CN105110878A - 一种纳米化肥农药增效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种纳米化肥农药增效剂，包括如下质量份数的组分：可溶性含氮物质5～21％，分散剂0.5％～5％，表面活性剂0.5％～5％，渗透剂0.1～1％，纳米炭黑0.05％～0.5％，去离子水余量；本发明还公开了这种纳米化肥农药增效剂的制备方法。本发明优点是本发明所制备的纳米流体中的纳米颗粒粒径小、分布范围窄、分散性良好无团聚，因而所获得的纳米流体稳定性好；本发明的制备方法具有设备和工艺简单、条件温和、原料利用率高、成本低、易于产业化等特点。

Description

一种纳米化肥农药增效剂及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种纳米化肥农药增效剂及其制备方法。

背景技术

肥料是农业的重要生产资料，对于保障粮食安全具有不可替代的作用，但与此同时，肥料也是高能耗、资源紧缺的战略物资。目前，肥料损失率高，经济损失巨大。肥料的肥效期短，很难满足作物整个生育期的需肥特性，并且肥料的损失率很高。而且，大量施肥造成还会带来严重的环境污染。由于过量施肥造成地表水富营养化、湖泊污染、地下水污染等问题，蔬菜中硝酸盐含量严重超标等社会健康问题愈来愈引起人们的关注。提高肥料利用率成为解决上述问题的关键。

目前，我们国家肥料利用率普遍在30％左右，远远低于国际水平，而且近年来成下降趋势。同时国家要求2020年化肥使用量零增长，必须要推进精准施肥，调整化肥使用结构，改进施肥方式，用有机肥替代部分化学肥料。同时要努力提高化肥利用率、有机肥资源利用率、耕地基础地力，加强新型经营主体培育，推进适度规模经营，引导科学施肥，科学种田。

虽然中国作为传统的农业大国以占全球7％的土地养活了全球21％的人口，但奇迹的背后是对农药、化肥的无节制使用，导致农业生产成本逐年增加、农业环境污染加重、耕地退化日趋严重的局面。据悉目前我国化肥年均用量已经达到5000多万吨，超过世界总用量的30％，利用率仅为35％左右，农药使用量达到140多万吨，利用率也仅为30％左右。未被农作物吸收的部分导致我国至少1300万-1600万公顷耕地受到严重污染而退化，农业退化面积已占耕地总面积的40％以上。

关于肥料，世界肥料产业的发展趋势是缓释/控释化、高效定量化和环境友好化，必须与高新技术相结合。中国农业科学院土壤肥料研究所张夫道研究员提出了“纳米肥料”的概念，并首创了纳米肥料的制备工艺。纳米肥料是纳米生物技术的一个分支，是用纳米材料技术构建、用医药微胶囊技术和化工微乳化技术改性而成的全新肥料。

纳米科学技术(Nano-ST)是20世纪80年代末期刚刚诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是研究结构尺度在0.1～100nm范围内物质的性质及其应用。广义的纳米技术是以纳米科学为基础制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手段。

纳米生物技术是目前两大学科纳米科学技术与生物科学技术的交叉高新技术学科。

最新研究发现，绝大多数生物体均存在纳米磁性颗粒，磁性微粒是一个生物罗盘，指导生物辨别方向，例如让植物根系向地下生长、茎尖生长点具有趋光性等。

但目前对使用纳米炭黑为原料的纳米肥料还没有研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米化肥农药增效剂，提高肥料的利用率，本发明的技术方案是：

一种纳米化肥农药增效剂，包括如下质量份数的组分：

得到的纳米化肥农药增效剂pH6-10。

进一步，所述的可溶性含氮物质为碳酰胺、聚磷酸铵、碳铵、硫铵或氨水一种或几种。

进一步，所述表面活性剂为油酸钠、聚丙烯酸铵、丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、聚天冬氨酸、烷基糖苷、辛基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。

进一步，渗透剂为氮酮、十二烷基苯磺酸钠或几丁聚糖中的一种或几种。

进一步，所述分散剂为脂肪酸盐、小分子聚合物或金属皂中的一种。

本发明还公开了这种纳米化肥农药增效剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将可溶性含氮物质溶解在去离子水中制成含氮溶液；

