CN103865002A - 一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸多功能高吸水性树脂的制备方法及其应用。它的工艺过程是将硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸铁等先与螯合剂螯合后，按腐植酸钠（或钾）溶液：丙烯酸：交联剂：微肥=300～400：80～100：1～3：6～10的原料重量配比，加入引发剂后进行反应制得。树脂既具有节水保水功能，又具有微肥缓释功能，能够更好满足作物生长发育需要，可在农业、林业和园艺等行业进行应用，达到增产增收的目的。

Description

一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂

技术领域

本发明提供一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂，属于农业生产应用领域。 

背景技术

近年来，干旱缺水现象频繁发生，对农业生产构成了严重威胁，实现水资源的高效利用和粮食安全是国家的战略需要。研发具有节水、保水和土壤改良功能的高吸水性树脂是农业生产领域应对干旱缺水现象的一项重要措施。 

传统的高吸水性树脂可以分为淀粉系、纤维素系和合成树脂系。近年来腐植酸高吸水性树脂的研究近年来引起了人们的浓厚兴趣，被认为是最有发展前途的一种高吸水性树脂。腐植酸是自然界中广泛存在的一种有机大分子化合物，是肥沃土壤中腐殖质的主要成分，在煤炭、沼泽、池塘、沟渠淤泥中大量存在。由于腐植酸具有良好的化学和生物活性，将其作为原料制备腐植酸高吸水性树脂，既能发挥腐植酸刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物营养的功效，又能提高土壤的保水保肥能力，同时还可大幅度降低生产成本。但目前的研究都集中在合成功能单一的纯有机腐植酸高吸水性树脂，多功能特性有待进一步开发。 

作物的生长发育离不开水分和肥料。人们已熟知的肥料是含氮、磷、钾等大量元素的化肥，但对微肥（如硼、钼、锌、锰、铁等）的作用还缺乏重视。实际上，农作物尽管对微肥需求量甚低，但缺乏时却会对作物的正常生长发育造成严重影响，连作作物产量会大大降低的一个重要原因就是某些微肥不能得到及时补充。微量元素是多种酶的有效成份，参与碳素同化、碳水化合物转运、氮素代谢和氧化还原过程等。一般根据土壤肥料缺乏程度和植物需求，在施用氮、磷、钾肥的基础上，适时适量增施微肥是获得优质高产的有效措施。当前，农业生产实践中，由于微肥用量甚少，微肥类产品一般都是做叶面肥喷施使用，但由于重视程度不够，微肥的生产和销售状况十分不理想。 

如果在腐植酸高吸水性树脂中引入植物生长所需的微量元素，这样所获得的腐植酸多功能高吸水性树脂可以既具有节水、保水等基本功能，又具有缓释微肥的新功能，实现植物生长所需水分和微肥的持续释放，同时腐植酸高吸水性树脂在降解后又可以转化为促进植物生长的肥料和改良土壤，目前尚未见这方面的研究和应用报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸多功能高吸水性树脂。 

本发明的目的通过以下技术方案实现： 

（1）将风化煤、或褐煤、或泥煤、或草炭或其它劣质煤，精选去杂后粉碎成80-400目的粉末；

（2）按上述粉末：氢氧化钠：乙二胺四乙酸钠：水=10～30：0.5～3：0.1～0.5：80～300的重量比进行混合，搅拌均匀，加热至70～90℃反应0.5-2小时，降至室温后取上清液，浓缩得含水量为30～50%的腐植酸钠溶液；

（3）按腐植酸钠溶液：丙烯酸：交联剂：微肥=300～400：80～100：1～3：6～10的重量比进行充分混合后，30～40℃搅拌反应10～20分钟，加入5～15重量份的引发剂，并升温至70～90℃反应0.5～1小时，降温后过滤，取滤渣于60～80℃干燥，粉碎即为成品。

所用丙烯酸需进行部分中和，中和度为50～80%，使得成品pH值在6.5-7.5之间； 

所用的交联剂可以是N,N`-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、尿素、甲醛中的一种或几种；

所用的微肥为含硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁中的全部或几种，比例可以根据需要进行调配，并且硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁事先经螯合剂乙二胺四乙酸钠、柠檬酸、草酸中的一种或几种进行螯合预处理；

所用的引发剂可以为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或几种；

步骤（2）中的氢氧化钠也可用氢氧化钾代替；

使用时可直接将树脂埋于作物根部，也可以按1：10～20的比例与细干土混匀后均匀撒施在种植沟内，覆土并浇透水，然后进行种植。

本发明具有以下优点： 

1. 制备的腐植酸多功能高吸水性树脂既具有节水保水功能，又具有微肥缓释功能，能够更好满足作物生长发育需要；

2. 树脂在农业上可用作土壤的改良剂和保水剂，可以提高种子的发芽率、防止根部干燥等，可以直接作用于作物根部，蓄水而不烂根；

3. 添加的微肥可以根据不同土壤环境和作物生长发育需要进行调整；

4. 树脂应用于林业，可以用于育苗造林、沙漠改造等；

5. 树脂应用于在园艺领域，可以用作苗木移植的保水剂，提高移植过程植物的成活率。

具体实施方式

实施例 1： 

1）将风化煤去除石子、铁丝等杂物后，用粉碎机粉碎成200目左右的粉末；

2）取上述粉末10公斤，加入氢氧化钠1公斤，乙二胺四乙酸钠0.2公斤，水100公斤，搅拌均匀，加热至90℃反应2小时，降温后离心分离取上清液浓缩成30%左右的腐植酸钠溶液；

