一種非金屬礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非金屬礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，我國(guó)肥料養(yǎng)分利用率很低，普通氮肥施入土壤后經(jīng)揮發(fā)、淋溶和反硝化損失率高達(dá)70%。這不僅造成資源的浪費(fèi)，增加農(nóng)業(yè)成本，引起施肥對(duì)環(huán)境的污染，出現(xiàn)地表水富營(yíng)養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標(biāo)、氧化亞氮排放等問(wèn)題。尿素是目前氮肥中用量最大的肥料，因此開(kāi)發(fā)具備緩釋功能的尿素包膜肥對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境具有重要意義。
[0003]非金屬礦物，比如凹凸棒土、娃藻土、膨潤(rùn)土、高嶺土等，富含Al、S1、Fe、Ca、Mg、Na、K、P等礦物質(zhì)元素，表面上有大量不同種類的羥基，具有一定的親水性和保水性，且其表面都具有獨(dú)特有序排列的微孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高，比表面積大，吸附性及離子交換性良好。其豐富的孔道及特殊的層狀結(jié)構(gòu)，將其作為尿素緩釋肥載體在結(jié)構(gòu)上具有可行性和特殊優(yōu)勢(shì)。
[0004]張雁等(安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39 (16) =9708-9710)報(bào)道苯丙乳液-石蠟-凹凸棒土復(fù)合包膜尿素，其中凹凸棒土僅作為緩釋包衣液使用，處方中僅占3% ;朱鴻杰等(中國(guó)土壤與肥料，2011(5):89-90)報(bào)道采用松香-凹凸棒土 -粘土為混合緩釋包膜液包膜尿素，其中凹凸棒土也僅作為緩釋包衣液使用，處方中用量?jī)H占5%。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒與其它包膜型緩釋氮肥相比較，采用礦物材料作為載體，采用濕法混合法和造粒法制備氮肥顆粒，以乙基纖維素作為包衣材料，所得尿素緩釋肥顆粒中，尿素含量占比為20-40%，提高了氮肥的利用率，只需施肥一次，即能滿足作物生長(zhǎng)需要。
[0005]本發(fā)明涉及的新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒，利用非金屬礦物的多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附力將尿素與礦物復(fù)合，作為氮肥的載體和控釋材料調(diào)理劑。同時(shí)，制備的緩釋肥顆粒劑可以改善肥料的物理性狀，控制肥料中養(yǎng)分的釋放，減少肥料在土壤中養(yǎng)分的損失，提高肥料的利用率。在沙粒含量高、保水能力差的土壤遇強(qiáng)降雨時(shí)，非金屬礦物基緩釋肥顆?？梢杂鏊苊?，可以減少土壤流失、保持肥力。并且，在非金屬礦物基礎(chǔ)上，配合使用養(yǎng)殖池塘底泥和有機(jī)肥復(fù)合進(jìn)一步提升緩釋效果。本發(fā)明采用的高分子薄膜包衣材料為纖維素類，具有良好的可生物降解性，對(duì)環(huán)境友好，對(duì)農(nóng)作物無(wú)毒害作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒及其制備方法，其特征在于:利用非金屬礦物的多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附力，將尿素與非金屬礦物復(fù)合，配合使用池塘底泥和有機(jī)肥復(fù)合進(jìn)一步提升緩釋效果，并用乙基纖維素外層包裹制備成一種新型復(fù)合緩釋氮肥。
[0007]所述的一種新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒及其制備方法，其特征在于:將尿素與非金屬礦物按配方量于50°C溫度下采用濕法攪拌混合3小時(shí)，并于烘箱中60°C干燥，然后研細(xì)成細(xì)粉，后采用制粒技術(shù)對(duì)其進(jìn)行造粒、整粒得礦物基尿素顆粒，其中尿素含量占復(fù)合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20% -40%。然后將配方量乙基纖維素乙醇液與配方量PEG6000混合制備成包膜緩釋液，采用高壓噴霧技術(shù)對(duì)其進(jìn)行包衣，干燥后整粒得非金屬礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒。
