CN115197017A - 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺 - Google Patents

一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN115197017A
CN115197017A CN202210926713.5A CN202210926713A CN115197017A CN 115197017 A CN115197017 A CN 115197017A CN 202210926713 A CN202210926713 A CN 202210926713A CN 115197017 A CN115197017 A CN 115197017A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound fertilizer
carbonized
magnesium
cow dung
inorganic material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210926713.5A
Other languages
English (en)
Inventor
孙忠祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Yatai Science & Technology New Material Co ltd
Original Assignee
Dalian Yatai Science & Technology New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Yatai Science & Technology New Material Co ltd filed Critical Dalian Yatai Science & Technology New Material Co ltd
Priority to CN202210926713.5A priority Critical patent/CN115197017A/zh
Publication of CN115197017A publication Critical patent/CN115197017A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/40—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting fertiliser dosage or release rate; for affecting solubility
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，涉及复合肥技术领域。本发明在制备镁钾无机材料复合肥时，将秸秆腐殖化得到腐殖秸秆粉末，将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷反应制得支化乙烯基硅碳聚合物，将腐殖秸秆粉末、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、支化乙烯基硅碳聚合物和丙烯酸进行聚合制得秸秆凝胶，将风干的牛粪进行碳化和浓硝酸处理得到碳化牛粪，将碳化牛粪依次和丙三醇三缩水甘油醚、乙二胺重复反应三次制得三代碳化牛粪，将秸秆凝胶和三代碳化牛粪进行自组装后得到半成品复合肥，使半成品复合肥吸水溶胀并负载镁钾盐和尿素制得镁钾无机材料复合肥。本发明制备的镁钾无机材料复合肥具有优良的缓释性能和防土壤板结性能。

Description

一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺
技术领域
本发明涉及复合肥技术领域，具体为一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺。
背景技术
复合肥料是指含有两种或两种以上营养元素的化肥，复合肥具有养分含量高、副成分少且物理性状好等优点，对于平衡施肥，提高肥料利用率，促进作物的高产稳产有着十分重要的作用。复合肥生产多使用测土配方测出土壤的养分情况，测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。通俗地讲，就是在农业科技人员指导下科学施用配方肥。测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾。
但它也有一些缺点，比如它的养分比例总是固定的，而不同土壤、不同作物所需的营养元素种类、数量和比例是多样的。因此，使用前最好进行测土，了解田间土壤的质地和营养状况，另外也要注意和单元肥料配合施用，才能得到更好的效果。过量施用氮肥、磷肥、钾肥等化肥而对土壤造成的污染。化肥污染会造成土壤物理性质的恶化，导致土壤肥力下降，土壤板结，还可使食品、饲料和饮用水中有毒成分增加，对人畜健康造成潜在危害。因此使复合肥可以防止土壤板结，缓释可控是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，所述镁钾无机材料复合肥是由秸秆凝胶和三代碳化牛粪进行自组装后得到半成品复合肥，再进行溶胀负载制得。
