專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工技術(shù)，特別是涉及一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥及其制備方法。
背景技術(shù)：
化肥的大量使用，提高了作物產(chǎn)量，滿足了日益增長(zhǎng)的糧食需求且增加了耕作者收入，歷史作用勿庸置疑；然而，化肥的長(zhǎng)期過(guò)量使用造成的直接后果，也正在受到廣泛關(guān)注一是土地日益板結(jié)，增產(chǎn)的空間越來(lái)越小，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)不斷下降；二是現(xiàn)行施肥技術(shù)中，施到地里的肥料，60%左右被流失或被土壤固定，污染地下水或變成無(wú)效態(tài)的肥料。目前，以氮為主的化肥在施用過(guò)程中，由于具有速溶、速效、不緩釋控釋的特點(diǎn)， 45%左右的肥料氮流出土壤、作物體系以外，使地下水的硝酸鹽含量嚴(yán)重超標(biāo)；在大雨沖刷和大水漫灌的條件下，又使土壤中積累的硝態(tài)氮隨水下移，流入江河，污染水體。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，我國(guó)化肥的當(dāng)季利用率中，氮為30 35%，磷為10 25%，鉀為35 50%，肥料的利用率是很低的。研究和采用技術(shù)手段來(lái)提高肥料的利用率，可以有效地減少甚至阻止養(yǎng)分流失， 無(wú)論是從節(jié)約資源還是從減少污染的角度出發(fā)，都是十分必要的；而肥料的緩控釋?zhuān)磳⒎柿现苽涑删徔蒯尫柿蟿t是解決這些問(wèn)題的最佳選擇。近些年來(lái)，關(guān)于緩釋肥料的研究開(kāi)發(fā)和實(shí)際使用方面發(fā)展很快，相繼出現(xiàn)了不少的緩釋化學(xué)肥(復(fù)合肥、復(fù)混肥)、微生物肥等品種，中國(guó)專(zhuān)利一種生物有機(jī)肥料及其制備方法(CN200320108605)，將秸稈、雜草或工業(yè)糟粕、下腳料、人畜禽糞、尿液等經(jīng)微生物發(fā)酵和加入一定量氮、磷、鉀養(yǎng)分獲得的有機(jī)肥，其對(duì)作物的品質(zhì)保證和土壤的改良具有一定的效果，但是肥效不高，也不具備明顯緩釋的作用。目前，有效的緩釋技術(shù)手段更多的是采用包膜(包衣)的形式，稱(chēng)之為緩釋肥的肥料，多為采用包膜形式制備成的化學(xué)肥料，其具備較好的緩釋功能，可以在相當(dāng)程度上滿足作物各生長(zhǎng)階段對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需求，因而發(fā)展較快。但現(xiàn)有的包覆型緩釋肥多利用在肥料中加入一定比重的橋聯(lián)劑、溶劑等，以便在肥料表面形成包膜(包衣)的形式，中國(guó)專(zhuān)利一種膨潤(rùn)土片層橋聯(lián)包覆型緩釋復(fù)合肥料及其制備方法(CN20061005^99)，采用橋聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將蒙脫石(膨潤(rùn)土中的有效成分)片層結(jié)構(gòu)橋聯(lián)，將氯化鉀、磷酸二氫銨、碳酸氫銨、氯化銨、尿素粉碎混合加入到原料中得到肥心，最后在肥心表面噴上橋聯(lián)劑，最終得到膨潤(rùn)土成為復(fù)合肥的包覆緩釋材料，但隨著社會(huì)需求、環(huán)境意識(shí)的提高，高效、緩釋、具有環(huán)保性能的新型復(fù)合有機(jī)肥料才能有效保證綠色食品的生產(chǎn)，因而新型的復(fù)合有機(jī)肥料更具發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即在于提供一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥及其制備方法，以有機(jī)肥料為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)水、肥在載體間的吸附，并能緩慢釋放或溶出水分、養(yǎng)分，成為具有可設(shè)計(jì)性的緩釋肥。