(2)步骤(1)制得的含氮溶液中加入所需量的纳米炭黑、分散剂和表面活性剂，用高速剪切搅拌机以2500～4000转/分将其剪切混合均匀,或使用超声波发生器混合均匀；

(3)将步骤(2)得到的混合液在搅拌条件下加热，升温至40～55℃；

(4)冷却到室温，获得纳米流体的半成品；

(5)将步骤(4)得到的纳米流体半成品加入所需量的渗透剂，通过超声振动10-60分钟即得纳米农药化肥增效剂，pH控制在6-10。

本发明的纳米材料增效剂制造的化肥农药增效剂属于纳米肥料，粒子本身带有负电磁效应，从而使肥料养分流动速度加快，更容易被植物吸收，提高了肥料利用率。有效促进植物生长，提高产量并改善了作物品质。本发明提出了在含氮水溶液中添加炭纳米颗粒(纳米炭黑)和非离子、阴离子表面活性剂；分散剂、渗透剂配制成纳米流体方法，这种流体就是一种高效多用途的肥料、农药增效剂。此种纳米流体中的纳米炭黑性质稳定，能明显改变土壤的电动电位，增加土壤电位差，提高土壤中的离子浓度，促进土壤有效养分的释放，强化植物的吸收，植物增强了呼吸作用。纳米炭黑流体属负电离子，具有极强的吸附、展着、渗透作用。从而提高肥料与农药的吸收利用率。在降低肥料农药使用量的同时,提高作物的产量与品质，降低CO₂排放，低碳环保。

磁性纳米肥料的机理是由于加入的纳米材料具有磁性等特殊的性质，能够吸附某些离子，或与其反应形成新的物质，因此：(1)纳米材料提高土壤的电动电位，增加土壤电位差，提高了土壤中肥料水溶液的电导率，加速了离子的传导，促进土壤养分的的释放，具有促进作物营养吸收和生物合成的双重功效，从而促进分蘖，提早成熟。(2)可以降低土壤硝酸盐的淋洗，固定或活化重金属离子，减少土壤对其吸附，减轻土壤或地下水的污染；(3)改变土壤理化性质，减少二氧化碳的排放；(4)纳米粒子在土壤和植株体内的运输和利用有可能改变土壤和作物对养分的利用方式，提高养分利用率。

本发明使用的纳米炭黑采购自中橡集团炭黑工业研究设计院，粒径20-40nm。

本发明的优点是：本发明所制备纳米化肥农药增效剂的纳米流体中的纳米颗粒粒径小、分布范围窄、分散性良好无团聚，因而所获得的纳米流体稳定性好；本发明的制备方法具有设备和工艺简单、条件温和、原料利用率高、成本低、易于产业化等特点。该配方制备的纳米农药化肥增效剂，明显改变土壤的电动电位，增加土壤中肥料水溶液的电导率,提高土壤中离子浓度，促进有效养分的释放，强化植物的吸收，从而提高肥料与农药的吸收率。肥料的氮吸收率又目前的30％提高到55-60％。配方制备的纳米农药化肥增效剂，无毒、无害。大白鼠急性口服LD50大于5000mg/kg，适用于有机绿色作物种植。该配方制备的纳米农药化肥增效剂在降低肥料农药使用量的同时提高作物的产量与品质，降低CO₂排放，低碳环保，无公害、无污染。其中与现有水平对比。作物的产量提高大田作物10-16％；蔬菜20-40％

具体实施方式

实例1.

