專利名稱：一種生物復(fù)合肥的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于肥料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物復(fù)合肥的制備方法。
背景技術(shù)：
由于化肥自身的缺點(diǎn)和使用方式不當(dāng)，導(dǎo)致了化肥利用率低和農(nóng)業(yè)面源污染日益 嚴(yán)重。目前，國內(nèi)外積極開展提高養(yǎng)分利用率的各種新型肥料的研究。依據(jù)養(yǎng)分和功能的 不同，總體上可分為四大類即緩/控釋肥料、生物肥料、有機(jī)復(fù)合肥料和功能性肥料等。緩/控釋新型肥料是近40年來研究最活躍的方向，已形成包膜型緩/控釋肥、合 成型微溶態(tài)緩釋肥、化學(xué)抑制型緩釋肥和基質(zhì)復(fù)合與膠粘型緩/控釋肥等。由于合成型和 化學(xué)抑制緩釋肥料的緩釋養(yǎng)分功能受土壤、環(huán)境等因素影響較大，其研究和應(yīng)用相對較少 外，包膜型和膠粘型緩/控釋肥料的研究日趨活躍。其研究關(guān)鍵在于緩/控釋材料(包膜 材料、膠結(jié)材料)的可降解性和廉價(jià)性，以利新型肥料走向大田；養(yǎng)分的釋放速度與農(nóng)作物 對養(yǎng)分波動需求一致性同緩釋材料結(jié)構(gòu)和包膜、膠結(jié)加工工藝幾者之間的關(guān)系；其核心是 緩釋材料合成技術(shù)的突破。為了獲得價(jià)廉、可降解的緩釋材料，人們從合成有機(jī)高分子聚合 物轉(zhuǎn)向?qū)μ烊划a(chǎn)物諸如纖維素、淀粉、草炭、腐殖酸等改性。迄今為止，還未能獲滿意的緩釋 材料，由此使得緩/控釋肥料迄今仍未獲得重大突破，面市的緩/控釋肥料不僅品牌主要來 自美國、日本等，而且只用于高爾夫球場草坪、花卉種植和一些高檔經(jīng)濟(jì)作物。生物肥料研究過去較長時(shí)間主要是根瘤菌固氮類。目前已獲得了改造競爭結(jié)瘤性 的基因工程，并大規(guī)模應(yīng)用于田間。在最近20年來，生物肥料研究領(lǐng)域不斷拓寬，溶磷解 鉀、PGI^R促生防病微生物肥料已成為研究熱點(diǎn)；另外新型秸稈腐熟菌劑、土壤與環(huán)境污染 修復(fù)菌等的研究發(fā)展也很快。對傳統(tǒng)有機(jī)肥料的升級改造，開發(fā)替代產(chǎn)品，提高有機(jī)廢棄物資源化利用水平是 國內(nèi)外新型有機(jī)肥料研究的重要方向。國內(nèi)外對有機(jī)廢棄物的發(fā)酵技術(shù)、除臭技術(shù)和造肥 裝置等都十分重視，我國研究的重點(diǎn)，一是秸稈直接還田技術(shù)；二是工廠化處理畜禽糞便生 產(chǎn)商品有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥技術(shù)。目前，我國的商品化有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥制備技術(shù)，其有機(jī)組分來 源于風(fēng)化煤和泥炭等。而利用秸稈和禽畜糞便的制備技術(shù)還處于起步階段，發(fā)酵、除臭、關(guān) 鍵設(shè)備還有待于完善。多功能肥料是21世紀(jì)新型肥料的重要發(fā)展方向，將作物營養(yǎng)與緩解作物高產(chǎn)限 制因素相結(jié)合的多功能性肥料，具有促進(jìn)作物對養(yǎng)分吸收，改善土壤結(jié)構(gòu)和作物抗病害等 功能。有關(guān)功能肥料的開發(fā)與研究，國內(nèi)外做的研究還不多。因其功能肥料制備需要將材 料學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科結(jié)合，其施用技術(shù)將凝聚農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、信息學(xué)等領(lǐng) 域的相關(guān)先進(jìn)技術(shù)。近年來，隨著保水劑研究和應(yīng)用的不斷發(fā)展，人們開始研究保水型功能 肥料、保水控釋型肥的相關(guān)研究，其它如改善作物抗倒伏、抗病害、防治雜草和改良土壤的 功能肥料，只有零星報(bào)道，離產(chǎn)業(yè)化要求甚遠(yuǎn)。