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，將處理后的納米土質(zhì)材料、適度發(fā)酵處理后的菌渣以及養(yǎng)分原料均勻混合， 然后在此混合料中加入已配有交聯(lián)劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液并混合均勻，制備成一種表面有憎水膜的以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，它由以下重量比的組分組成納米土質(zhì)材料15 20，適度發(fā)酵菌渣10 15，適度發(fā)酵廄肥18 22，適度發(fā)酵綠肥 10 15，洗煤泥15 20，氮磷鉀肥8 12，氧化淀粉5，有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液10，交聯(lián)劑 0. 02。所述的適度發(fā)酵菌渣發(fā)酵前由以下重量比的組分組成廢棄菌渣60 80 菌種 1 3 粉煤灰0. 5 2 有機(jī)或無(wú)機(jī)氮源1 10 輔助物料5 30。所述的交聯(lián)劑包括硼砂或氧化鋅之一種或一種以上組合材料。所述的菌種為常見(jiàn)的酵素菌。所述的輔助物料是指能調(diào)節(jié)初始碳氮比或有利于疏松的物料，包括秸稈、鋸末、木屑、雞糞之一種或一種以上組合材料。制備上述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋月巴的方法，包括以下步驟(1)原料的預(yù)處理①菌渣的發(fā)酵，將前述重量比的廢棄菌渣、菌種、粉煤灰、有機(jī)或無(wú)機(jī)氮源、輔助物料均勻混合，然后進(jìn)行發(fā)酵(如條跺型二次發(fā)酵等)，發(fā)酵的時(shí)間為25 30天，堆體溫度不超過(guò)65°C，發(fā)芽指數(shù)大于80%，得到適度發(fā)酵的菌渣；②土質(zhì)材料的處理，將天然土質(zhì)材料進(jìn)行烘干、粉碎，過(guò)100 300目篩，加水，使固液比達(dá)到1 2. 5 6，攪拌并加入專(zhuān)用處理液，加熱至80 120°C，控制PH為4. 6 7. 4繼續(xù)攪拌0. 5 2. Oh,然后用硫酸調(diào)整pH至4. 2 5，在天然土質(zhì)材料富含的蒙脫土納米尺度的結(jié)構(gòu)片層間進(jìn)行插層置換反應(yīng)所獲得納米土質(zhì)材料，過(guò)濾、干燥、粉碎即得到納米土質(zhì)材料；③其它有機(jī)原料的發(fā)酵，將廄肥、綠肥進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵的時(shí)間為25 30天，堆體溫度不超過(guò)65°C，發(fā)芽指數(shù)大于80 %，得到適度發(fā)酵廄肥和適度發(fā)酵綠肥；(2)將前述重量比的納米土質(zhì)材料、適度發(fā)酵菌渣、適度發(fā)酵廄肥、適度發(fā)酵綠肥、 洗煤泥、氮磷鉀肥、氧化淀粉依次加入到混合機(jī)中，混合5 6分鐘；(3)將前述重量比的交聯(lián)劑加入有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中，并噴灑入上述混合均勻的物料中，確保乳液與上述混合物料充分接觸、在肥料表面交聯(lián)成膜，致密的膜層可以保證水分和營(yíng)養(yǎng)成分不至于很快地釋放，而氧化淀粉的被逐步分解(降解)又能夠使水分和養(yǎng)分逐步地釋放出來(lái)，噴灑乳液后的粉狀肥料也可以通過(guò)冷壓造粒形成粒狀而更利于緩釋效果的發(fā)揮；(4)觀察混合機(jī)內(nèi)物料混合良好、色澤均勻即可出料，定量包裝或輸送至造粒機(jī)造粒。所述的天然土質(zhì)材料包括膨潤(rùn)土、海泡石或坡縷石之一種或一種以上組合材料。所述的專(zhuān)用處理液由以下重量比的組分組成硫酸氟磷酸鈣3fe3(P04)2CaF2 磷石膏CaSO4 · 2H20 水秸稈粉氮肥化合物的重量配比為1.5 2. 3 0. 4 1.0 0.5 1.3 1.4 2. 8 0. 6 0. 9 0. 4 2. 2，專(zhuān)用處理液的制備方法為將15 25kg氟磷酸鈣加到30 45kg水中，攪拌均勻，加80 IOOkg 93%的硫酸于95士5°C 反應(yīng)；35 45min，再加入磷石膏20 30kg，氨水80 IOOkg和秸稈粉25 :35kg，繼續(xù)反應(yīng)lh，待反應(yīng)溫度下降到70士5°C，pH升至4. 0士0. 2，加水40 60kg，攪拌混合均勻即可得到專(zhuān)用處理液。所述的適度發(fā)酵是指發(fā)酵前物料初始粒度為30 70mm，初始碳氮比為觀 32 1，含水量為50% 60%，初始有機(jī)質(zhì)含量20% 80%，必要條件為發(fā)酵完成后的發(fā)芽指數(shù)大于80%。