CN104058844B - 利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法 - Google Patents

利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物化工技术领域，公开了一种利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，为解决现有技术中苏氨酸母液利用率低、造成环境污染且螯合物肥料制备成本高的问题。本发明的利用苏氨酸母液制备螯合物肥料的方法，向苏氨酸母液中加入含农作物所需元素的水溶性无机盐并加水溶解，保持溶液pH值为6~8，在70~85℃下，搅拌反应1~5小时后，将反应混合物冷却结晶，干燥结晶物并粉碎、称重、包装。本发明方法制得的螯合物肥料，苏氨酸与各元素螯合后，锌、镁、铁、钙、硼等各元素之间的拮抗作用消失，各元素间的协同作用提高，能使各元素的化学稳定性增强，减少肥料流失或失效，从而提高了肥料的利用率。本发明方法简单，投资小。

Description

利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法
技术领域
本发明涉及生物化工技术领域，特别涉及一种利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法。
背景技术
苏氨酸主要用于医药、饲料添加剂、食品强化剂、化学试剂，特别是饲料添加剂方面的用量增长快速，苏氨酸常被添加到未成年猪仔和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。
苏氨酸的生产主要以发酵法为主，要得到苏氨酸纯品必须经过一系列物理和化学处理，当经过预处理的发酵液等电点结晶后，会产生苏氨酸母液，母液里包括苏氨酸、蛋白质、残糖、无机盐(包括农作物必须的微量元素)等，如果将其直接排放到环境中或直接卖给饲料添加剂厂，不仅降低母液的使用价值，同时造成极大的污染，重新利用苏氨酸母液既可以使得苏氨酸母液的价值得到增值，同时减少母液排放对环境的污染。
授权公告号为“CN103071389A”的发明专利公开了一种苏氨酸母液的再利用方法，具体为从苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸的方法，包括以下步骤：1)采用双极膜电渗析技术或普通电渗析技术从苏氨酸结晶母液中将无机盐脱除，得到脱无机盐的苏氨酸结晶母液；其中所述双极膜电渗析技术为“酸-盐-碱”三室双极膜电渗析技术；2)用阳离子交换法从脱无机盐的苏氨酸结晶母液中回收苏氨酸。该苏氨酸母液的再利用方法工艺复杂，且仅是减少了污染物排放，依然存在污染物排放。
另外，我国现行的微量元素肥料中一般用可溶性无机盐，由于各元素间的拮抗作用，会大大降低肥效，影响植物的吸收效果，西方国家采用EDTA、EDDHA等螯合锌、镁、铁、硼、钙等元素进行螯合，有效防止了拮抗作用，但是成本太高。
发明内容
本发明提供了一种利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，为解决现有技术中苏氨酸母液利用率低、造成环境污染且多元螯合物肥料制备成本高的问题。
本发明的技术方案为：
一种利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，向苏氨酸母液中加入含有农作物所需元素的水溶性无机盐并加水溶解，保持溶液pH值在6～8之间，在70～85℃下，搅拌反应1～5小时后，将反应混合物进行冷却结晶，干燥所得结晶物并粉碎、称重、包装。
优选的，本发明的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别将40～70重量份的苏氨酸母液、6～20重量份水和2～10重量份水溶性钙盐投入反应釜中，搅拌并加温至40～60℃；
2)继续向反应釜中分别加入15～25重量份的水溶性镁盐、5～20重量份的水溶性亚铁盐、1～10重量份的水溶性锌盐和0.2～5重量份的硼砂；
3)向反应釜中加入pH调节剂，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至70～85℃，搅拌反应1～5小时；
5)将反应混合物进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装。
钙离子与苏氨酸螯合相对较难，因此在起初就加入含钙无机盐，增加钙离子与苏氨酸的接触时间。当然也可以在步骤2)中加入水溶性钙盐，但是钙离子的螯合效率会降低。
作为优选，所述pH调节剂为固体氢氧化钠/钾或氢氧化钠/钾的水溶液。
作为优选方案，步骤1)中加入50～60重量份苏氨酸母液、10～15重量份水和5～8重量份水溶性钙盐，步骤2)中加入18～20重量份水溶性镁盐、12～16重量份水溶性亚铁盐、2～5重量份水溶性锌盐和1～3重量份硼砂。
优选的，所述水溶性钙盐为氯化钙。更优选为无水氯化钙，成本低，清洁无污染。
优选的，所述水溶性镁盐为硫酸镁。更优选为无水硫酸镁，成本低，原料易获取，清洁无污染。
优选的，所述水溶性亚铁盐为硫酸亚铁。更优选为FeSO4·7H2O，成本低，原料易获取。
优选的，所述水溶性锌盐为硫酸锌。更优选为ZnSO4·7H2O，原料易获取。
作为优选，步骤4)中升温至80～85℃。在该温度范围内，各元素均可完全与苏氨酸螯合，且螯合速度快。
本发明制备的多元螯合肥料施用方法：
1、该发明产品可与其他大量元素一起生产螯合多元素复合(混)肥料，螯合多元素冲施肥料，螯合多元素叶面肥料。
2、该发明产品既可以粉状也可以液态，也可以制成颗粒施用。
3、该发明产品可单独施用，单独施用时每亩用量在20-80kg为宜。
本发明的有益效果为：
本发明方法制得的多元螯合物肥料，苏氨酸与各元素螯合后，锌、镁、铁、钙、硼等各元素之间的拮抗作用消失，各元素间的协同作用提高，能使各元素的化学稳定性增强，减少肥料流失或失效，从而提高了肥料的利用率。另外，本发明方法简单，易掌握，不需要复杂设备，投资小。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式
实施例1
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入50kg的苏氨酸母液、10kg水和5kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至40℃；
2)继续向反应釜中分别加入18kg化学纯的无水硫酸镁固体、12kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、2kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体和1kg化学纯的硼砂；
3)向反应釜中加入少量固体氢氧化钠，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至80～85℃，搅拌反应2小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例2
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入60kg的苏氨酸母液、15kg水和8kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入20kg化学纯的无水硫酸镁固体、16kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、5kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体和3kg化学纯的硼砂；
3)向反应釜中加入少量固体氢氧化钾，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至80～85℃，搅拌反应2小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例3