肥料的制備全球歷經(jīng)數(shù)次變革，20世紀(jì)60年代之前，生產(chǎn)的化肥多為單質(zhì)型低濃 度肥料；60-80年代，發(fā)達(dá)國家發(fā)展高濃度化肥和復(fù)合肥；最近20年發(fā)達(dá)國家開始重點(diǎn)研究緩/控釋肥料、生物肥料、有機(jī)復(fù)合肥料和功能性肥料，現(xiàn)已成為農(nóng)業(yè)高技術(shù)研究的重要競 爭領(lǐng)域。我國是肥料生產(chǎn)、消費(fèi)的第一大國，在保障糧食安全和減除農(nóng)業(yè)面源污染上，新型 肥料的研究具有舉足輕重的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中四種肥料各自存在的優(yōu)缺點(diǎn)，提供一種 新的生物復(fù)合肥的制備方法，通過該方法獲得的生物復(fù)合肥，同時(shí)具有保水、緩釋、抗逆和 促吸收等多種功能。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種生物復(fù)合肥的制備方法，包括下述主要步驟(1)制備有機(jī)膠結(jié)劑(改性淀粉)①在40°C -50°C熱水中加入淀粉，保溫條件下攪拌成均勻的料漿；②邊攪拌邊加入質(zhì)量百分比為25-35%的雙氧水，雙氧水的加入量按照淀粉質(zhì) 量雙氧水量=(95-105 2計(jì)算；再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照 淀粉質(zhì)量氫氧化鈉質(zhì)量=(19-21) 1計(jì)算(氫氧化鈉溶液的濃度可以任意配制，下 同)；混勻后再加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量硫酸亞鐵質(zhì)量 =(190-210) 1計(jì)算(硫酸亞鐵溶液的濃度可以任意配制，下同)；在40°C 50°C保溫 反應(yīng)50-70分鐘，得反應(yīng)后的混合液(反應(yīng)過程若有氣泡產(chǎn)生，可加入適量的乙醇以消除在 反應(yīng)過程中產(chǎn)生的泡沫)；③將上述②反應(yīng)后的混合液升溫至80°C -90°C，在攪拌狀態(tài)下加入硫酸亞鐵溶 液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量硫酸亞鐵質(zhì)量=(190-210) 1計(jì)算；然后再加 入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量氫氧化鈉質(zhì)量=(24-26) 1計(jì) 算；混勻后在80°C -90°C保溫反應(yīng)20 30分鐘；④將上述③反應(yīng)后的混合液降溫至45°C _55°C加入硼砂，硼砂的加入量按照淀粉 質(zhì)量硼砂質(zhì)量=(950-1050) 3計(jì)算；最后加入防腐劑(如水楊酸、苯酚等)，防腐劑的 加入量按照淀粉質(zhì)量防腐劑質(zhì)量=(95-105) 1計(jì)算；保溫反應(yīng)25-40分鐘后加水調(diào)整 體積水的加入量按照淀粉質(zhì)量水質(zhì)量=1 (38-42)計(jì)算；冷卻即得改性淀粉，作為本發(fā) 明生物復(fù)合肥的有機(jī)膠結(jié)劑。(2)制備肥料芯以蚯蚓糞腐殖酸質(zhì)量比例=(40-60) (3-5)為有機(jī)基料，配以N、P、K肥等無 機(jī)養(yǎng)分(必要時(shí)還可添加適當(dāng)微量元素如Cu、Zn等)，無機(jī)養(yǎng)分的加入量按照有機(jī)基料無 機(jī)養(yǎng)分=(40-60) (12-20)計(jì)算；再加入步驟(1)制得的有機(jī)膠結(jié)劑改性淀粉，其加入量 按照有機(jī)基料有機(jī)膠結(jié)劑=(40-60) (1. 2-1. 5)計(jì)算；再添加含有溶磷解鉀菌的微生 物菌群為促吸收劑，其加入量按照200-300g/t計(jì)算；混合均勻，造粒，制成粒徑在3mm-5mm 的肥料芯；(3)制備包膜劑(谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂)谷糠中纖維素成分約為40. 64%、半纖維素成分約為20. 53%、淀粉成分約為 22. 75%，其富含大量的羥基等親水性基團(tuán)，是一種較理想的包膜劑的合成原料；本發(fā)明中 包膜劑的制備工藝如下