經(jīng)過(guò)處理后的土質(zhì)材料中富含的蒙脫土納米尺度的結(jié)構(gòu)片層間形成了良好的“剛性柱撐”，具有1-2 μ m的層間距和比表面，為肥效分子、微生物、水分等的著床提供了一個(gè)很好的微空間，具有良好的土壤固粒結(jié)構(gòu)構(gòu)形因子水平以及層間距和比表面，為蓄水、蓄肥和水肥緩釋提供了基礎(chǔ)條件；經(jīng)過(guò)適度發(fā)酵的菌渣具有改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與保水性，與廄肥， 綠肥，洗泥煤等配制成肥料，而加入有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液及交聯(lián)劑，在肥料表面(顆粒或粉狀)形成一層致密的憎水膜，賦予肥料表面以憎水作用。本發(fā)明選用經(jīng)過(guò)適度發(fā)酵、具有改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與保水性能的菌渣作為主要原料，由于菌類(lèi)和植物對(duì)養(yǎng)分需求的差異，導(dǎo)致菌渣中含有大量未被利用的養(yǎng)分，在食用菌采摘收獲后遭到廢棄、造成污染；采用創(chuàng)造良好的溫度、濕度等條件，選用菌種和翻拋進(jìn)行適度發(fā)酵的方式，可以使廢棄的菌渣具有改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)以及保水的功能，且其內(nèi)的有機(jī)質(zhì)適量的轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的腐殖酸，轉(zhuǎn)化成為可供植物吸收的營(yíng)養(yǎng)成分。本發(fā)明選用的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液為市面上易購(gòu)得的硅丙乳液。同時(shí)在發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)調(diào)整濕度的方式加入了適量的無(wú)機(jī)氮(尿素等， 1% -10% )以調(diào)節(jié)碳氮比，經(jīng)過(guò)發(fā)酵過(guò)程中微生物的代謝從而實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)氮的有機(jī)化轉(zhuǎn)變。在發(fā)酵過(guò)程中還加入工業(yè)粉煤灰與洗泥煤實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程pH值的調(diào)節(jié)以及肥料的微量元素的平衡，洗煤泥中含有腐植酸及適量微量元素。以下是本發(fā)明的對(duì)比試驗(yàn)(一 )與普通非緩釋肥的電導(dǎo)檢測(cè)值對(duì)比表一本發(fā)明的主要原料表一
序號(hào)原料名稱(chēng)單位數(shù)量1納米土質(zhì)材料膨潤(rùn)土kg182菌渣kg123廄肥kg204綠肥kg145洗煤泥kg156氮磷鉀肥kg9
表二本發(fā)明的主要原料表
權(quán)利要求
1.一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，其特征在于它由以下重量比的組分組成納米土質(zhì)材料15 20，適度發(fā)酵菌渣1(Γ15，適度發(fā)酵廄肥If 22，適度發(fā)酵綠肥1(Γ15，洗煤泥15 20，氮磷鉀肥纊12，氧化淀粉5，有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液10，交聯(lián)劑 0. 02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，其特征在于所述的適度發(fā)酵菌渣發(fā)酵前由以下重量比的組分組成廢棄菌渣6(Γ80 菌種廣3 粉煤灰0. 5 2 有機(jī)或無(wú)機(jī)氮源廣10 輔助物料5 30。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，其特征在于所述的交聯(lián)劑包括硼砂或氧化鋅之一種或一種以上組合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，其特征在于所述的菌種為酵素菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，其特征在于所述的輔助物料是指能調(diào)節(jié)初始碳氮比或有利于疏松的物料，包括秸稈、鋸末、木屑、 雞糞之一種或一種以上組合材料。