增效剂配置1000g

取50g碳酰胺溶解在924g去离子水中制成含氮溶液；向含氮溶液中加入5g粒径40nm的纳米炭黑，6g脂肪酸盐及10g的辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，用高速剪切搅拌机以3000～4000转/分将其搅拌混合均匀；将混合液在搅拌条件下加热，升温至45℃，搅拌时间为20分钟；将此搅拌液冷却到室温，获得纳米流体的半成品；将半成品加入5g几丁聚糖，通过超声振动20分钟即得成品—纳米农药化肥增效剂，pH为9。在尿素生产过程中将上述增效剂加入后的尿素产品，减量30％施用于小麦追肥，仍能取得增产8％的效果。

实例2

增效剂配置1000g

取210g聚磷酸铵溶解在714g去离子水中制成含氮溶液；向含氮溶液中加入5g粒径30nm的纳米炭黑，20g金属皂及50g烷基糖苷，用高速剪切搅拌机以3600～4000转/分将其搅拌混合均匀；将混合液在搅拌条件下加热，升温至45℃，搅拌时间为20分钟；将此搅拌液冷却到室温，获得纳米流体的半成品；将半成品加入质量分数1g氮酮，通过超声振动20分钟即得成品—纳米农药化肥增效剂，pH值为9。在草甘膦施用时加入此种增效剂1％，即能在除草效果提高40％(时间上缩短)。

实例3

增效剂配置1000g

取100g氨水溶解在874g去离子水中制成含氮溶液，向含氮溶液中加入5g粒径40nm的纳米炭黑，6g脂肪酸盐及10g的辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，用高速剪切搅拌机以3000～4000转/分将其搅拌混合均匀；将混合液在搅拌条件下加热，升温至45℃，搅拌时间为20分钟；将此搅拌液冷却到室温，获得纳米流体的半成品；将半成品加入质量分数5g几丁聚糖，通过超声振动20分钟即得成品—纳米农药化肥增效剂，pH值为9。在复合肥生产过程中将上述增效剂喷雾加入后的复合肥产品，减量30％施用于追肥，仍能取得水稻增产13.7％的效果。

实例4

增效剂配置1000g

取150g氨水溶解在819g去离子水中制成含氮溶液，向含氮溶液中加入5g粒径30nm的纳米炭黑，6g脂肪酸盐及10g的辛基酚聚氧乙烯醚，用高速剪切搅拌机以3600～4000转/分将其搅拌混合均匀；将混合液在搅拌条件下加热，升温至45℃，搅拌时间为20分钟；将此搅拌液冷却到室温，获得纳米流体的半成品；将半成品加入质量分数10g十二烷基苯磺酸钠，通过超声振动20分钟即得成品—纳米化肥农药增效剂，pH值为9，以每吨3公斤添加至液体肥中，青椒对比试验增产16％。

Claims (6)

1.一种纳米化肥农药增效剂，其特征在于，包括如下质量份数的组分：

得到的纳米化肥农药增效剂pH6-10。

2.根据权利要求1所述的一种纳米化肥农药增效剂，其特征在于，所述的可溶性含氮物质为碳酰胺、聚磷酸铵、碳铵、硫铵或氨水中的一种或几种。

3.据权利要求1所述的一种纳米化肥农药增效剂，其特征在于，所述表面活性剂为油酸钠、聚丙烯酸铵、丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、聚天冬氨酸、烷基糖苷、辛基酚聚氧乙烯醚或辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或几种。

4.据权利要求1所述的一种纳米化肥农药增效剂，其特征在于，所述渗透剂为氮酮、十二烷基苯磺酸钠或几丁聚糖中的一种或几种。

5.据权利要求1所述的一种纳米化肥农药增效剂，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸盐、小分子聚合物或金属皂中的一种。

6.权利要求1-5任一权利要求所述纳米化肥农药增效剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将可溶性含氮物质溶解在去离子水中制成含氮溶液；

(2)步骤(1)制得的含氮溶液中加入所需量的纳米炭黑、分散剂和表面活性剂，用高速剪切搅拌机以2500～4000转/分将其剪切混合均匀,或使用超声波发生器混合均匀；

(3)将步骤(2)得到的混合液在搅拌条件下加热，升温至40～55℃；

(4)冷却到室温，获得纳米流体的半成品；

(5)将步骤(4)得到的纳米流体半成品加入所需量的渗透剂，通过超声振动10-60分钟即得纳米农药化肥增效剂，pH控制在6-10。