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①取谷糠，按照谷糠質(zhì)量稀硫酸體積=lg (4-6)ml加入質(zhì)量百分比濃度為 1-2%的稀硫酸，于70士5°C下進(jìn)行超聲波活化，活化時(shí)間為0. 5h-lh ；②將上述活化后的谷糠硫酸液冷卻至30°C以下，加入過氧化苯甲酰、亞硫酸氫鈉 以及過硫酸銨溶液，其加入量分別按照谷糠質(zhì)量過氧化苯甲酰=(95-105) 3、谷糠質(zhì) 量亞硫酸氫鈉=(48-52) 1以及谷糠的質(zhì)量過硫酸銨=(48-52) 1計(jì)算，引發(fā)谷 糠體系；③另取丙烯酸用氫氧化鈉中和，至丙烯酸中和度為70-80%，加入谷糠體系，再加 入0.01-0.02g/mL&N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液，其加入量按照谷糠質(zhì)量N，N'-亞 甲基雙丙烯酰胺溶液的體積=(9-11) g 7ml計(jì)算；于35°C下反應(yīng)時(shí)間3-4小時(shí)，即得谷 糠接枝丙烯酸吸水樹脂，作為本發(fā)明生物復(fù)合肥的包膜劑，通過測定，該包膜劑具有明顯的 保水作用；(4)包膜以步驟(3)制得的谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂為包膜劑，對步驟(2)制得的肥料芯 在流化床上進(jìn)行噴涂包膜，肥料芯質(zhì)量包膜劑質(zhì)量=(15-50) 1，即得生物復(fù)合肥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明以蚓糞和腐殖酸為有機(jī)組分；依據(jù)作物需要定量配以NPK化肥作無機(jī)組 分；將蚓糞中富含的微生物和酶，再添加溶磷解鉀作為微生物組分；以蚓糞腐殖質(zhì)與微量 元素(Cu、Zn等)金屬離子螯合作為微肥添加劑；以改性淀粉作肥料造粒的有機(jī)粘結(jié)劑，再 以谷糠等天然纖維素為改性高分子吸水劑作包膜材料。通過該方法制得的肥料將無機(jī)、有 機(jī)、生物復(fù)合一體化，是具有保水、緩釋、抗逆和促吸收多種功能生物復(fù)合肥，具有以下多方 面的特點(diǎn)(1)肥料的吸水率達(dá)40g/g以上且對作物的利用率達(dá)90%以上，吸水包膜材料的 完全降解時(shí)間控制在一年以內(nèi)，包膜材料上的降解率和養(yǎng)分釋放率具有可調(diào)性因此本肥料 具有較好的保水性；(2)肥料的有效養(yǎng)分(N、P、K)在25°C時(shí)，24h內(nèi)的釋放率不大于15%、28d內(nèi)釋 放率不超過75%，對于所研究的作物在旺盛需求時(shí)內(nèi)有效養(yǎng)分釋放不低于75%，力爭實(shí)現(xiàn) “S”型釋放有效養(yǎng)分，與作物對養(yǎng)分需求有較好的一致性，因此具有一定的緩釋效果；(3)經(jīng)生物統(tǒng)計(jì)，所種植的作物有明顯的抗病害和抗干旱、鹽漬、冷凍等的抗逆能 力，減少農(nóng)藥使用量20%以上；(4)該肥料是一種集無機(jī)、有機(jī)、生物為一體的多元復(fù)合控釋肥，具有保水分、控釋 放、促吸收等多種功能；(5)以谷糠經(jīng)接枝改性所得到得的吸水樹脂為包膜材料，大大降低了保水緩控釋 復(fù)合肥的價(jià)格，具有一定的經(jīng)濟(jì)競爭力。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的上述發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上 述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
下述各實(shí)施例中的有機(jī)膠結(jié)劑和包膜劑分別通過下述方法制備(1)、有機(jī)膠結(jié)劑的制備①向2L的燒杯中加入600mL左右45°C左右的熱水，將稱量好的100g淀粉倒入反 應(yīng)器，攪拌成均勻的料漿(整個(gè)過程在恒溫水浴中進(jìn)行)；②邊攪拌邊緩慢加入計(jì)量好的2ml雙氧水，稍后加入質(zhì)量百分比濃度為10%的氫 氧化鈉溶液5ml，混勻后加入質(zhì)量百分比濃度為5 %的硫酸亞鐵溶液10ml，在保溫反應(yīng)60分 鐘(反應(yīng)過程若有氣泡產(chǎn)生，加入適量的乙醇以消除在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的泡沫)；③將混合液的溫度升至85°C左右，在攪拌狀態(tài)下再加入質(zhì)量百分比濃度為10% 的硫酸亞鐵溶液10ml ；再加入質(zhì)量百分比濃度為10%的氫氧化鈉溶液4ml ；混勻后保溫反 應(yīng)20 30分鐘；④降溫至50°C左右加入計(jì)量好的0. 