6.如權(quán)利要求1所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)原料的預(yù)處理；①菌渣的發(fā)酵，將前述重量比的廢棄菌渣、菌種、粉煤灰、有機(jī)或無(wú)機(jī)氮源、輔助物料均勻混合，然后進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵的時(shí)間為25 30天，堆體溫度不超過(guò)65°C，發(fā)芽指數(shù)大于80%， 得到適度發(fā)酵的菌渣；②土質(zhì)材料的處理，將天然土質(zhì)材料進(jìn)行烘干、粉碎過(guò)10(Γ300目篩，加水，使固液比達(dá)到1 :2. 5飛，攪拌并加入專(zhuān)用處理液，加熱至8(T12(TC，控制pH為4. 6^7. 4繼續(xù)攪拌 0. 5^2. 0h，然后用硫酸調(diào)整pH至4. 2 5，在天然土質(zhì)材料富含的蒙脫土納米尺度的結(jié)構(gòu)片層間進(jìn)行插層置換反應(yīng)所獲得納米土質(zhì)材料，過(guò)濾、干燥、粉碎即得到納米土質(zhì)材料；③其它有機(jī)原料的發(fā)酵，將廄肥、綠肥進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵的時(shí)間為25 30天，堆體溫度不超過(guò)65°C，發(fā)芽指數(shù)大于80%，得到適度發(fā)酵廄肥和適度發(fā)酵綠肥；(2)將前述重量比的納米土質(zhì)材料、適度發(fā)酵菌渣、適度發(fā)酵廄肥、適度發(fā)酵綠肥、洗煤泥、氮磷鉀肥、氧化淀粉依次加入到混合機(jī)中，混合5飛分鐘；(3)將前述重量比的交聯(lián)劑加入有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液中，并噴灑入上述混合均勻的物料中；(4)觀察混合機(jī)內(nèi)物料混合良好、色澤均勻即可出料，定量包裝或輸送至造粒機(jī)造粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥的制備方法，其特征在于所述的天然土質(zhì)材料包括膨潤(rùn)土、海泡石或坡縷石之一種或一種以上組合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥的制備方法，其特征在于所述的專(zhuān)用處理液由以下重量比的組分組成硫酸氟磷酸鈣30 (PO4) 2CaF2 磷石膏CaSO4 · 2H20 水秸稈粉氮肥化合物的重量配比為1. 5 2. 3 0. Γ . 0 0. 5 1. 3 1. 4 2. 8 0. 6 0. 9 0. 4 2. 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥的制備方法，其征在于所述的適度發(fā)酵是指發(fā)酵前物料初始粒度為3(T70mm，初始碳氮比為 28^32 :1，含水量為50% 60%，初始有機(jī)質(zhì)含量20% 80%，發(fā)酵完成后的發(fā)芽指數(shù)大于80%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥，將處理后的納米土質(zhì)材料、適度發(fā)酵處理后的菌渣以及養(yǎng)分原料均勻混合，然后在此混合料中加入已配有交聯(lián)劑的有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液并混合均勻，制備成一種表面有憎水膜的以納米材料為載體的聚合物乳液包覆緩釋肥。本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了水、肥在載體間的吸附，為肥料的長(zhǎng)效緩釋提供了基礎(chǔ)，提高了該類(lèi)緩釋肥的肥效和緩釋性能，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)有著很好的促進(jìn)作用。
文檔編號(hào)C05G3/00GK102180731SQ20111003914
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者莫敬源, 薛合倫, 賴(lài)中元 申請(qǐng)人:成都正光投資集團(tuán)有限公司