作为优化，所述秸秆凝胶是由农作物秸秆进行腐殖化得到腐殖秸秆粉末，将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷反应制得支化乙烯基硅碳聚合物，将腐殖秸秆粉末、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、支化乙烯基硅碳聚合物和丙烯酸进行光引发聚合制得。
作为优化，所述三代碳化牛粪是由风干的牛粪进行加热碳化和浓硝酸处理得到碳化牛粪，将碳化牛粪依次和丙三醇三缩水甘油醚、乙二胺重复反应三次制得。
作为优化，所述溶胀负载是将氯化钾、氯化镁、磷酸钾和尿素溶于去离子水配制成无机肥溶液，使半成品复合肥在无机肥溶液进行吸水溶胀并负载。
作为优化，所述废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备方法包括以下制备步骤：
(1)腐殖化：将农作物秸秆剪切至0.8～1.2cm长，再和去离子水按质量比1：8～1：10混合均匀，置于高压反应釜中，在180～200℃反应70～80h，冷却后取出并用去离子水洗涤3～5次，在70～80℃干燥4～6h，用电动研磨机磨碎后过0.25～0.3mm筛，制得腐殖秸秆粉末；
(2)光引发聚合：将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.1～1：1.3混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.01～0.02倍的对甲苯磺酸，在90～100℃、300～500r/min条件下搅拌20～30min，再升温至130～150℃继续搅拌6～8h，冷却至室温后，在50～60℃，1～2kPa静置30～40min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比20：15：2：1～30：20：3：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.1～0.3倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在20～30℃，光源距离为30～35cm，功率1～2kw，波长320～380nm的紫外灯下照射50～60min，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在70～80℃干燥4～6h，用电动研磨机磨碎后过0.6～0.8mm筛，制得秸秆凝胶；
(3)碳化：将风干的牛粪置于真空管式炉中，在氮气氛围中，依次在100～120℃静置20～30min，在300～400℃静置40～50min，在700～800℃静置20～30min，冷却至室温取出，用电动研磨机磨碎后过0.25～0.3mm筛，再浸没在质量分数60～65％的浓硝酸中，在70～80℃，800～1000r/min搅拌反应2～3h，取出并置于去离子水中浸泡8～10min，过滤并用无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，得到碳化牛粪；
(4)超支化生长：将半代碳化牛粪、乙二胺和质量分数20～30％的氨水按质量比2：1：30～3：1：40混合均匀，在60～70℃，30～40kHz超声反应2～3h，过滤并去离子水洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，得到一代碳化牛粪；再重复两次上述过程，得到三代碳化牛粪；
(5)自组装：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在30～40℃静置30～40min，再加入秸秆凝胶质量0.6～0.8倍的三代碳化牛粪，在30～40℃，30～40kHz超声50～60min，过滤并在-10～-1℃，50～100Pa干燥8～10h，先过2～3mm筛，再过0.6～0.8mm筛去多余的三代碳化牛粪，制得半成品复合肥；
(6)溶胀负载：将半成品复合肥浸没在无机肥溶液中，在70～80℃浸泡4～6h，过滤并在-10～-1℃，50～100Pa干燥8～10h，制得镁钾无机材料复合肥。
作为优化，步骤(1)所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆中的一种或多种混合。
作为优化，步骤(2)所述腐殖秸秆混合液是将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比6：2：1：80～8：2：1：100混合均匀配制而成；所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液是将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数3～5％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：30～1：4：40混合均匀配制而成。
作为优化，步骤(3)所述风干的牛粪，除牛粪外还可以使用猪粪、马粪、羊粪。
作为优化，步骤(4)所述半代碳化牛粪的制备方法为：将碳化牛粪、丙三醇三缩水甘油醚、四丁基溴化铵和N,N-二甲基甲酰胺按质量比5：2：1：20～6：3：1：25混合均匀，在氮气氛围中，于80～90℃，800～1000r/min搅拌反应2～3h，过滤并去离子水洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，制备而成。