3g硼砂最后加入防腐劑水楊酸0. 5g，保溫反 應(yīng)30分鐘后加水調(diào)整體積為1升，冷卻即可。(2)包膜劑的制備①取5g谷糠，加入體積百分比為的稀硫酸25mL，于70士5°C下超聲波活化0. 5 小時(shí)；②體系冷卻至30 V以下，加入0. 15g過氧化苯甲酰，0. lg亞硫酸氫鈉； 3. 5mL0. 06g/mL過硫酸銨溶液，引發(fā)谷糠體系；③將5. 5mL丙烯酸用氫氧化鈉中和至丙烯酸中和度為75%，加入上述引發(fā)后的谷 糠體系中，再加入0. 01g/mL的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺溶液5mL，于35°C下反應(yīng)時(shí)間3. 5 小時(shí)，即得包膜劑。實(shí)施例1本實(shí)施例生物復(fù)合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞51. 45g，腐殖酸4. 00g,重鈣12. 60g,尿素14. 05g,氯化鉀12. 40g,硼酸 0. 20g，硫酸鋅0. 10g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(200g/t)以及1. 20g有機(jī)膠結(jié)劑混合 后放入造粒機(jī)中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜劑對肥料芯在 流化床上進(jìn)行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質(zhì)量的4% (肥料芯質(zhì)量包膜劑質(zhì) 量=24 1)，即制得生物復(fù)合肥，該生物復(fù)合肥特別適合于水稻種植。實(shí)施例2本實(shí)施例生物復(fù)合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞60. 00g,腐殖酸3. 00g,磷酸一銨4. 40g,尿素20. 10g,氯化鉀9. 00g,硼酸 0. 20g，硫酸鋅0. 10g，硫酸鎂0. 20g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(300g/t)以及1. 00g有 機(jī)膠結(jié)劑混合后放入造粒機(jī)中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜 劑對肥料芯在流化床上進(jìn)行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質(zhì)量的2% (肥料芯質(zhì) 量包膜劑質(zhì)量=49 1)，即制得生物復(fù)合肥，該生物復(fù)合肥特別適合于小麥種植。實(shí)施例3本實(shí)施例生物復(fù)合肥通過下述方法制備將蚯蚓糞44. 75g，腐殖酸5. 00g,重鈣9. 63g，尿素21. 00g,，氯化鉀12. 02g,硼酸 0. 20g，硫酸鎂0. 20g，含有溶磷解鉀菌的微生物菌群(250g/t)以及1. 2g有機(jī)膠結(jié)劑混合后 放入造粒機(jī)中造粒，制得粒徑大小為3mm的圓粒肥料芯。然后以上述包膜劑對肥料芯在流
7化床上進(jìn)行噴涂包膜，包膜劑用量占包膜后肥料總質(zhì)量的6% (肥料芯質(zhì)量包膜劑質(zhì)量 ^ 15.7 1)，即制得生物復(fù)合肥，該生物復(fù)合肥特別適合于油菜種植。
權(quán)利要求
一種生物復(fù)合肥的制備方法，包括下述步驟(1)制備有機(jī)膠結(jié)劑①在40℃ 50℃熱水中加入淀粉，保溫條件下攪拌成均勻的料漿；②邊攪拌邊加入質(zhì)量百分比為25 35％的雙氧水，雙氧水的加入量按照淀粉質(zhì)量∶雙氧水量＝(95 105)∶2計(jì)算；再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量∶氫氧化鈉質(zhì)量＝(19 21)∶1計(jì)算；混勻后再加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量∶硫酸亞鐵質(zhì)量＝(190 210)∶1計(jì)算；在40℃～50℃保溫反應(yīng)50 70分鐘，得反應(yīng)后的混合液；③將上述②反應(yīng)后的混合液升溫至80℃ 90℃，在攪拌狀態(tài)下加入硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量∶硫酸亞鐵質(zhì)量＝(190 