、粘結性、保溼性等許多獨特的理化和生物學特性，這些特性使其具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保溫、緩釋、助溶和粘結等有益功能，使其在農業、醫藥、環境保護、食品、化妝品等諸多領域具有十分廣闊的應用前景。現在很多肥料中都添加硝化抑制劑，但硝化抑制劑在土壤剖面移動性很強，容易與銨離子發生分離，從而影響其硝化抑制效果，而且在砂粒含量高、保水能力差的土壤遇強降雨容易發生淋溶損失，因此研製一種高效環保的緩釋肥在國家大力提倡節能減排的今天具有深遠的意義。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高效緩釋尿素。針對現有技術都是簡單的將一種或兩種硝化抑制劑添加到肥料中，本發明將Y-聚穀氨酸與硝化抑制劑同時添加到肥料中，利用Y-聚穀氨酸的螯合及成膜性能在硝化抑制劑與肥料表明形成一層聚穀氨酸保護層，Y -聚穀氨酸與硝化抑制劑會產生協同作用從而減少了肥料的流失，延長了肥料釋放期。本發明還要解決的另一技術問題是提供上述高效緩釋尿素的製備方法。—種高效緩釋尿素，它利用包膜緩釋液對尿素進行包膜，經乾燥固化後製得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質量百分數的組分組成Y -聚穀氨酸I 5%，硝化抑制劑I 5%,粘合劑 0. 5 5%，表面活性劑0.05 2%，其餘為水；pH 5. 5-6. 5。
其中，包膜緩釋液的質量佔尿素質量的0. I 1%。其中，所述的Y-聚穀氨酸為Y-聚穀氨酸純品，或Y-聚穀氨酸鹽純品、或包含
Y-聚穀氨酸的發酵培養物、Y -聚穀氨酸溶液、或含有Y -聚穀氨酸的可溼性粉劑；Y -聚穀氨酸鹽純品、包含Y-聚穀氨酸的發酵培養物、含有Y-聚穀氨酸的可溼性粉劑的用量以其中所含的Y -聚穀氨酸計；Y -聚穀氨酸的平均分子量為10 2000KDa。y -聚穀氨酸優選的質量百分比範圍是I 4%。上述Y-聚穀氨酸優選用Y-聚穀氨酸溶液的形式，所述的Y-聚穀氨酸溶液按如下方法製備得到微生物發酵生產Y-聚穀氨酸，發酵結束後，將得到Y-聚穀氨酸培養物，經板框過濾除菌，即可製得所需求的Y-聚穀氨酸溶液，其中，Y-聚穀氨酸溶液中， Y-聚穀氨酸的含量為2 6%。具體來說，Y-聚穀氨酸溶液可採用如下方法製備發酵結束的發酵液，先用硫酸調發酵液pH為2 5,加0. I 3%的娃藻土攪拌均勻，經板框過濾除菌，用30 40% NaOH調節pH至6.0 8.0即可得到所需求的Y -聚穀氨酸溶液。但本發明不局限於上述Y-聚穀氨酸溶液的製作方法，通過現有的任何Y-聚穀氨酸生產菌株，任何現有的發酵方法製備得到的Y-聚穀氨酸，再經過濾除菌、得到的產品都可以用作 Y-聚穀氨酸溶液。其中，所述的硝化抑制劑為雙氰胺或硫脲，優選雙氰胺。硝化抑制劑的優選的質量百分比範圍是2 4%。其中，所述的粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素和阿拉伯樹膠中的任意一種或幾種的混合物，優選聚乙烯醇。粘合劑優選的質量百分比範圍是2 4%。其中，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和聚氧乙烯烷基醚中的任意一種或兩種的混合物，優選聚氧乙烯烷基醚。表面活性劑優選的質量百分比範圍是0. I 1%。一種高效緩釋尿素的製備方法，在反應器中加入配方量的水，加熱至50 60°C， 加入配方量的硝化抑制劑，攪拌5 15min，再加入配方量的粘合劑、表面活性劑，攪拌5 IOmin,最後加入配方量的Y -聚穀氨酸攪拌至全部溶解,調節pH 5. 5 6. 5,冷卻後，在 0. 45-0. 75MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲罐經流量計吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化後通過流化床均勻噴塗在流化狀態下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進風溫度 55 70°C，經流化床噴塗包膜技術對尿素進行包膜經乾燥固化後形成高效緩釋尿素。