作为优化，步骤(6)所述无机肥溶液是将氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比1：1：2：4：10～1：1：2：6：12混合均匀配制而成。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在制备废弃资源制备镁钾无机材料复合肥时，先将秸秆凝胶和三代碳化牛粪进行自组装后得到半成品复合肥，将氯化钾、氯化镁、磷酸钾和尿素溶于去离子水配制成无机肥溶液，使半成品复合肥在无机肥溶液进行吸水溶胀并负载制得。
首先，将农作物秸秆进行腐殖化得到腐殖秸秆粉末，腐殖化使腐殖秸秆粉末具有大量的亲水基团和并使大分子的有机物水解断裂形成丰富的孔隙结构；腐殖秸秆粉末和N,N-亚甲基双丙烯酰胺、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸光引发聚合生成秸秆凝胶，碳碳双键的聚合使总体形成三位网络结构，支化乙烯基硅碳聚合物，参与了碳碳双键的聚合，硅链的引入增加了材料的韧性，提高了吸水溶胀的结构的稳定，并且可阻挡三代碳化牛粪自组装过程中进入秸秆凝胶的气孔导致秸秆凝胶的吸水溶胀效果下降，使秸秆凝胶可根据水量的变化发生溶胀体积的变化，使土壤产生缝隙，从而提高了防土壤板结性能，在溶胀负载时，无机肥溶液成碱性且温度较高，使支化乙烯基硅碳聚合物中的聚乙二醇链段水解溢出，增加溶胀空间和通道，同时产生的硅羟基与无机肥溶液中的金属阳离子有良好的结合效果从而易于缓存，从而提高了缓释性能。
其次，将风干的牛粪进行加热碳化和浓硝酸处理得到碳化牛粪，将碳化牛粪依次和丙三醇三缩水甘油醚、乙二胺重复反应三次制得三代碳化牛粪，三代碳化牛粪表面含有大量的超支化胺支链，可以通过静电和氢键吸附结合在秸秆凝胶上，提高表面硬度并起到保护作用，同时使秸秆凝胶根据水量的变化发生溶胀体积的变化，可以更好的通过表面的三代碳化牛粪将力传递给土壤，使土壤松动，从而提高了复合肥的防土壤板结性能，并且超支化胺支链对金属离子具有良好的吸附络合性能，结合内部的秸秆凝胶储水，达到缓释的效果，从而提高了复合肥的缓释性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的各指标测试方法如下：
缓释性能：将各实施例所得的镁钾无机材料复合肥与对比例材料取相同质量，用相同的土壤种植相同大小的同种植物，并在植物周围通过相同的方式施肥并形成施肥圈，保持相同适度持续一段时间，以土壤初始钾含量为100％，通过液相色谱施肥圈内外侧土壤钾离子相对量。
防土壤板结性能：将各实施例所得的镁钾无机材料复合肥与对比例材料取相同质量，在相同条件下在室外进行施肥，一段时间观差土壤板结程度，细分为保持疏松，初步板结，中度板结，严重板结。
亩产增量：将同一农田等面积划分区域，施加的各实施例所得的镁钾无机材料复合肥与对比例，并记录其亩产增量(以施加普通复合肥的亩产为100％)。
实施例1
(1)腐殖化：将水稻秸秆剪切至0.8cm长，再和去离子水按质量比1：8混合均匀，置于高压反应釜中，在180℃反应80h，冷却后取出并用去离子水洗涤3次，在70℃干燥6h，用电动研磨机磨碎后过0.25mm筛，制得腐殖秸秆粉末；
(2)光引发聚合：将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比6：2：1：80混合均匀配制成腐殖秸秆混合液；将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数3～5％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：30混合均匀配制成N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液；将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.1混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.01倍的对甲苯磺酸，在90℃、300r/min条件下搅拌20min，再升温至130℃继续搅拌8h，冷却至室温后，在50℃，1kPa静置40min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比20：15：2：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.1倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在20℃，光源距离为30cm，功率1kw，波长320nm的紫外灯下照射50min，过滤并用去离子水洗涤3次，在70℃干燥6h，用电动研磨机磨碎后过0.6mm筛，制得秸秆凝胶；
(3)碳化：将风干的牛粪置于真空管式炉中，在氮气氛围中，依次在100℃静置30min，在300℃静置50min，在700℃静置30min，冷却至室温取出，用电动研磨机磨碎后过0.25mm筛，再浸没在质量分数60％的浓硝酸中，在70℃，800r/min搅拌反应3h，取出并置于去离子水中浸泡8min，过滤并用无水乙醇洗涤3次，在60℃干燥4h，得到碳化牛粪；
(4)超支化生长：将碳化牛粪、丙三醇三缩水甘油醚、四丁基溴化铵和N,N-二甲基甲酰胺按质量比5：2：1：20混合均匀，在氮气氛围中，于80℃，800r/min搅拌反应3h，过滤并去离子水洗涤3次，在60℃干燥4h，得到半代碳化牛粪；将半代碳化牛粪、乙二胺和质量分数20％的氨水按质量比2：1：30混合均匀，在60℃，30kHz超声反应3h，过滤并去离子水洗涤3次，在60℃干燥4h，得到一代碳化牛粪；再重复两次上述过程，得到三代碳化牛粪；