3）配制微肥的重量比为：乙二胺四乙酸钠：Na₂B₄O₇10H₂O: ZnSO₄7H₂O: FeSO₄7H₂O: MnSO₄H₂O:(NH₄)₂MoO₄=15:7: 2: 3: 2: 0.5，事先加少量水搅拌均匀，使其能稳定存在。

4）按腐植酸钠溶液：丙烯酸（中和度为65%）：N,N`-亚甲基双丙烯酰胺：微肥=300：100：2：6的原料重量比进行充分混合，30℃搅拌反应20分钟，加入过硫酸钾12份，并升温至80℃反应1小时，降温后过滤、70℃干燥，粉碎得成品。 

实施例 2： 

1）将褐煤去除石子、铁丝等杂物后，用粉碎机粉碎成300目左右的粉末；

2）取上述粉末10公斤，加入氢氧化钠1.5公斤，乙二胺四乙酸钠0.4公斤，水150公斤，搅拌均匀，加热至90℃反应2小时，降温后离心分离取上清液浓缩成40%左右的腐植酸钠溶液；

3）配制微肥的重量比为：乙二胺四乙酸钠：柠檬酸：Na₂B₄O₇10H₂O: ZnSO₄7H₂O: MnSO₄H₂O=10:6:8: 2: 1，事先加少量水搅拌均匀，使其能稳定存在。

4）按腐植酸钠溶液：丙烯酸（中和度为50%）：N,N`-亚甲基双丙烯酰胺：丙烯酰胺：微肥=300：90：2：1：6的原料重量比进行充分混合，40℃搅拌反应20分钟，加入过硫酸铵15份，并升温至90℃反应0.5小时，降温后过滤、70℃干燥，粉碎得成品。 

实施例 3： 

1）将草炭去除石子、铁丝等杂物后，用粉碎机粉碎成200目左右的粉末；

2）取上述粉末10公斤，加入氢氧化钾2公斤，乙二胺四乙酸钠0.5公斤，水200公斤，搅拌均匀，加热至80℃反应1小时，降温后离心分离取上清液浓缩成35%左右的腐植酸钾溶液；

3）配制微肥的重量比为：乙二胺四乙酸钠：草酸：Na₂B₄O₇10H₂O: ZnSO₄7H₂O: FeSO₄7H₂O: MnSO₄H₂O=9:8:8: 5: 1：2，事先加少量水搅拌均匀，使其能稳定存在;

4）按腐植酸钾溶液：丙烯酸（中和度为77%）：N,N`-亚甲基双丙烯酰胺：微肥=300：90：2：7的原料重量比进行充分混合，35℃搅拌反应10分钟，加入过硫酸铵15份，并升温至90℃反应0.5小时，降温后过滤、70℃干燥，粉碎得成品。

一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸多功能高吸水性树脂的应用实例： 

1．将自制的腐植酸多功能高吸水性树脂按1：20比例与细干土混匀后均匀撒施在种植沟内，覆土并浇透水，然后进行种植大蒜，在相同的田间管理条件下，比没有使用腐植酸多功能高吸水性树脂的土地增产20.92%；

2. 将自制的腐植酸多功能高吸水性树脂应用于种植黄豆时，直接将自制的腐植酸多功能高吸水性树脂与黄豆种子埋在一起，每株种子处埋3g左右干树脂，覆土并浇透水，在相同的田间管理条件下，比没有使用腐植酸多功能高吸水性树脂的土地增产18.27%。

Claims (7)

1. 一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将风化煤、或褐煤、或泥煤、或草炭或其它劣质煤，精选去杂后粉碎成80-400目的粉末；

（2）按上述粉末：氢氧化钠：乙二胺四乙酸钠：水=10～30：0.5～3：0.1～0.5：80～300的重量比进行混合，搅拌均匀，加热至70～90℃反应0.5-2小时，降至室温后取上清液，浓缩得含水量为30～50%的腐植酸钠溶液；

（3）按腐植酸钠溶液：丙烯酸：交联剂：微肥=300～400：80～100：1～3：6～10的重量比进行充分混合后，30～40℃搅拌反应10～20分钟，加入5～15重量份的引发剂，并升温至70～90℃反应0.5～1小时，降温后过滤，取滤渣于60～80℃干燥，粉碎即为成品。

2.如权利要求1所述的一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：所用的丙烯酸需进行部分中和，中和度为50～80%，使得成品pH值在6.5-7.5之间。

3.如权利要求1所述的一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：所用的交联剂可以是N,N`-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺、尿素、甲醛中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：所用的微肥为含硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁中的全部或几种，比例可以根据需要进行调配，并且硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁事先经螯合剂乙二胺四乙酸钠、柠檬酸、草酸中的一种或几种进行螯合预处理。

5.如权利要求1所述的一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：所用的引发剂可以为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的氢氧化钠也可用氢氧化钾代替。

7.一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂，其特征在于：其是通过权利要求1-7所述的任一制备方法得到的。