本發明的高效緩釋尿素具有如下優點I、本發明肥料中同時添加Y-聚穀氨酸與硝化抑制劑，使Y-聚穀氨酸與硝化抑制劑作用互補，Y-聚穀氨酸具有包膜、螯合尿素和硝化抑制劑的作用，減少硝化抑制劑與氮肥的分離，減少硝態氮的淋溶和徑流損失，可以實現一次性施肥不用追肥，農業生產中省工省時，可以提高肥料利用率15%以上，實現作物增產10 30%。2、本發明對尿素的二次加工而言，設備投資少，生產工藝簡單，操作方便，易於實現，投資回報率高，市場需求潛力大、前景好，是綠色環保的新產品，是肥料發展的新方向。3、本發明的高效包膜緩釋液基本組分中的Y-聚穀氨酸，會在植株根毛表層形成一層保護膜，不但具有保護根毛的功能，更能有效的提高肥料的溶解、存儲、輸送與吸收。阻止硫酸根、磷酸根、草酸根與金屬元素產生沉澱作用，使作物能更有效的吸收土壤中磷、鈣、 鎂及微量元素。4, Y-聚穀氨酸是純生物發酵乾燥而成，具有多種肥效，不會對環境造成任何汙染，其中含有氮、磷、鉀等各種元素及植物生長調節劑，因此同時起到了營養、生理調節的作用，增強作物抗逆能力，有利於作物的生長。5、本發明中的Y-聚穀氨酸與硝化抑制劑會產生一種協同作用，Y-聚穀氨酸生物大分子可以螯合吸附硝化抑制劑和尿素肥料，使二者不易發生分離，同時還會在二者表面形成一層保護膜，減少銨態氮向硝態氮的轉化，降低硝態氮的淋溶、徑流和反硝化損失， 提高氮肥利用率。6、效果好，本發明的高效緩釋尿素可以延長尿素肥效期60 70天，肥效期可達 120天以上。7、能夠改善作物品質，本發明中的Y-聚穀氨酸可以提高瓜果的糖分含量，減少硝酸鹽在農產品中的積累，增加糧食作物的澱粉含量，提高了作物品質。
具體實施例方式根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。實施例I :適用於青菜的高效緩釋尿素。I.包膜緩釋液由以下質量百分含量的物質組成y -聚穀氨酸3.0%，雙氰胺3.0%,聚乙烯醇0.5%、羧甲基纖維素3.0%，十二烷基苯磺酸鈉0. 3%，其餘為水，pH 6. O02.包膜緩釋液的製備在反應器中加入配方量的水，開動攪拌，加熱至水溫達到 55°C，加入配方量的雙氰胺，攪拌lOmin，再加入配方量的聚乙烯醇、羧甲基纖維素、十二烷基苯磺酸鈉，攪拌IOmin,最後加入配方量的Y -聚穀氨酸攪拌至全部溶解,調節pH 6.0,冷卻後轉至儲存te備用。3.高效緩釋尿素的製備在0. 45MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲罐經流量計吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化後通過流化床均勻噴塗在流化狀態下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進風溫度60°C，乾燥後即可得到高效緩釋尿素肥料成品，其中包膜緩釋液噴出量佔尿素質量的0. 5*%。實施例2 :適用於桃樹的高效緩釋尿素。I.包膜緩釋液由以下重量百分含量的物質組成y -聚穀氨酸精粉5 %，硫脲I %，聚乙烯醇0.5%，十二烷基苯磺酸鈉0.05%，其餘為水，pH 6. I02.包膜緩釋液的製備在反應器中加入配方量的水，開動攪拌，加熱至水溫達到 65°C，加入配方量的硫脲，攪拌lOmin，再加入配方量的聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸鈉，攪拌 5min,最後加入配方量的Y -聚穀氨酸攪拌至全部溶解,調節pH 6. I,冷卻後轉至儲存罐備用。3.高效尿素的製備在0. 7MPa空氣壓力下，將包膜緩釋液由存儲罐經流量計吸入噴射器，使其與壓縮空氣混合霧化後通過流化床均勻噴塗在流化狀態下的成型尿素顆粒表面，控制流化床進風溫度65°C，乾燥後即可得到高效緩釋尿素肥料成品，其中包膜緩釋液噴出量佔尿素質量的0. 7%。
實施例3 :適用於小麥的高效緩釋尿素。由Y-聚穀氨酸I. 5% (重量百分含量，以下相同)，雙氰胺2.0%，聚乙烯醇