(5)自组装：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在30℃静置30min，再加入秸秆凝胶质量0.6倍的三代碳化牛粪，在30℃，30kHz超声60min，过滤并在-10℃，50Pa干燥10h，先过2mm筛，再过0.6mm筛去多余的三代碳化牛粪，制得半成品复合肥；
(6)溶胀负载：将氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比1：1：2：4：10混合均匀配制成无机肥溶液；将半成品复合肥浸没在无机肥溶液中，在70℃浸泡6h，过滤并在-10℃，50Pa干燥10h，制得镁钾无机材料复合肥。
实施例2
(1)腐殖化：将水稻秸秆剪切至1cm长，再和去离子水按质量比1：9混合均匀，置于高压反应釜中，在190℃反应75h，冷却后取出并用去离子水洗涤4次，在75℃干燥5h，用电动研磨机磨碎后过0.28mm筛，制得腐殖秸秆粉末；
(2)光引发聚合：将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比7：2：1：90混合均匀配制成腐殖秸秆混合液；将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数4％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：35混合均匀配制成N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液；将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.2混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.015倍的对甲苯磺酸，在95℃、400r/min条件下搅拌25min，再升温至140℃继续搅拌7h，冷却至室温后，在55℃，1.5kPa静置35min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比25：18：2.5：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.2倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在25℃，光源距离为32cm，功率1.5kw，波长350nm的紫外灯下照射55min，过滤并用去离子水洗涤4次，在75℃干燥5h，用电动研磨机磨碎后过0.7mm筛，制得秸秆凝胶；
(3)碳化：将风干的牛粪置于真空管式炉中，在氮气氛围中，依次在110℃静置25min，在350℃静置45min，在750℃静置25min，冷却至室温取出，用电动研磨机磨碎后过0.28mm筛，再浸没在质量分数60％的浓硝酸中，在75℃，900r/min搅拌反应2.5h，取出并置于去离子水中浸泡9min，过滤并用无水乙醇洗涤4次，在65℃干燥3.5h，得到碳化牛粪；
(4)超支化生长：将碳化牛粪、丙三醇三缩水甘油醚、四丁基溴化铵和N,N-二甲基甲酰胺按质量比5：2：1：22混合均匀，在氮气氛围中，于85℃，900r/min搅拌反应2.5h，过滤并去离子水洗涤4次，在65℃干燥3.5h，得到半代碳化牛粪；将半代碳化牛粪、乙二胺和质量分数25％的氨水按质量比2：1：35混合均匀，在65℃，35kHz超声反应2.5h，过滤并去离子水洗涤4次，在65℃干燥3.5h，得到一代碳化牛粪；再重复两次上述过程，得到三代碳化牛粪；
(5)自组装：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在35℃静置35min，再加入秸秆凝胶质量0.4倍的三代碳化牛粪，在35℃，35kHz超声55min，过滤并在-5℃，80Pa干燥9h，先过2.5mm筛，再过0.7mm筛去多余的三代碳化牛粪，制得半成品复合肥；
(6)溶胀负载：将氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比1：1：2：5：11混合均匀配制成无机肥溶液；将半成品复合肥浸没在无机肥溶液中，在75℃浸泡5h，过滤并在-5℃，80Pa干燥9h，制得镁钾无机材料复合肥。
实施例3
(1)腐殖化：将水稻秸秆剪切至1.2cm长，再和去离子水按质量比1：10混合均匀，置于高压反应釜中，在200℃反应70h，冷却后取出并用去离子水洗涤5次，在80℃干燥4h，用电动研磨机磨碎后过0.3mm筛，制得腐殖秸秆粉末；
(2)光引发聚合：将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比8：2：1：100混合均匀配制成腐殖秸秆混合液；将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数5％的氢氧化钠溶液按质量比1：4：40混合均匀配制成N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液；将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.1～1：1.3混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.02倍的对甲苯磺酸，在100℃、500r/min条件下搅拌20min，再升温至150℃继续搅拌6h，冷却至室温后，在60℃，2kPa静置30min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比30：20：3：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.3倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在30℃，光源距离为35cm，功率2kw，波长380nm的紫外灯下照射50min，过滤并用去离子水洗涤5次，在80℃干燥4h，用电动研磨机磨碎后过0.8mm筛，制得秸秆凝胶；