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入40kg的苏氨酸母液、6kg水和2kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至60℃；
2)继续向反应釜中分别加入15kg化学纯的无水硫酸镁固体、5kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、1kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体和0.2kg化学纯的硼砂；
3)向反应釜中滴加氢氧化钠的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至80～85℃，搅拌反应2小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元素多元螯合物肥料。
实施例4
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入70kg的苏氨酸母液、20kg水和10kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入25kg化学纯的无水硫酸镁固体、20kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、10kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体和5kg化学纯的硼砂；
3)向反应釜中加入滴加氢氧化钾的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至80～85℃，搅拌反应2小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例5
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入60kg的苏氨酸母液、15kg水和7kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入16kg化学纯的无水硫酸镁固体、16kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、7kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体、3kg化学纯的硼砂和0.5kg化学纯的钼酸铵固体；
3)向反应釜中滴加氢氧化钾的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在7～8之间；
4)升温至75～80℃，搅拌反应3小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例6
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入60kg的苏氨酸母液、15kg水和7kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入16kg化学纯的无水硫酸镁固体、16kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、7kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体、3kg化学纯的硼砂和0.3kg化学纯的硫酸锰固体；
3)向反应釜中加入滴加氢氧化钠的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～8之间；
4)升温至75～80℃，搅拌反应3小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例7
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入65kg的苏氨酸母液、18kg水和4kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入13kg化学纯的氯化镁固体、16kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、7kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体、3kg化学纯的硼砂、0.6kg化学纯的钼酸铵固体和0.2kg化学纯的硫酸锰固体；
3)向反应釜中滴加氢氧化钠的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在7～8之间；
4)升温至75～80℃，搅拌反应3小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
实施例8
本实施例的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，包括以下步骤：
1)分别向反应釜中加入60kg的苏氨酸母液、15kg水和8kg化学纯的无水氯化钙固体，搅拌并加温至50℃；
2)继续向反应釜中分别加入20kg化学纯的无水硫酸镁固体、16kg化学纯的FeSO4·7H2O固体、5kg化学纯的ZnSO4·7H2O固体和3kg化学纯的硼砂；
3)向反应釜中加入滴加氢氧化钾的水溶液，始终控制反应釜内溶液的pH值在6～7之间；
4)升温至70～75℃，搅拌反应5小时；
5)将反应混合物放入冷却池中进行冷却结晶；
6)干燥步骤5)所得结晶物至水分含量小于5％；
7)将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装得多元螯合物肥料。
以下采用具体施用例进一步说明本发明：
1、2010年至2013年中，每年对山东青州五里镇的十棵桃园树上施用本发明实施例2所制备的多元螯合物肥料，施用量为3kg/棵，其三年内未出现由于缺少微量元素产生的黄叶病；而其他桃树则施用等量的普通无机盐肥料，施用普通无机盐肥料的桃树当年就产生由于缺少微量元素产生的黄叶病；施用本发明多元螯合物肥料的十棵桃树平均产量比施用普通无机盐肥料的桃树的平均产量高16％，且产出的桃子个头普遍偏大。
2、2013年对青州谭坊镇的大棚西瓜分别施用本发明实施例6制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩三十公斤。施用本发明实施例6所制备多元螯合物肥料的西瓜比施用普通无机盐肥料的西瓜产量提高7％并提前上市五至六天，且含糖量提高2％。
3、2013年对寿光高温棚中的黄瓜分别施用本发明实施例7制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩四十公斤。施用本发明实施例7所制备多元螯合物肥料的黄瓜比施用普通无机盐肥料的黄瓜产量提高10％，且瓜条直、颜色绿。
4、2013年对山东东营水稻分别施用本发明实施例1制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩三十五公斤。施用本发明实施例1所制备多元螯合物肥料的水稻与施用普通无机盐肥料的水稻相比，稻瘟病明显减少，增产8％。
5、2013年对山东即墨花生分别施用本发明实施例4制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩二十五公斤。施用本发明实施例4所制备多元螯合物肥料的花生与施用普通无机盐肥料的花生相比，粒大色鲜且增产12％。
6、2013年对陵县玉米分别施用本发明实施例3制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩四十五公斤。施用本发明实施例3所制备多元螯合物肥料的玉米与施用普通无机盐肥料的玉米相比，颗粒更加饱满，成色更亮，且增产9％。
7、2013年对青州小麦分别施用本发明实施例5制备的多元螯合物肥料和普通无机盐肥料，施用量均为每亩二十八公斤。施用本发明实施例5所制备多元螯合物肥料的小麦与施用普通无机盐肥料的小麦相比，颗粒更大，成色更亮，且增产6％。