0.5%、阿拉伯樹膠2.5%，聚氧乙烯烷基醚1.0%，其餘為水，pH 6. 5組成的包膜緩釋液經流化床包膜製成了適於小麥的高效緩釋尿素，其中包膜緩釋液噴出重量佔尿素重量的 0. 6%。為了研究本產品對盆栽小麥的產量和肥料利用率的影響，我們還加工了下面兩種肥料作為對照，(I)由Y-聚穀氨酸1.5%，聚乙烯醇0.5%、阿拉伯樹膠2.5%，聚氧乙烯烷基醚I. 0%，其餘為水，pH 6. 5組成的包膜緩釋液經流化床包膜製成了製成Y-聚穀氨酸包膜尿素；(2)由雙氰胺2. 0%，聚乙烯醇0. 5%、阿拉伯樹膠2. 5%，聚氧乙烯烷基醚I. 0%， 其餘為水，PH 6. 5組成的包膜緩釋液經流化床包膜製成雙氰胺包膜尿素，其中包膜緩釋液噴出量佔尿素質量的0. 6%。試驗於2010年11月至2011年7月在江蘇省農業科學院溫室進行，供試品種為 寧麥13。試驗設4個處理，4次重複，共16盆。隨機區組排列。分別施純N、P2O5和K2O為每千克土 150mg、100mg和150mg。氮肥為尿素，磷肥為鈣鎂磷肥，鉀肥為硫酸鉀，每盆裝土 2. 5kg。試驗設計(I)普通尿素(N 46% )基施，即為試驗對照CK ； (2) Y -聚穀氨酸包膜尿素基施；(3)雙氰胺包膜尿素基施；(4) Y -聚穀氨酸和雙氰胺混合物包膜尿素基施(即本發明的高效緩釋尿素)；同時做不施氮對照，以便計算肥料利用率。表I Y -聚穀氨酸基施對盆栽小麥籽粒及產量的影響
權利要求
1.一種高效緩釋尿素，其特徵在於，它利用包膜緩釋液對尿素進行包膜，經乾燥固化後製得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質量百分數的組分組成Y-聚穀氨酸 I 5%，硝化抑制劑 I 5%,粘合劑O. 5 5%，表面活性劑 O. 05 2%，其餘為水； pH 5. 5~6. 5。
2.根據權利要求I所述的高效緩釋尿素，其特徵在於，包膜緩釋液的質量佔尿素質量的O. I I %。
3.根據權利要求I所述的高效緩釋尿素，其特徵在於，所述的Y-聚穀氨酸為Y-聚穀氨酸純品、或Y-聚穀氨酸鹽純品、或包含Y-聚穀氨酸的發酵培養物、Y-聚穀氨酸溶液、或含有Y-聚穀氨酸的可溼性粉劑；Y-聚穀氨酸鹽純品、包含Y-聚穀氨酸的發酵培養物、含有Y-聚穀氨酸的可溼性粉劑的用量以其中所含的Y-聚穀氨酸計；Y-聚穀氨酸的平均分子量為10 2000KDa。
4.根據權利要求I所述的高效緩釋尿素，其特徵在於，所述的硝化抑制劑為雙氰胺或硫脲。
5.根據權利要求I所述的高效緩釋尿素，其特徵在於，所述的粘合劑為聚乙烯醇、羧甲基纖維素和阿拉伯樹膠中的任意一種或幾種的混合物。
6.根據權利要求I所述的高效緩釋尿素，其特徵在於，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和聚氧乙烯烷基醚中的任意一種或兩種的混合物。
7.權利要求I所述的高效緩釋尿素的製備方法，其特徵在於，在反應器中加入配方量的水，加熱至50 60°C，加入配方量的硝化抑制劑，攪拌5 15min，再加入配方量的粘合劑、表面活性劑，攪拌5 lOmin，最後加入配方量的Y -聚穀氨酸攪拌至全部溶解，調節pH.5.5 6. 5，冷卻後經流化床噴塗包膜技術對尿素進行包膜，經乾燥固化後形成高效緩釋尿素。
全文摘要
本發明公開了一種高效緩釋尿素，它利用包膜緩釋液對尿素進行包膜，經乾燥固化後製得；其中，所述的包膜緩釋液由如下質量百分數的組分組成γ-聚穀氨酸1～5％，硝化抑制劑1～5％，粘合劑0.5～5％，表面活性劑0.05～2％，其餘為水；pH 5.5-6.5。本發明還公開了上述高效緩釋尿素的製備方法。本發明的高效緩釋尿素中的γ-聚穀氨酸具有包膜、螯合尿素和硝化抑制劑的作用，減少硝化抑制劑與氮肥的分離，減少硝態氮的淋溶和徑流損失，可以實現一次性施肥不用追肥，可以提高肥料利用率15％以上，實現作物增產10-30％。
文檔編號C05G3/08GK102584496SQ20121003670
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優先權日2012年2月17日
發明者馮小海, 周哲, 張揚, 徐虹, 李莎, 歐陽平凱, 許宗奇 申請人:南京工業大學