(3)碳化：将风干的牛粪置于真空管式炉中，在氮气氛围中，依次在120℃静置20min，在400℃静置40min，在800℃静置20min，冷却至室温取出，用电动研磨机磨碎后过0.3mm筛，再浸没在质量分数65％的浓硝酸中，在80℃，1000r/min搅拌反应2h，取出并置于去离子水中浸泡10min，过滤并用无水乙醇洗涤5次，在70℃干燥3h，得到碳化牛粪；
(4)超支化生长：将碳化牛粪、丙三醇三缩水甘油醚、四丁基溴化铵和N,N-二甲基甲酰胺按质量比6：3：1：25混合均匀，在氮气氛围中，于90℃，1000r/min搅拌反应2h，过滤并去离子水洗涤5次，在70℃干燥3h，得到半代碳化牛粪；将半代碳化牛粪、乙二胺和质量分数30％的氨水按质量比3：1：40混合均匀，在70℃，40kHz超声反应2h，过滤并去离子水洗涤5次，在70℃干燥3h，得到一代碳化牛粪；再重复两次上述过程，得到三代碳化牛粪；
(5)自组装：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在40℃静置30min，再加入秸秆凝胶质量0.8倍的三代碳化牛粪，在40℃，40kHz超声50min，过滤并在-1℃，100Pa干燥8h，先过3mm筛，再过0.8mm筛去多余的三代碳化牛粪，制得半成品复合肥；
(6)溶胀负载：将氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比1：1：2：6：12混合均匀配制成无机肥溶液；将半成品复合肥浸没在无机肥溶液中，在80℃浸泡4h，过滤并在-1℃，100Pa干燥8h，制得镁钾无机材料复合肥。
对比例1
对比例1的废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备方法与实施例2的区别仅在于不进行步骤(1)，并将步骤(2)修改为：将水稻秸秆剪切至1cm长，用电动研磨机磨碎后过0.28mm筛，制得秸秆粉末；将秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比7：2：1：90混合均匀配制成秸秆混合液；将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数4％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：35混合均匀配制成N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液；将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.2混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.015倍的对甲苯磺酸，在95℃、400r/min条件下搅拌25min，再升温至140℃继续搅拌7h，冷却至室温后，在55℃，1.5kPa静置35min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比25：18：2.5：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.2倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在25℃，光源距离为32cm，功率1.5kw，波长350nm的紫外灯下照射55min，过滤并用去离子水洗涤4次，在75℃干燥5h，用电动研磨机磨碎后过0.7mm筛，制得秸秆凝胶。其余步骤同时实施例2。
对比例2
对比例2的废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤(2)不同，将步骤(2)修改为：将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比7：2：1：90混合均匀配制成腐殖秸秆混合液；将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数4％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：35混合均匀配制成N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、丙烯酸按质量比25：18：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.2倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在25℃，光源距离为32cm，功率1.5kw，波长350nm的紫外灯下照射55min，过滤并用去离子水洗涤4次，在75℃干燥5h，用电动研磨机磨碎后过0.7mm筛，制得秸秆凝胶。其余步骤同时实施例2。