210)∶1計(jì)算；然后再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉溶液的加入量按照淀粉質(zhì)量∶氫氧化鈉質(zhì)量＝(24 26)∶1計(jì)算；混勻后在80℃ 90℃保溫反應(yīng)20～30分鐘；④將上述③反應(yīng)后的混合液降溫至45℃ 55℃加入硼砂，硼砂的加入量按照淀粉質(zhì)量∶硼砂質(zhì)量＝(950 1050)∶3計(jì)算；最后加入防腐劑，防腐劑的加入量按照淀粉質(zhì)量∶防腐劑質(zhì)量＝(95 105)∶1計(jì)算；保溫反應(yīng)25 40分鐘后加水調(diào)整體積水的加入量按照淀粉質(zhì)量∶水質(zhì)量＝1∶(38 42)計(jì)算；冷卻即得改性淀粉，作為有機(jī)膠結(jié)劑；(2)制備肥料芯以蚯蚓糞∶腐殖酸質(zhì)量比例＝(40 60)∶(3 5)為有機(jī)基料，配以無機(jī)養(yǎng)分N、P、K肥，無機(jī)養(yǎng)分的加入量按照有機(jī)基料∶無機(jī)養(yǎng)分＝(40 60)∶(12 20)計(jì)算；再加入步驟(1)制得的有機(jī)膠結(jié)劑改性淀粉，其加入量按照有機(jī)基料∶有機(jī)膠結(jié)劑＝(40 60)∶(1.2 1.5)計(jì)算；再添加含有溶磷解鉀菌的微生物菌群為促吸收劑，其加入量按照200 300g/t計(jì)算；混合均勻，造粒，制成粒徑在3mm 5mm的肥料芯；(3)制備包膜劑①取谷糠，按照谷糠質(zhì)量∶稀硫酸體積＝1g∶(4 6)ml加入質(zhì)量百分比濃度為1 2％的稀硫酸，于70±5℃下進(jìn)行超聲波活化，活化時(shí)間為0.5h 1h；②將上述活化后的谷糠硫酸液冷卻至30℃以下，加入過氧化苯甲酰、亞硫酸氫鈉以及過硫酸銨溶液，其加入量分別按照谷糠質(zhì)量∶過氧化苯甲酰＝(95 105)∶3、谷糠質(zhì)量∶亞硫酸氫鈉＝(48 52)∶1以及谷糠的質(zhì)量∶過硫酸銨＝(48 52)∶1計(jì)算，引發(fā)谷糠體系；③另取丙烯酸用氫氧化鈉中和，至丙烯酸中和度為70 80％，加入上述谷糠體系，再加入0.01 0.02g/mL的N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺溶液，其加入量按照谷糠質(zhì)量∶N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺溶液的體積＝(9 11)g∶7ml計(jì)算；于35℃下反應(yīng)時(shí)間3 4小時(shí)，即得谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂，作為包膜劑；(4)包膜以步驟(3)制得的谷糠接枝丙烯酸吸水樹脂為包膜劑，對步驟(2)制得的肥料芯在流化床上進(jìn)行噴涂包膜，肥料芯質(zhì)量∶包膜劑質(zhì)量＝(15 50)∶1，即得生物復(fù)合肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于所述的步驟(1)的②中，當(dāng)反應(yīng)過程中有氣泡產(chǎn)生時(shí)，加入乙醇以消除在產(chǎn)生的氣泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量元素肥料的制備方法，其特征在于所述的步驟(2)中，肥料芯中還添加有微量元素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物復(fù)合肥的制備方法，包括制備有機(jī)膠結(jié)劑、制備肥料芯、制備包膜劑、包膜等步驟，以蚓糞和腐殖酸為有機(jī)組分，配以NPK化肥作無機(jī)組分，將蚓糞中富含的微生物和酶，再添加溶磷解鉀作為微生物組分，以改性淀粉作肥料造粒的有機(jī)粘結(jié)劑，再以谷糠等天然纖維素為改性高分子吸水劑作包膜材料；制得的肥料將無機(jī)、有機(jī)、生物復(fù)合一體化，是具有保水、緩釋、抗逆和促吸收多種功能生物復(fù)合肥。
文檔編號C05G5/00GK101891564SQ201010164998
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者嚴(yán)小娟, 蘭婷, 夏緒祥, 廖洋, 杜強(qiáng), 趙仕林, 趙婷 申請人:四川師范大學(xué);遂寧市興宇農(nóng)業(yè)生物科技有限公司