Claims (8)

1.一种利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于，向苏氨酸母液中加入含有农作物所需元素的水溶性无机盐并加水溶解，保持溶液pH值在6~8之间，在70~85℃下，搅拌反应1~5小时后，将反应混合物进行冷却结晶，干燥所得结晶物并粉碎、称重、包装；
具体包括以下步骤：
1）分别将40~70重量份的苏氨酸母液、6~20重量份水和2~10重量份水溶性钙盐投入反应釜中，搅拌并加温至40~60℃；
2）继续向反应釜中分别加入15~25重量份的水溶性镁盐、5~20重量份的水溶性亚铁盐、1~10重量份的水溶性锌盐和0.2~5重量份的硼砂；
3）向反应釜中加入pH调节剂，始终控制反应釜内溶液的pH值在6~8之间；
4）升温至70~85℃，搅拌反应1~5小时；
5）将反应混合物进行冷却结晶；
6）干燥步骤5）所得结晶物至水分含量小于5%；
7）将干燥后的结晶物粉碎、称重、包装。
2.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：所述pH调节剂为固体氢氧化钠/钾或氢氧化钠/钾的水溶液。
3.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：步骤1）中加入50~60重量份苏氨酸母液、10~15重量份水和5~8重量份水溶性钙盐，步骤2）中加入18~20重量份水溶性镁盐、12~16重量份水溶性亚铁盐、2~5重量份水溶性锌盐和1~3重量份硼砂。
4.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：所述水溶性钙盐为氯化钙。
5.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：所述水溶性镁盐为硫酸镁。
6.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：所述水溶性亚铁盐为硫酸亚铁。
7.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：所述水溶性锌盐为硫酸锌。
8.如权利要求1所述的利用苏氨酸母液制备多元螯合物肥料的方法，其特征在于：步骤4）中升温至80~85℃。
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