对比例3
对比例3的废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备方法与实施例2的区别仅在于不进行步骤(4)，并将步骤(5)修改为：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在35℃静置35min，再加入秸秆凝胶质量0.4倍的碳化牛粪，在35℃，35kHz超声55min，过滤并在-5℃，80Pa干燥9h，先过2.5mm筛，再过0.7mm筛去多余的碳化牛粪，制得半成品复合肥。其余步骤同时实施例2。
对比例4
对比例4的废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备方法与实施例2的区别仅在于步骤(6)的不同，将步骤(6)修改为：混合：将半成品复合肥、氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比10：1：1：2：5混合均匀，制得镁钾无机材料复合肥。其余步骤同时实施例2。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1～3与对比例1～4的镁钾无机材料复合肥的缓释性能和防土壤板结性能的性能分析结果。
表1
Figure BDA0003779937850000091
从表1中实施例1～3和对比例1～4的实验数据比较可发现，本发明制得的镁钾无机材料复合肥具有良好的缓释性能和防土壤板结性能。
从实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例1的内测钾离子相对含量高并初步板结，说明了进行腐殖化，使腐殖秸秆粉末具有大量的亲水基团和并使大分子的有机物水解断裂形成丰富的孔隙结构，具有良好的吸水、储水和传输营养物质的效果的，从而提高了镁钾无机材料复合肥的缓释性能和防土壤板结性能；从实施例1、2、3和对比列2的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例2的内测钾离子相对含量高并中度板结，说明了光引发聚合过程中加入支化乙烯基硅碳聚合物，参与了碳碳双键的聚合，硅链的引入增加了材料的韧性，提高了吸水溶胀的结构的稳定，并且可阻挡三代碳化牛粪自组装过程中进入秸秆凝胶的气孔导致秸秆凝胶的吸水溶胀效果下降，使秸秆凝胶可根据水量的变化发生溶胀体积的变化，使土壤产生缝隙，从而提高了镁钾无机材料复合肥的防土壤板结性能，在溶胀负载时，无机肥溶液成碱性且温度较高，使支化乙烯基硅碳聚合物中的聚乙二醇链段水解溢出，增加溶胀空间和通道，同时产生的硅羟基与无机肥溶液中的金属阳离子有良好的结合效果从而易于缓存，从而提高了镁钾无机材料复合肥的缓释性能；从实施例1、2、3和对比列3的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例3的内外测钾离子相对含量都低并中度板结，说明了进行超支化生长，三代碳化牛粪表面含有大量的超支化胺支链，可以通过静电和氢键吸附结合在秸秆凝胶上，提高表面硬度并起到保护作用，同时使秸秆凝胶根据水量的变化发生溶胀体积的变化，可以更好的通过表面的三代碳化牛粪将力传递给土壤，使土壤松动，从而提高了镁钾无机材料复合肥的防土壤板结性能，并且超支化胺支链对金属离子具有良好的吸附络合性能，结合内部的秸秆凝胶储水，达到缓释的效果，从而提高了镁钾无机材料复合肥的缓释性能；从实施例1、2、3和对比列4的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比例4的内外测钾离子相对含量都低，说明了进行溶胀负载相较于直接混合使用而言可以将无机肥负载在半成品复合肥内部，半成品复合肥中三代碳化牛粪表面大量的超支化胺支链，起到良好的络合缓存的效果，避免了无机肥溶解扩散在土壤中，从而提高了镁钾无机材料复合肥的缓释性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，所述镁钾无机材料复合肥是由秸秆凝胶和三代碳化牛粪进行自组装后得到半成品复合肥，再进行溶胀负载制得。
2.根据权利要求1所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，所述秸秆凝胶是由农作物秸秆进行腐殖化得到腐殖秸秆粉末，将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷反应制得支化乙烯基硅碳聚合物，将腐殖秸秆粉末、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、支化乙烯基硅碳聚合物和丙烯酸进行光引发聚合制得。
3.根据权利要求1所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，所述三代碳化牛粪是由风干的牛粪进行加热碳化和浓硝酸处理得到碳化牛粪，将碳化牛粪依次和丙三醇三缩水甘油醚、乙二胺重复反应三次制得。
4.根据权利要求1所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，所述溶胀负载是将氯化钾、氯化镁、磷酸钾和尿素溶于去离子水配制成无机肥溶液，使半成品复合肥在无机肥溶液进行吸水溶胀并负载。
5.根据权利要求1所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)腐殖化：将农作物秸秆剪切至0.8～1.2cm长，再和去离子水按质量比1：8～1：10混合均匀，置于高压反应釜中，在180～200℃反应70～80h，冷却后取出并用去离子水洗涤3～5次，在70～80℃干燥4～6h，用电动研磨机磨碎后过0.25～0.3mm筛，制得腐殖秸秆粉末；