[0008]其中，所述的非金屬礦物為凹凸棒土、娃藻土、膨潤(rùn)土、高嶺土的一種或多種。
[0009]所述的池塘底泥，其特征為取濕的養(yǎng)殖池塘底泥，在100°C條件下烘干，粉碎，100目篩分得到；
[0010]所述的有機(jī)肥，其特征在于取豬、雞的糞便發(fā)酵制備，含N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1 %。
[0011]本發(fā)明涉及的新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)以表面多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)吸附力的非金屬礦物為尿素載體，采用濕法混合將尿素與非金屬礦物復(fù)合制備成顆粒狀，輔以有機(jī)肥和池塘底泥進(jìn)一步提升緩釋效果，再在外層用高分子包衣材料乙基纖維素包裹，達(dá)到內(nèi)外雙控型緩釋效果?？朔擞脽o(wú)機(jī)物包裹尿素，包裹層的致密度不夠，膜層表面容易形成較大尺度孔隙，并且肥料顆粒在包裝、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及配料過(guò)程中容易因摩擦、碰撞而導(dǎo)致膜的破損脫落，達(dá)不到預(yù)期緩釋性的缺陷。
[0013](2)本發(fā)明采用的高分子材料乙基纖維素，無(wú)毒、具有良好的可生物降解性，用其包裹非金屬礦物-尿素顆粒，克服了其他類型的包膜材料(如熱塑性樹(shù)脂等)難以降解的缺陷，且在生產(chǎn)過(guò)程中大多要用到有毒有機(jī)溶劑，可導(dǎo)致環(huán)境二次污染，且聚合物包裹存在成本高等問(wèn)題。
[0014](3)本發(fā)明涉及的新型礦物基尿素包膜緩釋肥顆粒在模擬土壤淋洗試驗(yàn)中，第一天的釋放率< 12%，28天后累積的釋放率< 75%，規(guī)定期限內(nèi)釋放率多80%，完全符合緩控釋肥料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1:凹凸棒土基尿素緩釋肥顆粒BMU-1在模擬土壤淋洗實(shí)驗(yàn)中的緩釋曲線
【具體實(shí)施方式】
[0016]具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
[0017]實(shí)施例1稱取5.048g凹凸棒土、1.0018池塘底泥、0.88有機(jī)肥加入301^去離子水，配制成混合液A ;再稱取3.012g尿素溶于30mL去離子水中，配制成溶液B。將磁力攪拌裝置設(shè)定為溫度50°C，攪拌速度設(shè)置為中速，在攪拌下將溶液B緩慢滴入混合液A中，滴加完之后繼續(xù)攪拌3h。然后在60°C下干燥，研磨，以水為粘合劑制粒，干燥后整粒得到凹凸棒土基尿素顆粒。
[0018]然后稱取5g乙基纖維素溶于10mL無(wú)水乙醇中，再加入PEG60002.5g，得到包衣溶液C ;將1g凹凸棒土基尿素顆粒置包衣鍋內(nèi)，包衣液置高壓噴槍內(nèi)均勻噴灑在凹凸棒土基尿素顆粒表面至顆粒增重15%左右，60°C干燥即得凹凸棒土基尿素緩釋肥顆粒BMU-1。
[0019]其中，池塘底泥的特征為取濕的養(yǎng)殖池塘底泥，在100°C條件下烘干，粉碎，100目篩分得到；有機(jī)肥的特征在于取豬、雞的糞便發(fā)酵制備，含N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%。
[0020]尿素緩釋性能評(píng)價(jià):淋洗柱選用50g石英砂墊底，然后模擬耕層按1.3g/cm3容量先裝入下層5g 土壤(風(fēng)干，中性)，中層按同樣緊實(shí)度裝入凹凸棒土基尿素緩釋肥顆粒BMU-1，上層再裝入5g土壤(風(fēng)干，中性)，用去離子水進(jìn)行淋洗實(shí)驗(yàn)，收集淋洗液，精確量取淋洗液體積，并用對(duì)二甲氨基苯甲醛紫外分光光度法測(cè)定淋洗液中尿素含量，每天定量淋洗50mL，以天數(shù)為橫坐標(biāo)，以淋洗液尿素釋放百分比為縱坐標(biāo)繪制緩釋曲線(見(jiàn)圖1)。
[0021]從圖1中可以得出，經(jīng)乙基纖維素包覆后的樣品在模擬土壤淋洗實(shí)驗(yàn)中，尿素能夠緩慢釋放。在1，2，4，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30天時(shí)釋放率分別為12.8%, 21.8%, 31.6%,43.7%,48.6%, 52.3%, 55.0%, 58.8%,63.9%,66.7%,69.8%,73.2%,76.9%,79.2%,82.2%,85.?%。從上可得，經(jīng)乙基纖維素包裹的凹凸棒土基尿素緩釋肥顆粒BMU-1樣品可在模擬的土