(2)光引发聚合：将聚乙二醇和乙烯基三乙氧基硅烷按质量比1：1.1～1：1.3混合均匀，再加入聚乙二醇质量0.01～0.02倍的对甲苯磺酸，在90～100℃、300～500r/min条件下搅拌20～30min，再升温至130～150℃继续搅拌6～8h，冷却至室温后，在50～60℃，1～2kPa静置30～40min，制得支化乙烯基硅碳聚合物；将腐殖秸秆混合液、N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液、支化乙烯基硅碳聚合物、丙烯酸按质量比20：15：2：1～30：20：3：1混合均匀，再加入丙烯酸质量0.1～0.3倍的2,2-二甲氧基-苯基甲酮，在20～30℃，光源距离为30～35cm，功率1～2kw，波长320～380nm的紫外灯下照射50～60min，过滤并用去离子水洗涤3～5次，在70～80℃干燥4～6h，用电动研磨机磨碎后过0.6～0.8mm筛，制得秸秆凝胶；
(3)碳化：将风干的牛粪置于真空管式炉中，在氮气氛围中，依次在100～120℃静置20～30min，在300～400℃静置40～50min，在700～800℃静置20～30min，冷却至室温取出，用电动研磨机磨碎后过0.25～0.3mm筛，再浸没在质量分数60～65％的浓硝酸中，在70～80℃，800～1000r/min搅拌反应2～3h，取出并置于去离子水中浸泡8～10min，过滤并用无水乙醇洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，得到碳化牛粪；
(4)超支化生长：将半代碳化牛粪、乙二胺和质量分数20～30％的氨水按质量比2：1：30～3：1：40混合均匀，在60～70℃，30～40kHz超声反应2～3h，过滤并去离子水洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，得到一代碳化牛粪；再重复两次上述过程，得到三代碳化牛粪；
(5)自组装：将秸秆凝胶浸没在去离子水中，在30～40℃静置30～40min，再加入秸秆凝胶质量0.6～0.8倍的三代碳化牛粪，在30～40℃，30～40kHz超声50～60min，过滤并在-10～-1℃，50～100Pa干燥8～10h，先过2～3mm筛，再过0.6～0.8mm筛去多余的三代碳化牛粪，制得半成品复合肥；
(6)溶胀负载：将半成品复合肥浸没在无机肥溶液中，在70～80℃浸泡4～6h，过滤并在-10～-1℃，50～100Pa干燥8～10h，制得镁钾无机材料复合肥。
6.根据权利要求5所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，步骤(1)所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆中的一种或多种混合。
7.根据权利要求5所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，步骤(2)所述腐殖秸秆混合液是将腐殖秸秆粉末、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和去离子水按质量比6：2：1：80～8：2：1：100混合均匀配制而成；所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺碱液是将过硫酸铵、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和质量分数3～5％的氢氧化钠溶液按质量比1：3：30～1：4：40混合均匀配制而成。
8.根据权利要求5所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，步骤(3)所述风干的牛粪，除牛粪外还可以使用猪粪、马粪、羊粪。
9.根据权利要求5所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，步骤(4)所述半代碳化牛粪的制备方法为：将碳化牛粪、丙三醇三缩水甘油醚、四丁基溴化铵和N,N-二甲基甲酰胺按质量比5：2：1：20～6：3：1：25混合均匀，在氮气氛围中，于80～90℃，800～1000r/min搅拌反应2～3h，过滤并去离子水洗涤3～5次，在60～70℃干燥3～4h，制备而成。
10.根据权利要求5所述的一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺，其特征在于，步骤(6)所述无机肥溶液是将氯化钾、氯化镁、磷酸钾、尿素和去离子水按质量比1：1：2：4：10～1：1：2：6：12混合均匀配制而成。
CN202210926713.5A 2022-08-03 2022-08-03 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺 Pending CN115197017A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210926713.5A CN115197017A (zh) 2022-08-03 2022-08-03 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210926713.5A CN115197017A (zh) 2022-08-03 2022-08-03 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115197017A true CN115197017A (zh) 2022-10-18

Family

ID=83586005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210926713.5A Pending CN115197017A (zh) 2022-08-03 2022-08-03 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115197017A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116735325A (zh) * 2023-08-03 2023-09-12 成都理工大学 保持弃渣土体原状结构的取样及抗剪强度测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105754050A (zh) * 2016-05-10 2016-07-13 新疆大学 腐植酸基复合吸水树脂及其制备方法
CN109400397A (zh) * 2018-12-29 2019-03-01 韩亚博 一种保水控释生物复合肥料及制备方法
CN110194697A (zh) * 2019-05-25 2019-09-03 赵鑫飚 一种具有保水功能的生物肥料及其加工工艺
CN111495318A (zh) * 2020-04-20 2020-08-07 浙江科技学院 氨基嫁接改造专用猪粪炭、制备方法及其在农田退水氮回用方面的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105754050A (zh) * 2016-05-10 2016-07-13 新疆大学 腐植酸基复合吸水树脂及其制备方法
CN109400397A (zh) * 2018-12-29 2019-03-01 韩亚博 一种保水控释生物复合肥料及制备方法
CN110194697A (zh) * 2019-05-25 2019-09-03 赵鑫飚 一种具有保水功能的生物肥料及其加工工艺
CN111495318A (zh) * 2020-04-20 2020-08-07 浙江科技学院 氨基嫁接改造专用猪粪炭、制备方法及其在农田退水氮回用方面的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
毛小云: "废弃物农用功能化理论与技术", 华南理工大学出版社, pages: 188 - 228 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116735325A (zh) * 2023-08-03 2023-09-12 成都理工大学 保持弃渣土体原状结构的取样及抗剪强度测试方法
CN116735325B (zh) * 2023-08-03 2023-10-27 成都理工大学 保持弃渣土体原状结构的取样及抗剪强度测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102219604A (zh) 一种水稻炭基缓释肥及其制备方法
CN102424642A (zh) 一种生物炭基缓释氮肥的生产方法
CN1948395A (zh) 一种保水保肥的多功能高分子复合材料及其制备方法
CN104030838B (zh) 一种聚合缓释复合肥及其制备方法
CN115197017A (zh) 一种废弃资源制备镁钾无机材料复合肥的制备工艺
CN102557811A (zh) 一种保水缓释肥料
CN1821188A (zh) 一种腐植酸磷铵有机肥料
CN105859460A (zh) 盐碱地专用多功能复混肥及其制备方法
CN101033160A (zh) 一种环保型可降解缓释肥料包膜剂及其制备方法
CN103804697B (zh) 一种聚谷氨酸水凝胶的制备方法及其在复合肥中的应用
CN107216214A (zh) 一种沙柳秸秆生物质炭基肥及其制备方法
CN110734339A (zh) 一种具有改良土壤功能的肥料缓释材料及其制备方法和应用
CN1169758C (zh) 长效保水复混肥料及其制备方法和专用设备
CN111393222A (zh) 一种土壤改良剂及其制备方法和应用
CN111170788A (zh) 一种腐植酸植物生长营养高效固体肥及其制备方法
CN110240517A (zh) 一种具有长效缓释作用的有机肥及其制备方法
CN1669990A (zh) 化肥增效剂及其制备方法和应用
CN116286018B (zh) 一种基于生物质炭的土壤调理剂及其制备方法、应用
CN112934947A (zh) 一种矿业废弃地的生态修复方法
CN108440132A (zh) 一种玉米秸秆碳化生产有机肥料
CN1746138A (zh) 长效碳酸氢铵蔬菜复混肥的生产方法
CN112470588A (zh) 一种盐碱地改良的修复方法
CN115417726B (zh) 一种滨海盐碱地大豆专用炭基包膜型肥料及其制备方法
CN101575247B (zh) 一种堆肥方法及其专用添加剂
CN1923765A (zh) 有机氮肥

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination